Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес

Третий закон Ньютона.

Во всех случаях, когда в опыте участвуют два тела А и В, и тело А сообщает ускорение телу В обнаруживается, что тело В сообщает ускорение телу А. Действие тел друг на друга имеет характер взаимодействия.

Силы с которыми два тела действуют друг на друга равны по величине и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей тела, . Силы приложены к разным телам и не могут уравновесить друг друга.

В классической механике имеют дело с гравитационными силами, электромагнитными силами, а также с силами упругости и трения. Два последних вида сил определяются характером взаимодействия молекул вещества. Силы взаимодействия между молекулами имеют электромагнитное происхождение. Следовательно, силы упругости и трения являются по своей природе электромагнитными.

Гравитационные и электромагнитные силы являются фундаментальными.

Ньютон установил закон всемирного тяготения.

Между любыми двумя телами действует сила взаимного притяжения прямо пропорциональная произведению масс этих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними:

.

Силы тяготения всегда являются силами притяжения. Эта сила мала. Она велика только за счет больших масс. Коэффициент пропорциональность называется гравитационной постоянной, = 6,67 10^-11 нм²/кг² и равна силе с которой два тела массой 1 кг притягиваются на расстоянии 1м. Фигурирующие в этом законе массы называются гравитационными. В отличии от инертной массы, входящей в 2-й закон Ньютона. Из опыта установлено, что гравитационная и инертная массы одного тела строго пропорциональны друг другу. Поэтому их можно считать равными и говорить просто о массе.

На любое тело, расположенное вблизи Земли действует сила тяготения, под действием которой тело будет двигаться с ускорением свободного падения .

Сила с которой тело притягивается к Земле называется силой тяжести . Согласно закону Галилея все тела падают с одинаковым ускорением =9,8 м/с². Если пренебречь суточным вращением Земли, то сила тяжести равна силе тяготения

.

Весом тела называют силу, с которой тело действует на опору или подвес. По 3-му закону Ньютона вес тела, то есть сила с которой тело действует на опору и сила реакции опоры N, с которой опора действует на тело равны по модулю и противоположно направлены

.

Сила тяжести является результатом взаимодействия тела и Земли, а вес – тела и опоры. Вес зависит от среды, в которой определяется (жидкость или воздух, где возникает выталкивающая сила). Вес зависит от ускорения, с которым двигается опора.

Пусть тело находится в лифте, движущемся с ускорением . Согласно второму закону Ньютона

.

Если ускорение направлено вверх, то и . Если ускорение направлено вниз, то и . Если , то - состояние невесомости, вес тела равен нулю, тело не давит на опору.