Legea gravitației lui Newton determină dependența forței gravitaționale de masele de corpuri interacționate și distanța dintre ele, dar nu arată cum se realizează această interacțiune. Gravitația aparține unui grup special de interacțiuni. Forțele gravitaționale, de exemplu, nu depind de mediul în care sunt localizate corpurile interacționate. Gravitația există într-un vid.
Interacțiunea gravitațională între organisme se efectuează cu ajutorul câmpului gravitațional sau câmp gravitațional. Acest câmp este generat de corpuri și este forma existenței materiei. Proprietatea principală a câmpului gravitațional este aceea că o forță gravitațională acționează asupra oricărui corp de masă introdus în acest câmp, adică,
Vectorul g nu depinde de m și se numește puterea câmpului gravitațional. Forța gravitațională a câmpului este determinată de forța care acționează asupra punctului material al masei unității din partea câmpului și coincide în direcția forței de acțiune. Stresul este forța caracteristică câmpului gravitațional.
Câmpul gravitațional este omogen dacă intensitatea la toate punctele la fel, și o centrală, în cazul în care, la toate punctele vectorilor de intensitate a câmpului dirijate de-a lungul liniilor drepte care se intersectează într-un punct (A), fixate în ceea ce privește unele cadru de referință inerțial (Fig. 38 ).
Pentru reprezentarea grafică a câmpului de forță se utilizează linii de forță (linii de tensiune). Liniile de forță sunt alese astfel încât vectorul forței câmpului să fie tangent la linia de câmp.
Lucrați în câmpul gravitațional. Potențialul câmpului
Să determinăm lucrarea efectuată de forțele câmpului gravitațional atunci când se deplasează un punct material cu masa m. Să calculăm, de exemplu, ce fel de muncă este necesară pentru a scoate un corp de masă m de pe pământ. La o distanță R (Figura 39), o forță acționează asupra acestui corp
Atunci când acest corp este mutat la o distanță dR, se efectuează lucrări
Semnul minus apare deoarece forța și deplasarea în acest caz sunt opuse în direcție (Figura 39).
Dacă corpul este mutat de la R1 la R2, atunci lucrați
Din formula (25.2), că munca cheltuită în câmpul gravitațional este independentă de calea de mișcare și este determinată numai de pozițiile inițiale și finale ale organismului, adică. E. Forța gravitațională nu conservatoare, câmp gravitațional și un potențial (vezi. § 12).
Conform formulei (12.2), munca făcută de forțele conservatoare este egală cu schimbarea energiei potențiale a sistemului, luată cu un semn minus, adică
Din formula (25.2) obținem
Întrucât formula include doar diferența dintre energiile potențiale din două state, pentru confortul nostru luăm energia potențială la
R2 ® ¥ este egal cu zero. Apoi (25.3) poate fi scris în formular
P1 = - GmM / R1. Deoarece primul punct a fost ales arbitrar,
este energia caracteristică câmpului gravitațional și se numește potențial. Potențialul câmpului gravitațional <р — скалярная величина, определяемая потенциальной энергией тела единичной массы в данной точке поля или работой по перемещению единичной массы из данной точки поля в бесконечность. Таким образом, потенциал поля тяготения, создаваемого телом массой М, равен
unde R este distanța de la acest corp până la punctul luat în considerare.
Rezultă din (25.4) că locul punctelor cu același potențial formează o suprafață sferică (R = const). Astfel de suprafețe, pentru care potențialul este constant, se numește echipotențial.
Luați în considerare relația dintre potențialul (j) al câmpului gravitațional și rezistența acestuia (g) .Din expresiile (25.1) și (25.4), că munca elementară dA, făcută de intensitatea câmpului la m scăzută masa în mișcare a corpului este egală cu
Pe de altă parte, dA = F dl (dl este deplasarea elementară). Luând în considerare (24.1), obținem că dA = mgdl, adică mgdl = -mdj sau
Cantitatea dj / dl caracterizează modificarea potențialului pe unitate de lungime în direcția deplasării în câmpul gravitațional. Se poate demonstra acest lucru
unde este gradientul scalarului j (vezi (12.5)). Semnul minus din formula (25.5) arată că vectorul tensiunii g este direcționat în direcția scăderii potențialului.
Ca un exemplu special, bazat pe teoria gravitației, ia în considerare energia potențială a unui corp la o altitudine h relativă la Pământ:
unde R0 este raza Pământului. deoarece
apoi, luând în considerare condiția h < Astfel, am derivat o formulă care coincide cu (12.7), care a fost postulat mai devreme. Pentru a lansa rachete în spațiul cosmic, este necesar să le informăm despre anumite viteze inițiale, numite spațiu, în funcție de obiectivele stabilite. Primul spațiu (sau circulare), viteza U1 se numește o viteză minimă, care trebuie să se acorde organismului, astfel încât să poată deplasa în jurul Pământului într-o orbită circulară, t. E. deveni un satelit artificial al Pământului. O forță gravitațională a Pământului acționează pe un satelit care se deplasează de-a lungul unei orbite circulare cu raza r, dându-i o accelerație normală u 2 1 / r. Conform celei de-a doua legi a lui Newton, Dacă satelitul se mișcă lângă suprafața Pământului, atunci r »Ro (raza Pământului) și g = GM / R0 2 (vezi (25.6)), deci la suprafața Pământului Prima viteză cosmică nu este suficientă pentru ca corpul să părăsească sfera de gravitație. Viteza necesară este numită a doua viteză cosmică. Cel de al doilea spațiu (sau parabolică), viteza V2 se numește cea mai mică viteză, care trebuie să se acorde organismului, astfel încât să poată depăși gravitația Pământului și a devenit un satelit al soarelui, adică. E. La orbita sa în câmpul gravitațional al Pământului a devenit parabolice. Pentru ca corpul (în absența rezistenței mediului înconjurător) să depășească gravitația și să evadeze în spațiul cosmic, este necesar ca energia sa cinetică să fie egală cu munca efectuată împotriva forțelor gravitaționale: Cea de-a treia viteză cosmică v3 este viteza care trebuie comunicată corpului de pe Pământ, astfel încât acesta să părăsească sistemul solar, depășind atracția Soarelui. Cea de-a treia viteză cosmică v3 = 16,7 km / s. Comunicarea către organismele cu astfel de viteze inițiale mari este o sarcină tehnică complexă. Prima ei înțelegere teoretică a fost începută de KE Tsiolkovsky, a reușit să deducă formula (10.3) pe care am luat-o deja în considerare, ceea ce face posibilă calcularea vitezei de rachete. Viteza în prima cosmică au fost realizate în Uniunea Sovietică: prima - la începutul primului satelit artificial în 1957, al doilea - cu lansarea de rachete în 1959. După zborul istoric al Iuri Gagarin în 1961, începe dezvoltarea rapidă a astronauticii. Câmpul gravitațional și intensitatea acestuia sunt stadopedia Determinarea nivelului intensității câmpului semnal tv - stadopedia
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: