Текст №1.14 (Механика)

Значительные силы притяжения, удерживающие планеты на орбитах, могут быть в других случаях неощутимо малыми. Оказывается, сила, с которой притягивают друг друга два человека, находящиеся на расстоянии в один метр (например, сидящие за одним столом), равна приблизительно 0,00000025 Н. Чтобы вычислить силу взаимного притяжения, нужно знать коэффициент G, то есть знать, с какой силой притягиваются друг к другу два тела массой, равной единице на расстоянии, равном единице. Коэффициент этот можно определить только опытным путём. Это первая в истории физики постоянная, первая в семье «констант», которые называют универсальными, т. е. одинаковыми для всех тел природы. Ввёл эту константу в науку Ньютон, но он не определил её значение.

В 1798 году английский учёный Генри Кавендиш, тщательно выполнив все измерения, определил в условиях лаборатории гравитационную постоянную. Именно высокая требовательность к себе привела к тому, что о многих открытиях Кавендиша (и очень важных для науки!) узнали при изучении его записей почти через сто лет после того, как они были сделаны.

Схема установки, которой пользовался Кавендиш, изображена на рисунке. Два небольших свинцовых шара (1 и 2) были прикреплены к концам лёгкого стержня, подвешенного за середину на длинной тонкой нити. К этим шарам подносились большие шары (А и В). Шары притягивались, стержень поворачивался и закручивал нить. Закручивание прекращалось, когда действие силы упругости нити уравновешивалось действием силы тяготения между большим и малым шаром. А какова сила упругости нити при разных углах закручивания – это Кавендиш измерил заранее. Так что теперь по углу закручивания нити можно было определить силу, с которой притягивались друг к другу большие и малые шары.

Зная силу притяжения между телами, их массы и расстояния между ними, можно вычислить гравитационную постоянную. Кавендиш нашёл, что G = 6,71·10^-11 Н∙м²/кг². А по современным данным гравитационная постоянная равна G = 6,672∙10^-11 Н∙м²/кг². Следует учитывать, что наиболее точно закон выполняется, когда тела имеют форму шара и когда линейные размеры тел много меньше расстояния между ними.

Выполните задания к тексту:

1. По данному тексту составьте краткий рассказ и план ответа с использованием таблиц, схем, графиков, рисунков, пояснительных чертежей и т.П.

2. Дайте определение физических терминов, встречающихся в тексте, объясните их физический смысл.

3. Какая информация из текста может быть для Вас полезна в повседневной жизни?

4. С какой целью проводился опыт (эксперимент)? Каковы основные его результаты? Подтвердили ли они первоначальную гипотезу?

5. Каковы условия проведения эксперимента, назначения отдельных частей установки и измерительных приборов? Как может повлиять на результат эксперимента изменение тех или иных условий его проведения?

6. Есть ли другие эксперименты по исследованию свойств описанных в тексте объектов? Расскажите о них.

Текст №1.15 (Механика)

Так как свободные колебания маятника происходят под действием силы тяжести, то в состоянии невесомости, когда сила тяжести проявляется в свободном движении всей системы, следует ожидать, что маятник колебаться не будет.

Для экспериментального подтверждения этого положения сконструирован падающий маятник, который устроен следующим образом.

В листе толстой фанеры размером 200 х 300 мм укреплена горизонтальная ось, на которую насажен металлический маятник. В точке соприкосновения с фанерой в шарике просверлено отверстие глубиной 4 мм, в которое может входить стержень, скреплённый с пружиной. Стержень удерживается в креплении из полоски железа, имеющем шарнирно закреплённый на нём пускатель. К пускателю привязана тонкая нить.

Для удержания маятника в отклонённом положении необходимо в пусковом устройстве сжать пружину, чтобы верхний конец стержня стал вровень с поверхностью пластины. При этом пускатель поворачивается так, чтобы закрепить стержень в таком положении, когда его нижний конец входит в отверстие шарика.

После закрепления установки между платформами рамы прибор готов к демонстрации.

Когда рама находится в поднятом вверх положении, лёгким нажатием нити освобождают маятник и одновременно вся система приходит в свободное падение. Маятник при этом остаётся в отклонённом положении.

Можно также отпустить раму в тот момент, когда маятник отклонится максимально вправо. Эффект получается тот же: маятник в состоянии невесомости не колеблется.

Выполните задания к тексту: