Forțele gravitaționale: conceptul și caracteristicile aplicării formulei pentru calcularea acestora

Forțele gravitaționale sunt unul dintre cele patru tipuri principale de forțe care se manifestă în toată diversitatea lor între diferite corpuri, atât pe Pământ, cât și dincolo de ele. În plus, ele disting încă electromagnetice, slabe și nucleare (puternice). Probabil, existența lor a fost o dată realizată de omenire. oh forță de atracție Din partea Pământului era cunoscută din cele mai vechi timpuri. Cu toate acestea, au trecut secole înainte ca un om să ghicească că acest tip de interacțiune are loc nu numai între Pământ și orice corp, ci și între diferite obiecte. Primii care au înțeles cum funcționează forțele gravitaționale, a fost fizicianul englez I. Newton. El a adus pe toți cei cunoscuți acum legea gravitației universale.

Formula forței gravitaționale

Newton a decis să analizeze legile prin care planetele se mișcă în sistem. Ca urmare, el a ajuns la concluzia că rotația corpurilor celeste din jurul Soarelui este posibilă numai dacă forțele gravitaționale acționează între el și planetele însele. Realizând că corpurile cerești din alte obiecte diferă doar prin dimensiunea și masa lor, omul de știință a derivat următoarea formulă:

F = f x (m₁ x m₂) / r², în cazul în care:

• m₁, m₂ Sunt mase de două corpuri;
• r este distanța dintre ele în linie dreaptă;
• f este constanta gravitațională, a cărei valoare este egală cu 6,66 x 10^-8 vedea³/ g х х сек².

Astfel, se poate argumenta că orice două obiecte sunt atrase unul de celălalt. Activitatea forței gravitaționale a dimensiunii sale este direct proporțională cu masele acestor organisme și invers proporțională cu distanța dintre ele la pătrat.

Caracteristicile aplicării formulei

La prima vedere, se pare că este destul de ușor să se utilizeze descrierea matematică a legii de atracție. Cu toate acestea, în cazul în care reflectă, această formulă are semnificația numai pentru cele două mase a căror mărime este comparată cu distanța dintre ele este neglijabil. Și atât de mult încât pot fi considerate două puncte. Și cum să fim, atunci când distanța este comparabilă cu mărimea corpurilor și ele au o formă neregulată? Împărțiți-le în părți, determinați forțele gravitaționale dintre ele și calculați rezultatul? Dacă da, câte puncte ar trebui să iau pentru a calcula? După cum puteți vedea, nu totul este atât de simplu. Și dacă luăm în considerare (din punctul de vedere al matematicii) că nu există nici un punct de dimensiuni, atunci această situație pare deloc deznădăjduită. Din fericire, oamenii de știință au venit cu o modalitate de a face calcule în acest caz. Ei folosesc aparatul integrat și calculul diferențial. Esența metodei constă în faptul că un obiect este împărțit într-un număr infinit de cuburi mici, ale căror mase sunt concentrate la centrele lor. Se prepară apoi formula pentru a găsi forța rezultantă și aplică procesul de limitare prin care valoarea fiecărei componente este redus la un punct (zero) și cantitatea acestor elemente tinde spre infinit. Cu această recepție a reușit să obțină câteva concluzii importante.

1. Dacă corpul este o sferă (sferă) a cărei densitate este uniformă, atunci ea atrage la sine orice alt obiect ca și când întreaga sa masă este concentrată în centrul său. Prin urmare, cu o oarecare eroare, această concluzie poate fi aplicată și pe planete.
2. Când densitatea unui obiect este caracterizată de o simetrie sferică centrală, acesta interacționează cu alte obiecte ca și când întreaga masă a obiectului este localizată la punctul de simetrie. Astfel, dacă luăm o sferă goală (de exemplu, minge de fotbal) sau mai multe bile imbricate (cum ar fi păpuși cuiburi păpuși) atunci ei vor atrage un alt organism, la fel cum ar fi un punct de material având o greutate totală de ei și situat la centru.