Закон всемирного тяготения (Ньютона)
Что говорит закон: любые две массы m1 и m2 притягиваются друг к другу с силой F. Направление силы — вдоль прямой, соединяющей центры двух масс. Чем больше массы и чем ближе массы друг к другу — тем сила притяжения больше.
Формула: F = G · m1 · m2 / r^2
- F — сила притяжения (нютоны, Н)
- G — гравитационная постоянная, примерно 6.67 × 10^-11 Н·м^2/(кг^2)
- m1, m2 — массы объектов (кг)
- r — расстояние между центрами масс (м)
Единицы: если подставлять в формулу, получится сила в ньютонах (Н).
Что означает единицы в формуле:
- Увеличение одной массы вдвое увеличивает F вдвое.
- Увеличение расстояния вдвое уменьшит F в четырежды (так как F ∝ 1/r^2).
- Умножение обеих масс вдвое увеличит F в четыре раза.
Пример 1 (чисто числовой): две массы m1 = 5 кг и m2 = 3 кг на расстоянии r = 2 м друг от друга.
- m1 · m2 = 5 × 3 = 15
- r^2 = 2^2 = 4
- F = G · 15 / 4 = (6.67 × 10^-11) × 15 / 4
- F ≈ (1.0005 × 10^-9) / 4 ≈ 2.50 × 10^-10 Н
- Значение очень маленькое из-за очень большой дистанции по сравнению с массами.
Пример 2 (наглядно из реального мира): сила притяжения между Землей и килограммом массы на поверхности Земли.
- Масса Земли M ≈ 5.97 × 10^24 кг
- Радиус Земли r ≈ 6.37 × 10^6 м
- F = G · M · m / r^2, для m = 1 кг
- F = (6.67 × 10^-11) × (5.97 × 10^24) × 1 / (6.37 × 10^6)^2
- Сначала найдём g: g = G·M/r^2 ≈ 9.8 м/с^2
- Значит F = m · g ≈ 1 кг × 9.8 м/с^2 ≈ 9.8 Н
- Это обычный вес 1 кг на поверхности Земли.
Коротко о физике вокруг: для реальных задач часто удобно запоминать связь F и весом: F = m·g, где g — ускорение свободного падения near поверхности, а именно g = GM / r^2. Но в общем случае используем формулу F = G m1 m2 / r^2.
Если хочешь, могу привести ещё задачи разной сложности для закрепления или дать аналогичные примеры с другими числами.
