Гравитационное взаимодействие тел. 
Закон Всемирного притяжения Ньютона

Этот показатель определяется опытным путем.

Вес тела — это сила, с которой тело Р давит на опору вследствии притяжения этого тела к Земле. Вес тела равен разности (векторной) силы тяготения тела к Земле и центростремительной силы F.

P = F — FЦ Причем

Fц = mw2 Rcos j,

Где m — масса тела

w — угловая скорость вращения Земли за сутки

R — радиус Земли

j — географическая широта того места, где проходит наблюдение Дело в том, что на географических полюсах центростремительная сила равна нулю, а значит вес тела равняется силе его притяжения к Земле. Таким образом, вес тел минимален на экваторе и максимален на полюсах. Однако различие это не более 0,55%, поэтому в ряде случаев отличием формы Земли от сферической и влиянием суточного вращения на вес тела можно пренебречь.

Свободное падение — это движение тела под действием только одной силы, которая равна его весу. Этот показатель (ускорение свободного падения) для всех тел является одинаковым и высоты над уровнем моря и географической широты. Стандартное значение g, которое применяется при построении систем единиц, равно 9,80 665 м/сек2.

Закон всемирного притяжения был сформулирован в 1966 году и звучит так: сила гравитационного притяжения 2 материальных точек прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Он справедлив для тел, со сферически-симметричным распределением массы. Для тел несферической формы закон соблюдается приближенно, причем чем больше расстояние между центрами масс этих тел, тем точнее соблюдается закон.

Основные следствия и выводы из закона всемирного тяготения

Известно, что масса прямо пропорциональна кубу линейного размера тела. Следовательно, если при сохранении плотностей тел, расстояние и их размеры увеличить, к примеру, в 10 раз, то массы этих тел возрастут в 1000 раз, а квадрат расстояния между ними в 100 раз и, как следствие, увеличится и сила притяжения в 10 раз. Таким образом, при увеличении размеров, масса тела растет гораздо быстрее, чем квадрат расстояния между телами. Поэтом на поверхности Земли силы притяжения между телами ничтожно малы по сравнению с силой притяжения Земли (это происходит из-за маленького значения гравитационной постоянной). Однако в других масштабах, в сотнях тысячах километров — межпланетные взаимодействия — увеличение масс тел компенсирует значение гравитационной постоянной и гравитация становится главной силой.

Обратный эффект наблюдается при уменьшении масштабов. Если человека уменьшить, например, в 100 раз, до размеров муравья, то масса его станет меньше в 1 000 000 раз. Учитывая то, что сила мышц примерно пропорциональна поперечному сечению, то сила мышц уменьшится только в 10 000 раз. Из этого следует вывод, что произойдет стократное увеличение силы мышц.

Понятно, что насекомые, в силу своих размеров, обитают в условии пониженной гравитации. Масса тела также накладывает свои ограничения на летательные способности животных. Вместе с силой мышц, растет также и площадь крыльев пропорционально квадрату линейных размеров. Это определяет некоторую критическую массу, при которой полеты становятся невозможными. Значение этой массы соответствует 15−20 килограммам. Именно такую массу тела имеют самые крупные птицы на планете. Из этого можно сделать предположение, что древние динозавры все-таки не умели летать.

Скорее всего, размах их крыльев позволял этим ящерам планировать с одного дерева на другое.

Рассматривая силы тяготения тела на другое протяженное тело, становится ясно, что на разные их части действуют разные силы. Т. е. самая близкая точка будет притягиваться значительно сильнее, чем самая удаленная точка. Это происходит из-за разницы в расстоянии. Вдоль линии, которая будет соединять центры тяжести обоих тел, тело будет стремиться растянуть этот отрезок. То есть на точки, не лежащие на этой линии действует сила, которая стремиться сжать тело в направлении, перпендикулярном направлению, притягивающему это тело. Эти силы сжатия и растяжения носят название приливных сил. Именно под их действием со стороны Луны и Солнца на Землю происходят приливы и отливы.

Приливные силы для планет ограничивают минимальные расстояния, на которые к ним может приблизиться другое тело. Предел Роша — это минимальный радиус орбиты, на который спутник может приблизиться и не разрушиться под действием приливных сил центрального тела. Если масса планеты намного превышает массу спутника, то зависимость предела Роша от радиуса планеты, плотности спутника и планеты будет выглядеть так:

aR = 2.46*(rs/rp)1/3*R (5)

Внутри сферы также невозможна гравитационная конденсация вещества с образованием единого тела. По некоторым гипотезам это является причиной образования колец у планет-гигантов.

Заключение

Масштабы космического пространства и времени завораживают и вдохновляет. Еще больше завораживают тайны — открытые и неоткрытые. Последних, конечно, гораздо больше. И по мере того, как развиваются наши знания о Вселенной, практическом освоении Космоса и реального проникновения человека окрестности Солнечной системы, а затем даже за ее пределы — будут появляться новые тайны, требующие новых усилий в их разгадке.

Исаак Ньютон в своем законе всемирного тяготения смог дать определения общим законам гравитации и объяснить теорию с помощью математических расчетов. Теория относительности дала возможность по-другому взглянуть на вопросы гравитационного взаимодействия. Она включила в себя ньютоновскую механику как частный случай, которая справедливы при малых скоростях движения тел. При этом открывается мир огромных возможностей для исследования Вселенной, где гравитационные силы играю такую важную роль.

1. А. Эйнштейн, А. Инфельд. Эволюция физики. — М.: Наука, 1965.

2. О. А. Быковский. Проблемы современной физики. — Алма-Ата: Гылым. 1995.

3. П. И. Бакулин, Э. В. Кононович, В. И. Мороз. Курс общей астрономии. — М.: Наука, 1966.

4. Ван-дер-Варден Б. Пробуждающаяся наука. Рождение астрономии. М., 1991;

5. Засов А. В., Кононович Э. В. Астрономия: Атлас для общеобразовательных учреждений. М., 1996;

6. Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. В 3-х томах. Бишкек, 1994;

7. Нарликар Дж. Гравитация без формул. М., 1985;

8. Ю. А. Рябов. Движение небесных тел. — М.: Наука, 1988.