Підручник Фізика 7 клас - Пістун П. Ф. - Навчальна книга - Богдан 2015 рік

Розділ ІІІ ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ. СИЛА

§30. Сила тяжіння

✓ Наведіть приклади явищ, пов’язаних із притяганням тіл до Землі.

1. Подивіться, як поводить себе м’яч, який ви тримаєте на долоні (рис. 83, а). М’яч знаходиться у спокої, і ви відчуваєте з його боку дію деякої сили. Але якщо м’яч відпустити, він упаде на землю (рис. 83, б). І як би ви не пробували кинути цей м’яч — вертикально вгору (рис. 83, в), горизонтально (рис. 83, г), або під кутом до горизонту, — він усе одно падатиме на землю.

Рис. 83

Причиною падіння м’яча є дія на нього з боку Землі. Земля притягує до себе усі тіла: людей, автомобілі, будинки, воду морів і океанів, Місяць тощо. Силу, з якою Земля притягує до себе тіла, називають силою тяжіння

2. На основі численних дослідів установлено, що сила тяжіння прямо пропорційна масі тіла. У цьому легко переконатися: візьміть в одну руку тенісний м’яч, а в іншу — камінь або металеву кулю приблизно такого самого об’єму. Ви відразу помітите, що камінь або металева куля значно важчі за тенісний м’яч, тобто сила тяжіння, яка діє на тіло більшої маси, теж буде більшою. Можна почергово випустити з рук м’яч і камінь (або кулю), і, поставивши ногу так, щоб вони упали на неї (тільки краще взуйтеся в кросівки!), ви переконаєтесь у зробленому вище висновку. Отже:

Fтяж ~ m.

Але, щоб записати це співвідношення у вигляді рівності і визначити силу тяжіння, потрібно ввести деякий коефіцієнт.

Такий коефіцієнт дійсно існує; його позначають літерою g. Тоді формулу для знаходження сили тяжіння можна записати у вигляді

Fтяж = mg.

3. Який же фізичний смисл коефіцієнта g? Щоб дати відповідь на це запитання, запишемо формулу для визначення сили, що діє на тіло:

F = mа.

Порівнявши дві останні формули, ми побачимо, що коефіцієнт g — це прискорення. Це справді так. Достатньо пригадати, що усі тіла, якщо їх ніщо не утримує, падають на Землю. Досліди показують, що падіння, якому ніщо не перешкоджає, є рівноприскореним рухом. Початкова швидкість м’яча, який випустили з рук, дорівнює нулю, а потім вона починає рівномірно збільшуватися. Особливий інтерес являє вільне падіння — це рух тіла лише під дією сили тяжіння, якому ніщо не перешкоджає. Падіння м’яча не є, строго кажучи, вільним падінням, адже його рухові перешкоджає повітря. Проте цей рух близький до вільного падіння. Г. Галілей установив, що для всіх тіл для даного місця Землі прискорення вільного падіння однакове. Щоб переконатися в цьому, проведемо такий дослід. Візьмемо трубку, помістимо в неї свинцеву дробинку і пір’їнку, а потім закриємо її, розташуємо вертикально і насосом викачаємо повітря. Різко перевернемо трубку на 180°. Дробинка і пір’їнка впадуть на дно трубки одночасно, тоді як за наявності повітря в трубці спочатку дна досягне дробинка, а потім — пір’їнка. Отже, вільно падаючи, кулька і пір’їнка рухалися з однаковими прискореннями.

Сила тяжіння і прискорення вільного падіння — векторні величини. Вони напрямлені завжди до центра Землі.

Точні вимірювання показують, що на середніх географічних широтах, де ми живемо, прискорення вільного падіння становить 9,81 м/с2. Проте, оскільки Земля трохи приплюснута біля полюсів і обертається навколо своєї осі, то прискорення вільного падіння на полюсах дещо більше, ніж на екваторі: gп = 9,83 м/с2, ge = 9,78 м/с2.

Також дещо зменшуються прискорення g вільного падіння та сила тяжіння Fтяж і при підйомі високо в гори.

Було встановлено, що сила тяжіння, а отже, і прискорення вільного падіння різні на поверхні різних небесних тіл. Так, на поверхні Місяця gміс = 1,63 м/с2, на Марсі gмар = 3,86 м/с2, на Венері gвен = 8,69 м/с2.

Автоматичні станції, які здійснили посадку на Місяць, і американські астронавти, які побували там, підтвердили значення прискорення вільного падіння на Місяці, раніше одержане шляхом теоретичних розрахунків.

Запитання для самоперевірки

1. Яку силу називають силою тяжіння?

2. Що є причиною виникнення сили тяжіння?

3. Поясніть фізичний зміст поняття «прискорення вільного падіння».

4. Яка фізична величина — маса чи сила тяжіння — змінюються залежно від географічної широти?

Завдання 20

1. Чи можна порівнювати маси двох тіл, вимірюючи їх за допомогою динамометра? Яке співвідношення при цьому використовується?

2. Яка сила тяжіння діє на гирю з масою 500 г, яка знаходиться: а) на полюсі Землі; б) на екваторі; в) на поверхні Місяця?

3. У чому подібність поняття «прискорення» і «прискорення вільного падіння» і в чому між ними відмінність?

4. Яка маса свинцевої кулі, якщо динамометр, до якого вона підвішена, показує 98 Н?

Робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку і виконайте завдання, запропоновані в електронному додатку.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити