Тема: Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість.

На столі лежить  дитяча кулька. Куля відносно землі не рухається.

За якої умови тіло перебуває в стані спокою? (Якщо на тіло не діють інші тіла або дія цих тіл скомпенсована.)

Чому куля нерухома?(Дія Землі компенсує дію столу.)

Якщо Земля діє на кулю, то чи правильно говорити, що і куля діє на Землю? (Так правильно, бо в природі сили виникають парами).

Якщо я підкину кулю,куля падаючи  на Землю змінить свій колір на інший. Чому?

Чому будь-який предмет наприклад випущений із руки олівець,або капля дощу,листок з дерева  - падає вниз? Причина всіх цих явищ полягає в тому, що Земля притягує до себе всі тіла. Усі тіла також притягують до себе Землю.

У 1687 р. видатний англійський фізик І. Ньютон сформулював закон, згідно з яким між усіма тілами Всесвіту існує взаємне притягання. Таке взаємне притягання матеріальних об’єктів називають гравітаційною взаємодією, або всесвітнім тяжінням. Спираючись на досліди та математичні розрахунки, Ньютон виявив, що інтенсивність гравітаційної взаємодії збільшується зі збільшенням  мас тіл, які взаємодіють. Саме тому легко переконатися, що нас із вами притягує Земля, але ми зовсім не відчуваємо притягання один одного.

У фізиці силу гравітаційного притягання Землі називають силою тяжіння.

Сила тяжіння – це сила з якою Земля притягує до себе тіла, які перебувають  на їй або поблизу.

Силу тяжіння позначають -  Fтяж. Одиницею сили є 1 Н (1 ньютон).

 Як обчислити силу тяжіння?

 Силу тяжіння можна обчислити, знаючи масу тіла.

Експеремент№1

 Спосіб такого розрахунку підказують результати дослідів. Якщо взяти динамометр і підвісити до нього важок масою 102 г, то стрілка динамометра зупиниться біля поділки 1 Н. Якщо підвісити два таких важки, то динамометр покаже силу 2 Н і т. ін. Якщо ж підвісити п’ять — то динамометр покаже силу 5 Н і т. ін. З цього досліду можна зробити висновок, що сила тяжіння пропорційна масі тіла.

Тому силу тяжіння можна визначити за формулою:

F_тяж = mg

де m — маса тіла, g = 9, 8 Н/ кг

 Відношення сили тяжіння, що діє на тіло, до маси цього тіла є постійною величиною, не залежною ні від сили тяжіння, ні від маси тіла. Цю величину називають коефіцієнтом пропорційності між силою тяжіння і масою:

 g= F тяж/m, g = ≈ 1 Н/0.102 кг =9.8Н/кг.

 Досліди показують, що в міру віддалення від Землі сила тяжіння  слабшає. Наприклад, на висоті 300 км значення коефіцієнта g зменшується приблизно до 9 Н кг.

Ми можемо значення прискорення вільного падіння приблизно визначити з даних нашого експерименту.

     g= F_тяж / m = 1Н/0.1кг=2Н/0.2кг=3Н/0.3кг= 10Н/кг

Значення прискорення вільного падіння незначно змінюється на екваторі     g=9.78Н/кг, на полюсі     g=9.82 Н/кг

Давайте з’ясуємо який напрямок має сила тяжіння.

Експеремент№2

Кульку підвішену на нитці називають виском. Висок завжди показує напрямок сили тяжіння.

 Переконаємося, що сила тяжіння завжди напрямлена до центра землі.

Силу зображують у вигляді вертикальної стрілки напрямленої вниз і прикладеної до тіла

Відомо, що всі тіла (краплі дощу, листя, що відірвалося від гілки, сніжинки) падають на Землю під дією сили тяжіння. Та коли той самий сніг лежить на даху, на нього, як і раніше, діє сила тяжіння, проте він не падає, а перебуває у стані спокою.  Усі тіла через притягання до Землі стискають чи прогинають опору або розтягують підвіс. Сила яка характеризує таку дію тіл називається вагою тіла.

Вага тіла — це сила, з якою тіло внаслідок притягання до Землі діє на горизонтальну опору або вертикальний підвіс..

Вага на відміну від сили прикладена до опори  чи підвісу.

У гравітаційному полі Землі можна вважати з деяким наближенням, що вага тіла пов’язана з його масою співвідношенням:

P= mg ,

 де m — маса тіла, g = 9. 8 Н/ кг, P — вага тіла, Н.

Між мовою фізики і нашою побутовою мовою є різниця. У побуті коли ми говоримо про вагу тіла маємо на увазі – масу. А у фізиці, вага – це сила і вимірюють її в ньютонах.

До чого прикладена ваша вага коли ви стоїте?(до підлоги,землі).

Спробуємо змінювати точку прикладання ваги, тобто переносити свою вагу. Займіть таке положення:

щоб ваша вага була прикладена частково до стільця і частково до підлоги.,

Лише до стільця,

Лише до підлоги,

Хто зможе швидко продемонструвати таку ситуацію, щоб ви не мали ваги хоча б декілька секунд.(потрібно підстрибнути)

Отже ви короткий проміжок часу не діяли на підлогу, не мали ваги. Ви перебували в стані невагомості

Стан тіла коли воно не діє на опору чи підвіс називається невагомістю.

У стані невагомості перебуває будь-яке тіло під час вільного, тобто безопірного падіння. Якщо за звичайних умов не брати до уваги опір повітря, то в невагомості перебуває спортсмен, який стрибає з вишки у басейн або виконує вправи на батуті; кожен з нас короткочасно перебуває у стані невагомості під час бігу, коли обидві ноги відриваються від Землі.

1. Яку силу називають силою тяжіння?

2. Чому дорівнює сила тяжіння, що діє на тебе?

3. Під дією якої сили рухається парашутист до землі?

 4. У яких одиницях треба виразити масу тіла, щоб обчислити силу тяжіння в системі СІ?

5. Якою літерою позначають силу тяжіння?

 6. Чому дорівнює величина g?

7. Який напрямок має сила тяжіння?

8. У яких одиницях вимірюють силу тяжіння в системі СІ?

9. Що є причиною падіння всіх тіл на Землю?

10. Чому виникають припливи і відпливи?

 11. Чи притягуються між собою предмети в класній кімнаті?

Розв’язування задач:

1. Знайдіть вагу 5 л бензину.

2. Знайдіть об’єм бетонної плити, вага якої становить 25 кН

Дом.завдання:

Опрацювати відповідний матеріал . 

 Задача: Яка сила тяжіння діє на камінь масою 2,5 т?