Закон всемирного тяготения

Абсолютно между всеми телами во Вселенной существуют силы притяжения или, другими словами, силы всемирного тяготения.

Тяготение, гравитация, гравитационное взаимодействие, универсальное взаимодействие между любыми видами материи. Если это взаимодействие относительно слабое и тела движутся медленно (по сравнению со скоростью света), то справедлив закон всемирного тяготения Ньютона.

Класси́ческая тео́рия тяготе́ния Ньютона (зако́н всемирного тяготе́ния Ньютона) — один из универсальных законов природы, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Он гласит:

каждые две материальные частицы притягивают друг друга с силой F, прямо пропорциональной их массам m₁ и m₂ и обратно пропорциональной квадрату расстояния r между ними (рис. 31):

F₁ = F₂ = .

Рис. 31.

Здесь   = 6,67 •10^-11 м³/(кг• с²) — гравитационная постоянная, сила F направлена вдоль прямой, соединяющей эти частицы. Под «частицами» здесь подразумеваются тела, размеры которых пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями между ними, т. е. материальные точки.

Физический смысл гравитационной постоянной: гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

2). Сила тяжести

Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.

В широком смысле: сила тяжести , действующая на любое тело, находящееся вблизи земной поверхности, и определяемая как геометрическая сумма силы притяжения Земли и центробежной силы инерции , учитывающей эффект суточного вращения Земли. Направление силы тяжести – вертикаль в данной точке земной поверхности (рис. 32). Аналогично определяется сила тяжести на любом небесном теле. Значение силы тяжести зависит от географической широты положения тела; например, на Земле сила тяжести на полюсе и на экваторе отличаются на 0,5% (на Луне значения силы тяжести примерно в 6 раз меньше, чем на Земле).

Рис. 32.

В узком смысле: силой тяжести называется сила _Т, с которой Земля притягивает все находящиеся вблизи её поверхности тела:

_Т = m ,

где g = 9,81 - ускорение свободного падения.

Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз. Точка её приложения находится в центре тяжести тела (рис. 33).

Рис. 33.

3). Сила реакции опоры

Представим тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол, т.е. вверх. Эта сила называется реакцией опоры.

Природа этой силы объясняется на молекулярном уровне. Абсолютно любое тело на микроуровне деформирует опору, поэтому возникает реакция опоры. Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как _упр. Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой, направлена перпендикулярно опоре (рис. 34).

Рис. 34.