Фізика. 7 клас. Головко

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 23. Сила тяжіння

Ми постійно бачимо і вже звикли, що тіла падають на Землю. Листя, краплі дощу, сніжинки, кинутий вгору або горизонтально м’яч, пролетівши якусь відстань, падають. Зазвичай це пояснюють їх важкістю. Наука пояснює це силою тяжіння до Землі усіх предметів, що перебувають поблизу неї.

  • Сила тяжіння
  • Математичне вираження сили тяжіння

Сила тяжіння. Якщо випустити камінь з рук - він впаде на землю (рис. 3.16, а). Те ж саме станеться і з будь-яким іншим тілом. Якщо м’яч кинути в горизонтальному напрямі, він не летить прямолінійно і рівномірно. Його траєкторією буде крива лінія (рис. 3.16, б).

Рис. 3.16, а. Падіння каменя на землю

Рис. 3.16, б. Криволінійна траєкторія руху м’яча, кинутого горизонтально

У чому ж причина спостережуваних явищ? А ось у чому. На ці тіла діє сила - сила притягання до Землі. Ця сила є причиною падіння тіл, піднятих над Землею. А також є причиною того, що ми ходимо по Землі, а не відлітаємо в безмежний космос. Листя дерев опускається на Землю тому, що Земля притягує його. Завдяки тяжінню до Землі тече вода в річках. Земля притягує до себе будь-які тіла: будинки, людей, Місяць, Сонце, воду в морях та океанах тощо. Кожне тіло притягується Землею. Земля притягує всі тіла до свого центра. Тому ця сила завжди направлена вертикально вниз, і її називають силою тяжіння. Вона має гравітаційне походження.

Сила тяжіння - сила, з якою Земля притягує до себе тіла.

Якщо порівнювати два тіла з різними масами, то на тіло з більшою масою діє більша сила тяжіння, а на тіло з меншою масою - менша. У скільки разів маса першого тіла більша маси другого тіла, у стільки ж разів сила тяжіння, що діє на перше тіло, більша за силу тяжіння, що діє на друге тіло. Коли маси тіл однакові, то однакові й сили тяжіння, що діють на них. Сила тяжіння прямо пропорційна масі даного тіла.

Математичне вираження сили тяжіння. Нам вже відомо, що сила тяжіння прямо пропорційна масі тіла. Щоби визначити силу тяжіння, що діє на тіло будь-якої маси, необхідно масу цього тіла помножити на 9,8 Н/кг.

Fтяж = gm

Величину g = 9,8 Н/кг називають прискорення вільного падіння. Детальніше з нею ви познайомитеся у 9 класі. У курсі фізики 7 класу цю величину називатимемо «коефіцієнт g».

Розв’язуючи задачі, для спрощення розрахунків, значення g округлюють до 10 Н/кг.

Це цікаво знати

Зі збільшенням висоти над Землею значення коефіцієнта g поступово зменшується. Наприклад, на висоті 297 км воно дорівнює не 9,8 Н/кг, а 9 Н/кг. Зменшення коефіцієнта пропорційності означає, що і сила тяжіння в міру збільшення висоти над Землею теж зменшується. Також треба враховувати, що земна куля трохи сплюснута біля полюсів. Тому тіла, розміщені біля полюсів, розташовані трохи ближче до центра Землі. Внаслідок цього сила тяжіння на полюсах трохи більша ніж на екваторі чи на інших широтах (рис. 3.17).

Рис. 3.17. Відмінності сили тяжіння на полюсах і на екваторі Землі

Головне у цьому параграфі

Сила тяжіння - сила, з якою Земля притягує до себе тіла.

Щоби визначити силу тяжіння, що діє на тіло будь-якої маси, необхідно масу цього тіла помножити на коефіцієнт g: Fтяж = gm.

Величину g = 9,8 Н/кг називають прискорення вільного падіння. У курсі фізики 7 класу цю величину називатимемо «коефіцієнт g». Розв’язуючи задачі для спрощення розрахунків, значення g округлюють до 10 Н/кг.

Запитання для самоперевірки

  • 1. Що є причиною падіння всіх тіл на Землю?
  • 2. Яку силу називають силою тяжіння?
  • 3. За якою формулою обчислюється сила тяжіння?
  • 4. Як зміниться сила тяжіння, при збільшенні маси падаючого тіла у 2 рази?
  • 5. Як змінюється сила тяжіння при збільшенні відстані від поверхні Землі?

Приклади розв’язування задач

Задача. Яка сила тяжіння діє на тіло масою 50 кг, що знаходиться на рівні моря?

Відповідь: на рівні моря сила тяжіння, що діє на камінь, становить 490 Н.

Вправа 13

  • 1(с). Спортсмен масою 80 кг тримає штангу масою 60 кг. З якою силою він буде тиснути на підлогу? (g = 10 Н/кг).
  • 2(с). Визначити масу відра з водою, якщо на нього діє сила тяжіння 100 Н.

Експериментальне завдання

  • 1. Візьміть в руки аркуш паперу і відпустіть його. Поспостерігайте за його падінням. Тепер зімніть цей аркуш і знову відпустіть. Як зміниться характер його падіння?
  • 2. Візьміть в одну руку металеву пластинку (наприклад, монету), а в іншу - паперову, трохи меншого розміру. Одночасно відпустіть їх. Чи однаковий час вони падатимуть? Тепер візьміть в руку металеву пластинку і згори на неї покладіть паперову (рис. 3.18). Відпустіть їх. Чому тепер вони падають одночасно?

Рис. 3.18. До експериментального завдання 2