Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Невесомость

Силу, с которой тело притягивается к Земле под действием поля тяготения Земли, называют силой тяжести. По закону всемирного тяготения на поверхности Земли (или вблизи этой поверхности) на тело массой m действует сила тяжести

F_т=G M m / R², где М - масса Земли; R - радиус Земли, G- гравитационная постоянная.

Если на тело действует только сила тяжести, а все другие силы взаимно уравновешены, тело совершает свободное падение. Измерения, проведенные на разных широтах, показали, что числовые значения ускорения свободного падения мало отличаются друг от друга, ускорение свободного падения в любом месте Земли одинаково и равно 9,8 м/с².

Из формулы следует, что ускорение свободного падения не зависит от массы m падающего тела, т.е. для всех тел в данном месте Земли оно одинаково. Из формулы следует, что F_т = mg.

Сила тяжести действует на все тела, находящиеся в поле тяготения Земли, однако не все тела падают на Землю. Это объясняется тем, что движению многих тел препятствуют другие тела, например опоры, нити подвеса

Силу, в которой вследствие притяжения к Земле тело действует на свою опору или подвес, называют весом тела. В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой, приложенной к телу, вес - это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу (т. е. к связи).

Наблюдения показывают, что вес тела Р, определяемый на пружинных весах, равен действующей на тело силе тяжести F_т только в том случае, если весы с телом относительно Земли покоятся или движутся равномерно и прямолинейно; В этом случае Р = Fт = m g

Невесомость – это явление исчезновения веса при движении опоры или подвеса с ускорением свободного падения, т.е. а = g.

Довольно часто исчезновение веса путают с исчезновением гравитационного притяжения. Это не так. В качестве примера можно привести ситуацию на Международной космической станции (МКС). На высоте 350 километров (высота нахождения станции) ускорение свободного падения имеет значение 8,8 м/с2, что всего лишь на 10% меньше, чем на поверхности Земли. Состояние невесомости на МКС возникает за счёт движения по круговой орбите с первой космической скоростью.

Тело, помещённое в закрытый контейнер, при экспериментах со свободным падением (например, сбрасываемое с высокой башни) испытывает состояние невесомости. Это происходит потому, что ускорение контейнера, заключённого внутри него воздуха, и всех частей самого тела, вызываемое воздействием силы тяжести — одинаково, реакция опоры,(в случае свободного падения тела вне контейнера это не совсем так, кроме силы тяжести на него действует ещё и реакция внешней среды — сила сопротивления воздуха).

Билет 6