ГЛАВА 18. СИЛЫ В ПРИРОДЕ

При изучении данной темы учащиеся должны получить понятие о трех типах сил: силах тяготения, силах упругости и силах трения. В соответствии с этим решают задачи на закон всемирного тяготения, закон Гука и законы трения. Значительное внимание следует уделить также задачам на правило моментов. Эти сведения и навыки, важные сами по себе, кроме того, имеют большое значение для изучения последующего материала, особенно о применении законов движения Ньютона.

Тема позволяет решить ряд важных задач, имеющих большое мировоззренческое и политехническое значение, что непременно следует использовать учителю физики.

1. Гравитационные силы

Величина гравитационных сил действующих между двумя любыми частицами вещества, пропорциональна произведению их

Рис. 86.

масс и и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

При составлении и подборе задач нужно иметь виду, что эта формула, являющаяся математической записью закона всемирного тяготения, справедлива для точечных тел, линейными размерами которых можно пренебречь по сравнению с расстояниями между ними. Если же необходимо найти силы притяжения между двумя телами произвольной формы, расположенными близко друг около друга, то нужно последовательно рассмотреть и затем суммировать силы взаимодействия между их отдельными частицами. Поэтому задачи, в которых, например, требуется определить силу притяжения между рядом стоящими людьми, вагонами и т. п., можно решать по данной формуле с соответствующими оговорками. Только к однородным телам сферической формы данная формула применима независимо от их размеров и взаимных расстояний.

На закон всемирного тяготения полезно решить ряд задач исторического содержания, поясняющих методы, которыми пользовались ученые при установлении и проверке данного закона, а также задачи мировоззренческого характера, в том числе связанные с освоением космоса (гл. 20, 3—4).

384. Почему отвес, опущенный с обрыва большой горы, немного отклоняется от вертикального направления?

385. Какими опытами можно было бы проверить, изменяется ли вес тела в зависимости от его высоты над поверхностью земли?

386. Расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земным радиусам. Пользуясь данными задачи 353 и считая, что центростремительное ускорение Луны обусловлено силой земного притяжения, сделайте вывод о том, как изменяется эта сила с расстоянием.

Решение. По данным задачи где сила тяготения, действующая на тело массой на расстоянии 60 земных радиусов, сила, с которой данное тело притягивается Землей на расстоянии одного радиуса от ее центра. Расстояние увеличилось в 60 раз, а сила уменьшилась в 602 раз, следовательно,

387. В одной из установок опытной проверки закона всемирного тяготения (рис. 86) сила притяжения между свинцовым шаром массой и шариком массой на расстоянии 7 см была равнй дин. Чему равна на основании этих данных величина гравитационной постоянной? [22, № 484].

Ответ.

388. Используя закон всемирного тяготения, определите:

а) массу Земли; б) ускорение свободного падения у поверхности Земли; в) ускорение свободного падения на высоте

Решение, а) для любого тела на Земле сила тяготения Откуда Принимая получим кг.

б) где масса Земли, расстояние от ее центра.

389. 12 сентября 1959 г. вторая советская космическая ракета доставила на Луну вымпел Советского Союза. Во сколько раз сила притяжения вымпела на Луне меньше, чем на Земле, если известно, что радиус Луны в 3,8 раза меньше, чем радиус Земли, а ее масса в 81 раз меньше массы Земли? [38, № 317],

Ответ. В 5,6 раза.