Номер 3, страница 157, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 4. Силы вокруг нас. Параграф 42. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 3, страница 157.

Условие.

• Всемирное тяготение.

Решение.

Всемирное тяготе́ние.

Всемирное тяготение, или гравитация, — это фундаментальное взаимодействие, заключающееся в том, что все материальные тела притягиваются друг к другу. Это универсальная сила, которая действует между любыми объектами во Вселенной, обладающими массой, — от элементарных частиц до скоплений галактик.

Основы классической теории тяготения были заложены Исааком Ньютоном в XVII веке. Сформулированный им закон всемирного тяготения гласит: сила гравитационного притяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами.

Математически этот закон выражается формулой:

$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$

где:

• $\text{F}$ — сила взаимного притяжения тел (измеряется в ньютонах, Н);

• $m_1$ и $m_2$ — массы взаимодействующих тел (в килограммах, кг);

• $\text{r}$ — расстояние между центрами масс тел (в метрах, м);

• $\text{G}$ — гравитационная постоянная, являющаяся одной из фундаментальных физических констант. Её численное значение примерно равно $6.674 \times 10^{-11} \text{ Н} \cdot \text{м}^2/\text{кг}^2$. Из-за малого значения этой постоянной гравитационное взаимодействие становится заметным только тогда, когда хотя бы одно из тел имеет очень большую массу (например, планета или звезда).

Ключевые свойства гравитационной силы:

1. Универсальность: она действует на все без исключения тела и частицы, обладающие массой или энергией.

2. Всепроникающая способность: от гравитации невозможно укрыться или создать для нее преграду.

3. Дальнодействие: гравитационная сила теоретически распространяется на бесконечное расстояние, хотя и ослабевает с увеличением дистанции.

4. Центральный характер: сила направлена вдоль прямой, соединяющей центры масс взаимодействующих тел.

Проявления всемирного тяготения:

• Сила тяжести: привычная нам сила, с которой Земля притягивает все находящиеся на ней объекты. Наш вес — это проявление силы тяжести. Ускорение свободного падения $\text{g}$ на поверхности планеты можно рассчитать по формуле $g = G \frac{M}{R^2}$, где $\text{M}$ — масса планеты, а $\text{R}$ — её радиус.

• Движение небесных тел: гравитация удерживает Луну на орбите вокруг Земли, планеты — на орбитах вокруг Солнца, а звезды — в составе галактик. Именно она является той центростремительной силой, которая заставляет тела двигаться по криволинейным траекториям в космосе.

• Приливы и отливы: периодические колебания уровня океанов, вызванные гравитационным воздействием Луны и, в меньшей степени, Солнца.

• Формирование структуры Вселенной: гравитация является главной силой, ответственной за образование звезд, планетных систем, галактик и их скоплений из первоначальных облаков газа и пыли.

Следует отметить, что закон Ньютона является прекрасным приближением для большинства случаев, однако более точное описание гравитации дает Общая теория относительности Альберта Эйнштейна, которая рассматривает тяготение не как силу, а как результат искривления пространства-времени под действием массы и энергии.

Ответ: Всемирное тяготение (гравитация) — это универсальное свойство материи, заключающееся во взаимном притяжении всех тел, обладающих массой. Сила этого притяжения описывается законом всемирного тяготения Ньютона: $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$, где сила $\text{F}$ прямо пропорциональна произведению масс тел $m_1, m_2$ и обратно пропорциональна квадрату расстояния $\text{r}$ между ними. Гравитация определяет движение планет, существование звезд и галактик, а также является причиной силы тяжести на Земле.