Фізика. 7 клас. Максимович

§ 18. Всесвітнє тяжіння. Сила тяжіння. Взаємодія тіл Сонячної системи. Галактики. Метагалактика

Ще з дитячих років ви помічаєте, що все випущене з рук чи підкинуте вгору падає на землю, ніби його тягне невидима сила. А чи можна зробити так, щоб звільнитися від неї? Чи можна втілити в реальність ідею персонажа твору фантаста Герберта Велса про створення «гравітаційного щита», який допоміг би звільнити предмет від притягання до Землі і дати йому змогу полетіти до небесних тіл?

Дізнаймося про...

гравітацію;
силу тяжіння;
галактики та Метагалактику.

1. Гравітаційна взаємодія

Між двома довільними тілами, що мають певні маси, існує гравітаційна взаємодія. Її проявом є всесвітнє тяжіння — взаємне притягання між тілами, а кількісною мірою — сила тяжіння. Гравітаційну взаємодію дослідив і математично описав Ісаак Ньютон.

У своєму законі всесвітнього тяжіння дослідник стверджував, що сила взаємодії між двома тілами залежить від їхніх мас і відстані між ними: зростає із збільшенням їхньої маси і зменшується зі збільшенням відстані. Ця сила є взаємною. Наприклад, з якою силою Земля притягує до себе Місяць, утримуючи його на орбіті, з такою ж силою Місяць «тягне» Землю, спричиняючи припливи та відпливи (мал. 18.1).

Мал. 18.1. Гравітаційна взаємодія Місяця і Землі

2. Сила земного тяжіння

Наш досвід свідчить, що кожен предмет, який ми випадково випускаємо з рук чи кидаємо в будь-якому напрямку — падає на землю. Причиною цього є сила тяжіння — сила, з якою Земля притягує до себе усі тіла, розташовані на її поверхні або поблизу неї. Для різних тіл вона не однакова, бо залежить від маси тіла. Проте напрям сили тяжіння є однаковим — до центру Землі (мал. 18.2). Точкою прикладання сили тяжіння є центр тіла (мал. 18.3).

Мал. 18.2. Напрям сили тяжіння

Мал. 18.3. Зображення сили тяжіння

У цьому кожен з вас може переконатися за допомогою виска — тіла, підвішеного на нитці. Лінія дії сили тяжіння на висок збігається з ниткою і напрямлена вниз (мал. 18.4).

Мал. 18.4. Висок

Величину сили тяжіння, яка діє на тіло, вимірюють за допомогою динамометра. Для цього до вертикально закріпленого динамометра потрібно підвісити це тіло.

Для обчислення модуля сили тяжіння використовують формулу:

F_тяж = mg,

де g = 9,8 Н/кг — коефіцієнт пропорційності.

Це не стосується лабораторних робіт чи тих задач, які вимагають високої точності кінцевого результату.

Поміркуйте і дайте відповідь

Визначте силу, з якою Земля притягує до себе плитку шоколаду масою 100 г; кавун масою 3 кг.

3. Прояви всесвітнього тяжіння

Сила тяжіння має важливе значення для життя на Землі, адже завдяки їй існує повітряна оболонка, течуть ріки, а живі організми орієнтуються у просторі, визначаючи за допомогою спеціальних рецепторів напрям сили тяжіння. У людини цю функцію виконує вестибулярний апарат.

Завдяки силі тяжіння Земля утримує біля себе супутники: штучні та природний (назвіть їх).

Сонячна система існує (не розпадається) через те, що з боку Сонця, як найбільш масивного тіла, діє сила тяжіння на кожного її «мешканця» (мал. 18.5).

Мал. 18.5. Сонячна система

Сила тяжіння утримує в стабільному стані Сонце та інші зорі.

Гравітаційна взаємодія унеможливлює розпад галактик. Галактика — це величезне скупчення зір, які обертаються навколо спільного центра. На мал. 18.6 показано нашу Галактику і приблизне розташування Сонця разом з нами. Майже всі зорі, видимі неозброєним оком, належать до неї. А загалом там налічується приблизно 400 мільярдів зір. Нашу Галактику ще називають Молочним Шляхом, або Чумацьким Шляхом (поцікавтесь чому?).

Мал. 18.6. Наша Галактика

Наша Галактика разом з іншими галактиками Всесвіту, які доступні нам для спостереження, утворюють Метагалактику.

Запам’ятайте

Гравітаційна взаємодія — взаємне притягання тіл.

Сила тяжіння — це сила, з якою Земля притягує до себе усі тіла, розташовані на її поверхні або поблизу неї.

Галактика — це величезне скупчення зір, яке утримується завдяки гравітаційній взаємодії.

Метагалактика — частина Всесвіту, яка доступна нам для спостереження.

Перевірте себе

1. Чому твердження «Яблуко притягує до себе Землю» є істинним?

2. Визначте силу, з якою Земля діє на вас.

3. Земля притягує до себе колібрі-бджолу (найменшого птаха) із силою 18 мН. Визначте його масу.

Обдумайте, змоделюйте, зробіть...

За власним алгоритмом розрахуйте силу тяжіння, що діє на повітря у вашій кімнаті. Для виконання завдання використайте рулетку і таблицю густин речовин.

Дотримуйтеся правил безпеки під час роботи!

Словник фізичних термінів (для пошуку інформації в англомовних джерелах)