За атракциите - земни и лунни.

13. Движение на небесните тела под въздействието на гравитационните сили

1. Космически скорости и форма на орбитите

Въз основа на наблюденията на движението на Луната и анализирайки законите на движението на планетите, открити от Кеплер, И. Нютон (1643-1727) установява закона земно притегляне. Според този закон, както вече знаете от курса по физика, всички тела във Вселената се привличат едно към друго със сила, която е право пропорционална на произведението на техните маси и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях:

тук m 1 и m 2 са масите на две тела, r е разстоянието между тях, а G е коефициентът на пропорционалност, наречен гравитационна константа. Числената му стойност зависи от единиците, в които са изразени силата, масата и разстоянието. Законът за всемирното притегляне обяснява движението на планетите и кометите около Слънцето, движението на спътниците около планетите, двойните и множествените звезди около техния общ център на масата.

Нютон доказа, че под въздействието на взаимната гравитация телата могат да се движат едно спрямо друго елипса(особено за кръг), На параболаи от хипербола. Нютон откри това видът на орбитата, която тялото описва, зависи от неговата скорост в дадена точка от орбитата(фиг. 34).

При някаква скорост тялото описва кръгблизо до центъра на привличането. Тази скорост се нарича първа космическа или кръгова скорост, тя се съобщава на тела, изстреляни като изкуствени спътници на Земята в кръгови орбити. (Извеждането на формулата за изчисляване на първата космическа скорост е известно от курса на физиката.) Първо космическа скоростблизо до повърхността на Земята е около 8 km/s (7,9 km/s).

Ако на тялото се даде скорост, която е два пъти по-голяма от кръговата скорост (11,2 km / s), наречена втора космическа или параболична скорост, тогава тялото завинаги ще се отдалечи от Земята и може да стане спътник на Слънцето. В този случай движението на тялото ще се случи по протежение параболаспрямо земята. С още по-голяма скорост спрямо Земята тялото ще лети по хипербола. Движейки се по парабола или хипербола, тялото обикаля Слънцето само веднъж и завинаги се отдалечава от него.

Средната скорост на земната орбита е 30 km/s. Орбитата на Земята е близка до окръжност, следователно скоростта на движение на Земята по орбитата е близка до кръговата на разстоянието на Земята от Слънцето. параболична скоростна разстоянието на Земята от Слънцето е km/s≈42 km/s. При такава скорост спрямо Слънцето тялото ще напусне орбитата на Земята слънчева система.

2. Смущения в движението на планетите

Законите на Кеплер се спазват точно само когато разглеждаме движението на две изолирани тела под въздействието на тяхното взаимно привличане. В Слънчевата система има много планети, всички те не само се привличат от Слънцето, но и се привличат една друга, така че техните движения не се подчиняват точно на законите на Кеплер.

Отклоненията от движението, които биха възникнали строго според законите на Кеплер, се наричат ​​смущения.В Слънчевата система смущенията са малки, тъй като привличането на всяка планета от Слънцето е много по-силно от привличането на други планети.

Най-голямото смущение в Слънчевата система е причинено от планетата Юпитер, която е около 300 пъти по-масивна от Земята. Юпитер има специален силно влияниеЗа движението на астероиди и комети, когато се доближат до него. По-специално, ако посоките на ускоренията на кометата, причинени от привличането на Юпитер и Слънцето, съвпадат, тогава кометата може да развие толкова висока скорост, че, движейки се по хипербола, тя ще напусне Слънчевата система завинаги. Имаше случаи, когато привличането на Юпитер задържаше кометата, ексцентричността на нейната орбита намаляваше и периодът на революция рязко намаляваше.

При изчисляване на видимото положение на планетите трябва да се вземат предвид смущенията. Сега високоскоростните електронни компютри помагат да се правят такива изчисления. При изкуствено бягане небесни телаи когато изчисляват траекториите си, те използват теорията на движението на небесните тела, по-специално теорията на смущенията.

Способността да изпращате автоматични междупланетни станции по желаните, предварително изчислени траектории, да ги довеждате до целта, като вземете предвид смущенията в движението - всичко това са ярки примери за познаваемостта на законите на природата. Небето, което според вярващите е обиталище на боговете, се е превърнало в арена човешка дейностточно като земята. Религията винаги е противопоставяла Земята и небето и е обявявала небето за недостъпно. Сега сред планетите се движат изкуствени небесни тела, създадени от човека, които той може да управлява по радиото от големи разстояния.

3. Откриване на Нептун

Един от ясни примерипостиженията на науката, едно от доказателствата за неограничената познаваемост на природата беше откриването на планетата Нептун чрез изчисления - "на върха на писалка".

Уран - планетата след Сатурн, която в продължение на много векове се смяташе за най-отдалечената от планетите, беше открита от В. Хершел в края на 18 век. Уран почти не се вижда с просто око. До 40-те години на XIX век. точните наблюдения показват, че Уран едва се отклонява от пътя, който трябва да следва, предвид смущенията от всички известни планети. Така теорията за движението на небесните тела, толкова строга и точна, беше подложена на изпитание.

Льо Верие (във Франция) и Адамс (в Англия) предполагат, че ако смущенията от известните планети не обясняват отклонението в движението на Уран, това означава, че върху него действа привличането на все още неизвестно тяло. Те почти едновременно изчислиха къде зад Уран трябва да има неизвестно тяло, което произвежда тези отклонения чрез привличането си. Те изчислиха орбитата на неизвестна планета, нейната маса и посочиха мястото в небето, където се намира дадено времетрябва да е имало непозната планета. Тази планета е намерена в телескоп на посоченото от тях място през 1846 г. Тя се нарича Нептун. Нептун не се вижда с просто око. Така несъгласието между теорията и практиката, което изглежда подкопаваше авторитета на материалистичната наука, доведе до нейния триумф.

4. Приливи и отливи

Под влияние на взаимното привличане на частиците тялото се стреми да приеме формата на топка. Следователно формата на Слънцето, планетите, техните спътници и звезди е близка до сферичната. Въртенето на телата (както знаете от физически експерименти) води до тяхното сплескване, до компресия по оста на въртене. Следователно земното кълбо е леко компресирано в полюсите, а бързо въртящите се Юпитер и Сатурн са най-компресирани.

Но формата на планетите може да се промени и от действието на силите на тяхното взаимно привличане. Сферично тяло (планета) се движи като цяло под въздействието на гравитационното привличане на друго тяло, сякаш цялата сила на привличане е приложена към неговия център. Отделните части на планетата обаче са на различни разстояния от привличащото тяло, така че гравитационното ускорение в тях също е различно, което води до възникване на сили, които се стремят да деформират планетата. Разликата в ускоренията, причинена от привличането на друго тяло в дадена точка и в центъра на планетата, се нарича приливно ускорение.

Помислете например за системата Земя-Луна. Същият елемент на маса в центъра на Земята ще бъде привлечен от Луната по-слабо, отколкото от страната, обърната към Луната, и по-силно, отколкото от противоположната страна. В резултат на това Земята и на първо място водна черупкаЗемя, леко разширена в двете посоки по линията, свързваща я с Луната. На Фигура 35 океанът е изобразен покриващ цялата Земя за по-голяма яснота. В точките, лежащи на линията Земя - Луна, нивото на водата е най-високо - има приливи и отливи. По окръжността, чиято равнина е перпендикулярна на посоката на линията Земя-Луна и минава през центъра на Земята, нивото на водата е най-ниско - има отлив. При ежедневна ротацияЗемята в лентата на прилива последователно влиза в различни места на Земята. Лесно е да се разбере, че може да има два прилива и два отлива за един ден.

Слънцето също причинява приливи и отливи на Земята, но поради голямото разстояние до Слънцето те са по-малки от Луната и по-малко забележими.

Приливите и отливите преместват огромно количество вода. В момента те започват да използват огромната енергия на водата, която участва в приливите и отливите, по бреговете на океаните и откритите морета.

Оста на приливните издатини винаги трябва да е насочена към Луната. Тъй като Земята се върти, тя се стреми да обърне водната приливна издутина. Тъй като Земята се върти около оста си много по-бързо, отколкото Луната се върти около Земята, Луната дърпа водната гърбица към себе си. Има триене между водата и твърдото дъно на океана. В резултат на това т.нар приливно триене. Забавя въртенето на Земята и с времето дните стават по-дълги (едно време са били само 5-6 часа). Силните приливи и отливи, причинени на Меркурий и Венера от Слънцето, очевидно са били причината за изключително бавното им въртене около оста си. Приливите и отливите, причинени от Земята, са забавили въртенето на Луната толкова много, че тя винаги е обърната към Земята от едната страна. Така че приливите и отливите са важен фактореволюцията на небесните тела и Земята.

5. Маса и плътност на Земята

Законът за всемирното притегляне също ни позволява да определим един от най-важните характеристикинебесни тела - масата, в частност масата на нашата планета. Всъщност, въз основа на закона за всемирното притегляне, ускорението свободно падане

Следователно, ако са известни стойностите на ускорението на свободното падане, гравитационната константа и радиуса на Земята, тогава може да се определи нейната маса.

Заместване в посочената формуластойност g \u003d 9,8 m / s 2, G = 6,67 * 10 -11 N * m 2 / kg 2, R = 6370 km, откриваме, че масата на Земята е M \u003d 6 * 10 24 kg.

Познавайки масата и обема на Земята, можете да я изчислите средна плътност. Тя е равна на 5,5 * 10 3 kg / m 3. Но плътността на Земята нараства с дълбочината и, според изчисленията, близо до центъра, в ядрото на Земята, тя е равна на 1,1*10 4 kg/m 3 . Увеличаването на плътността с дълбочина се дължи на увеличаване на съдържанието тежки елементикакто и чрез повишаване на налягането.

(ОТ вътрешна структураЗемята, изучавана чрез астрономически и геофизични методи, срещнахте в курса по физическа география.)

Упражнение 12

1. Каква е плътността на Луната, ако нейната маса е 81 пъти, а радиусът е 4 пъти по-малък от този на Земята?

2. Каква е масата на Земята, ако ъглова скоростЛуната е 13,2° на ден, а средното разстояние до нея е 380 000 км?

6. Определяне на масите на небесните тела

Нютон доказа, че по-точна формула за третия закон на Кеплер е:

където M 1 и M 2 са масите на всички небесни тела, а m 1 и m 2 са масите на техните спътници, съответно. По този начин планетите се считат за спътници на Слънцето. Виждаме, че усъвършенстваната формула на този закон се различава от приблизителната по наличието на фактор, съдържащ маси. Ако под M 1 \u003d M 2 \u003d M разбираме масата на Слънцето, а под m 1 и m 2 - масите на две различни планети, тогава съотношението ще се различава малко от единица, тъй като m 1 и m 2 са много малки в сравнение с масата на Слънцето. В този случай точната формула няма да се различава забележимо от приблизителната.

За да се сравнят масите на Земята и друга планета, като Юпитер, в оригиналната формула индексът 1 трябва да се припише на движението на Луната около Земята с маса M 1, а 2 - на движението на всеки спътник около Юпитер с маса М 2.

Масите на планетите, които нямат спътници, се определят от смущенията, които те произвеждат от привличането си в движението на съседните им планети, както и в движението на комети, астероиди или космически кораби.

Упражнение 13

1. Определете масата на Юпитер, като сравните системата Юпитер със спътник със системата Земя-Луна, ако първият спътник на Юпитер е на 422 000 km от него и има орбитален период от 1,77 дни. Данните за луната трябва да са ви известни.

2. Изчислете на какво разстояние от Земята по линията Земя-Луна са точките, в които привличането на Земята и Луната е еднакво, като знаете, че разстоянието между Луната и Земята е 60 радиуса на Земята, а масата на Земята е 81 пъти масата на Луната.

Ако Земята не привличаше Луната, тогава последната щеше да лети в световното пространство по посока на точката НО.Но поради привличането на Земята, Луната се отклонява от праволинеен пъти се движи по някаква дъга към точката б.

не само движението на Луната, но и движението на всички небесни тела в Слънчевата система.

Това изследване протича с Нютон не съвсем гладко. Тъй като планетите са гигантски сферични тела, беше много трудно да се определи как се привличат един към друг. В крайна сметка Нютон успява да докаже, че сферичните тела се привличат едно друго, сякаш цялата им маса е концентрирана в центровете им.

Но за да намерим отношението на разстоянията от центъра Глобусъткъм телата на земната повърхност, и до Луната, се изискваше да се знае точно дължината на радиуса на Земята. Размерите на Земята все още не са точно определени и за своите изчисления Нютон използва неточната, както се оказа по-късно, стойност на радиуса на земното кълбо, дадена от холандския учен Снелиус. След като получи неправилен резултат, Нютон горчиво отложи тази работа.

Много години по-късно ученият отново се върна към своите изчисления. Повод за това беше съобщение в Кралското общество на Лондон 1 известният френски астроном Пикар за повече точно определениетях величината на земния радиус. Използване на данни

Пикард, Нютон свърши цялата работа отново и доказа правилността на предположението си.

Но дори и след това Нютон дълго време не публикува своето изключително откритие. Той се опита да го провери изчерпателно, като приложи закона, който изведе, към движението на планетите около Слънцето и към движението на спътниците на Юпитер и Сатурн. И навсякъде данните от тези наблюдения съвпадаха с теорията.

Нютон прилага този закон към движението на кометите и доказва, че параболичните движения са теоретично възможни. Той предположи, че кометите се движат или по много издължени елипси, или по отворени криви - параболи.

Въз основа на закона за гравитацията Нютон сравнява масите на Слънцето, Земята и планетите и допълва този закон с нова разпоредба: гравитационната сила на две тела зависи не само от разстоянието между тях, но и от техните маси. Той доказва, че гравитационната сила на две тела е правопропорционална на техните маси, т.е. тя е толкова по-голяма, колкото по-голяма е масата на взаимно привличащите се тела.

Земните тела също взаимно се привличат. Това се разкрива в много точни експерименти.

Хората се привличат един към друг. Известно е, че двама души, разположени на разстояние един метър, се привличат взаимно със сила, равна приблизително на една четиридесета от милиграма. Човекът, който е

Кометите се движат по орбити с форма на елипси, параболи и хиперболи.

на повърхността на Земята, я привлича със сила, равна на нейното тегло.

Откритието на Нютон доведе до създаването на нова картина на света, а именно: планетите се движат с огромни скорости в Слънчевата система, те се намират на колосални разстояния една от друга.

1 Лондон кралско общество- Английска академия на науките.

Студент . Широко известна е историята, че откриването на закона на Нютон за всемирното привличане е причинено от падането на ябълка от дърво. Колко достоверна е тази история, ние не знаем, но фактът остава фактът, че въпросът, който се събрахме днес, за да обсъдим: „Защо луната не пада на Земята?“ заинтересува Нютон и го доведе до откриването на закона за земно притегляне. Нютон твърди, че между Земята и всички материални тела съществува гравитационна сила, която е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието.

Нютон изчислява ускорението, придадено на Луната от Земята. Ускорението на свободно падащи тела в близост до повърхността на Земята е равно на g=9,8 m/s 2 . Луната е отдалечена от Земята на разстояние, равно на около 60 земни радиуса. Следователно, смята Нютон, ускорението на това разстояние ще бъде: . Луната, падайки с такова ускорение, трябва да се приближи до Земята през първата секунда с 0,0013 м. Но Луната освен това се движи по инерция в посоката моментна скорост, т.е. по права линия, допирателна в дадена точка към неговата орбита около Земята (фиг. 25).

Движейки се по инерция, Луната трябва да се отдалечи от Земята, както показва изчислението, за една секунда с 1,3 мм. Разбира се, такова движение, при което в първата секунда Луната да се движи по радиуса към центъра на Земята, а през втората секунда - тангенциално, реално не съществува. И двете движения се сумират непрекъснато. В резултат на това Луната се движи по крива линия, близка до кръг.

Нека проведем експеримент, от който да стане ясно как се трансформира силата на привличане, действаща върху тяло под прав ъгъл спрямо посоката на неговото движение праволинейно движениев криволинейна. Топка, търкулнала се от наклонен улей, по инерция продължава да се движи по права линия. Ако обаче отстрани се постави магнит, тогава под въздействието на силата на привличане към магнита траекторията на топката се изкривява (фиг. 26).

Луната се върти около Земята, задържана от силата на гравитацията. Стоманено въже, което може да задържи луната в орбита, би трябвало да има диаметър около 600 км. Но въпреки такава огромна сила на привличане, Луната не пада на Земята, защото има начална скорост, се движи по инерция.

Познавайки разстоянието от Земята до Луната и броя на оборотите на Луната около Земята, Нютон определи центростремителното ускорение на Луната. Получихме число, което вече ни е известно: 0,0027 m/s2.
Спрете силата на привличане на Луната към Земята - и Луната ще се втурне по права линия в бездната на космическото пространство. Така че в устройството, показано на Фигура 27, топката ще отлети тангенциално, ако нишката, която държи топката върху кръга, се скъса. В устройството, което познавате на центробежна машина (фиг. 28), само връзката (резбата) поддържа топките в кръгова орбита.

Когато нишката се скъса, топките се разпръскват по допирателните. За окото е трудно да се улови тяхното праволинейно движение, когато са лишени от връзка, но ако направим чертеж (фиг. 29), ще се види, че топките се движат праволинейно, тангенциално на кръга.

Спрете да се движите по инерция - и Луната ще падне на Земята. Падането би продължило четири дни, деветнадесет часа, петдесет и четири минути, петдесет и седем секунди, изчисли Нютон.

Учителят присъства в часа. Докладът приключи. Кой има въпроси?

въпрос С каква сила Земята дърпа Луната?

Студент . Това може да се определи по формулата, изразяваща закона за гравитацията: , където G е гравитационната константа, M и m са масите на Земята и Луната, r е разстоянието между тях. Очаквах този въпрос и направих изчислението предварително. Земята дърпа луната със сила от около 2 * 10 20 N.

въпрос Законът за всемирното притегляне важи за всички тела, което означава, че Слънцето привлича и Луната. Чудя се с каква сила?

Отговор . Масата на Слънцето е 300 000 пъти по-голяма от масата на Земята, но разстоянието между Слънцето и Луната е 400 пъти по-голямо от разстоянието между Земята и Луната. Следователно във формулата числителят ще се увеличи с 300 000 пъти, а знаменателят - с 400 2, или 160 000 пъти. Гравитационната сила ще бъде почти два пъти по-голяма.

въпрос Защо луната не пада върху слънцето?

Отговор . Луната пада върху слънцето по същия начин, както върху земята, тоест достатъчно, за да остане на приблизително същото разстояние, въртейки се около слънцето.

- Около Земята!

- Грешка, не около Земята, а около Слънцето. Земята се върти около Слънцето заедно със своя спътник – Луната, което означава, че и Луната се върти около Слънцето.

въпрос Луната не пада на Земята, защото имайки начална скорост, тя се движи по инерция. Но според третия закон на Нютон силите, с които две тела действат едно върху друго, са равни по абсолютна стойност и противоположно насочени. Следователно, с каквато сила Земята привлича Луната към себе си, с такава сила Луната привлича Земята. Защо Земята не пада върху Луната? Или се върти около луната?

учител . Факт е, че както Луната, така и Земята се въртят около общ център на масата. Припомнете си опита с топките и центробежната машина. Масата на една от топките е два пъти по-голяма от масата на другата. За да могат топките, свързани с резба, да останат в равновесие по отношение на оста на въртене по време на въртене, техните разстояния от оста или центъра на въртене трябва да бъдат обратно пропорционални на масите. Точката, около която тези топки се въртят, се нарича център на масата на двете топки.

Третият закон на Нютон не се нарушава при експеримента с топки: силите, с които топките се дърпат една друга към общ център на масата, са равни. Общият център на масата на Земята и Луната се върти около Слънцето.

въпрос Може ли силата, с която Земята дърпа Луната, да се нарече тегло на Луната?

Студент . Не! Теглото на тялото наричаме силата, причинена от привличането на Земята, с която тялото притиска някаква опора, например кантар, или разтяга пружината на динамометър. Ако поставите стойка под Луната (от страната, обърната към Земята), тогава Луната няма да окаже натиск върху нея. Луната не би разтегнала пружината на динамометъра, ако можехме да го окачим. Цялото действие на силата на привличане на Луната от Земята се изразява само в задържането на Луната в орбита, в придаването й на центростремително ускорение. За Луната може да се каже, че по отношение на Земята тя е безтегловна по същия начин, както обектите са безтегловни в сателитен космически корабкогато двигателят спре да работи и върху кораба действа само силата на гравитацията към Земята.

въпрос Къде е центърът на масата на системата Земя-Луна?

Отговор . Разстоянието от Земята до Луната е 384 000 км. Съотношението на масата на Луната към масата на Земята е 1:81. Разстоянията от центъра на масата до центровете на Луната и Земята ще бъдат обратно пропорционални на тези числа. Разделяйки 384 000 км на 82, получаваме приблизително 4700 км. Това означава, че центърът на масата се намира на разстояние 4700 км от центъра на Земята.

- Защо е равен на радиусаЗемята?

– Около 6400 км.

– Следователно центърът на масата на системата Земя-Луна се намира вътре в земното кълбо (фиг. 30, точка O). Ето защо, ако не преследвате точност, можете да говорите за революцията на Луната около Земята.

въпрос Кое е по-лесно: да летиш от Земята до Луната или от Луната до Земята?

Отговор . За да стане ракетата изкуствен спътникЗемята, тя трябва да бъде информирана за начална скорост, приблизително равна на 8 km / s. За да може ракетата да напусне земната гравитационна сфера, е необходима така наречената втора космическа скорост, равна на 11,2 km/s. Да изстрелват ракети от Луната по-ниска скорост: все пак силата на гравитацията на Луната е шест пъти по-малка от тази на Земята.

въпрос Не разбирам защо телата в една ракета нямат тегло. Може би само в тази точка по пътя към Луната силата на привличане към Луната се балансира от силата на привличане към Земята?

учител . Не. Телата вътре в ракетата стават безтегловни от момента, в който двигателите спрат да работят и ракетата започне свободен полет в орбита около Земята, докато е в гравитационното поле на Земята. При свободен полет около Земята както спътникът, така и всички обекти в него спрямо центъра на масата на Земята се движат с една и съща центростремително ускорениеи следователно безтегловност.

1-ви въпрос. Как топките, които не са свързани с нишка, се движат на центробежна машина: по радиус или допирателна към окръжност?

Отговорът зависи от избора на референтната система, т.е. от избора на тялото, по отношение на което разглеждаме движението на топките. Ако вземем повърхността на масата за отправна система, тогава топките се движат по допирателни към кръговете, които описват. Ако вземем самото въртящо се устройство като референтна система, тогава топките се движат по радиуса. Без уточняване на отправната система въпросът за естеството на движението няма смисъл. Да се ​​движиш означава да се движиш спрямо други тела и задължително трябва да посочим спрямо кои.

2-ри въпрос. Около какво се върти луната?

Ако разгледаме движението спрямо Земята, тогава Луната се върти около Земята. Ако Слънцето се приеме за референтно тяло, тогава то е около Слънцето. Ще обясня казаното със снимка от книгата “ Занимателна астрономия» Перелман (фиг. 31). Кажете, по отношение на кое тяло тук е показано движението на небесните тела.

- Спрямо Слънцето.

- Правилно. Но е лесно да се види, че Луната постоянно променя позицията си спрямо Земята.

учител . Разбира се, че не могат. При позицията на Земята или Луната (забележете, че казвам „или“, а не „и“) в точката на пресичане на показаните орбити, разстоянието между Земята и Луната е 380 000 km. За да разберете по-добре това, начертайте диаграма на това за следващия урок. сложно движение. Начертайте орбитата на Земята като дъга от окръжност с радиус 15 cm (разстоянието от Земята до Слънцето, както знаете, е 150 000 000 km). На дъга, равна на 1/12 от кръга (месечния път на Земята), маркирайте равни разстоянияпет точки, броене и екстремни. Тези точки ще бъдат центрове на лунните орбити спрямо Земята в последователни тримесечия на месеца. Радиусът на лунните орбити не може да бъде начертан в същия мащаб като орбитата на Земята, тъй като би бил твърде малък. За да начертаете лунни орбити, трябва да увеличите избрания мащаб около десет пъти, след това радиуса лунна орбитаще бъде около 4 мм. Посочете позицията на Луната на всяка орбита, като започнете от пълнолунието, и свържете маркираните точки с гладка пунктирана линия.

На следващия час от кръжока един от учениците показа необходимата диаграма (фиг. 32).

Историята на ученик, който рисува диаграма: „Научих много, докато рисувах тази диаграма. Необходимо беше правилно да се определи положението на Луната в нейните фази, да се мисли за посоката на движение на Луната и Земята в техните орбити. Има неточности в чертежа. Сега ще разкажа за тях. В избрания мащаб кривината на лунната орбита е изобразена неправилно. Тя винаги трябва да е вдлъбната по отношение на Слънцето, т.е. центърът на кривината трябва да е вътре в орбитата. Освен това в годината няма 12 лунни месеца, а повече. Но една дванадесета от окръжност се построява лесно, затова условно приех, че една година има 12 лунни месеца. И накрая, не самата Земя се върти около Слънцето, а общият център на масата на системата Земя-Луна.

Накратко историята му е следната. Още древните, наблюдавайки движението на планетите в небето, са се досетили, че всички те заедно със Земята "вървят" около Слънцето. По-късно, когато хората забравят какво са знаели преди, това откритие е преоткрито от Коперник. И тогава стана нов въпрос: как точно се въртят планетите около слънцето, какво е движението им? Въртят ли се в кръг и Слънцето е в центъра или се движат по друга крива? Колко бързо се движат? И така нататък.

Оказа се не толкова скоро. След Коперник пак дойде смутни временаи се разгоряха големи спорове относно това дали планетите се движат със Земята около Слънцето или Земята е в центъра на Вселената. Тогава един човек на име Тихо Брахе (Тихо Брахе (1546-1601) - датски астроном)разбрах как да отговоря на този въпрос. Той реши, че трябва много внимателно да наблюдава къде се появяват планетите в небето, да го запише точно и тогава вече да избира между две враждебни теории. Това беше началото съвременна наука, ключът към правилното разбиране на природата е да наблюдаваме обекта, да запишем всички подробности и да се надяваме, че получената по този начин информация ще послужи като основа за една или друга теоретична интерпретация. И така Тихо Брахе, богат човек, който притежаваше остров близо до Копенхаген, оборудва острова си с големи бронзови кръгове и специални наблюдателни постове и записваше нощ след нощ позициите на планетите. Само с цената на такива тежка работаполучаваме всяко откритие.

Когато всички тези данни бяха събрани, те попаднаха в ръцете на Кеплер. (Йоханес Кеплер (1571-1630) - немски астроном и математик, бил асистент на Брахе), който се опита да реши как планетите се движат около слънцето. Той търсеше решение чрез проба и грешка. Веднъж му се стори, че вече е получил отговора: той реши, че планетите се движат в кръг, но Слънцето не е в центъра. Тогава Кеплер забелязва, че една от планетите, изглежда Марс, се отклонява от желаната позиция с 8 дъгови минути и осъзнава, че отговорът, който е получил, е неправилен, тъй като Тихо Брахе не може да допусне такова голяма грешка. Разчитайки на точността на своите наблюдения, той решава да преразгледа своята теория и в крайна сметка открива три факта.

Закони за движението на планетите около слънцето

Първо Кеплер установява, че планетите се движат около Слънцето по елипси и Слънцето е в един от фокусите. Елипса е крива, която всички художници знаят, защото е разтеглен кръг. Децата също знаят за това: казаха им, че ако нанижете връв в пръстен, затегнете краищата му и пъхнете молив в пръстена, той ще опише елипса.

Двете точки A и B са фокуси. Орбитата на планетата е елипса. Слънцето е в един от фокусите. Възниква друг въпрос: как се движи планетата по елипсата? Върви ли по-бързо, когато е по-близо до Слънцето? Забавя ли се, отдалечавайки се от него? Кеплер отговори и на този въпрос. Той откри, че ако вземете две позиции на планетата, разделени една от друга с определен период от време, да речем три седмици, след това вземете друга част от орбитата и също има две позиции на планетата, разделени с три седмици, и нарисувайте линии (учените ги наричат ​​радиус вектори) от Слънцето към планетата, тогава зоната, затворена между орбитата на планетата и двойка линии, които са разделени една от друга с три седмици, е една и съща навсякъде, във всяка част от орбитата. И за да бъдат тези области еднакви, планетата трябва да се движи по-бързо, когато е по-близо до Слънцето, и по-бавно, когато е далеч от него.

Няколко години по-късно Кеплер формулира третото правило, което не засяга движението на една планета около Слънцето, а свързва движенията на различни планети една с друга. Каза, че времето пълен оборотпланети около Слънцето зависи от големината на орбитата и е пропорционална на корен квадратенот куб с този размер. А размерът на орбитата е диаметърът, който се пресича най-много широко мястоелипса.

Така Кеплер открива три закона, които могат да бъдат сведени до един, ако кажем, че орбитата на планетата е елипса - за равни периоди от време радиус векторът на планетата описва равни площии времето (периода) на революцията на планетата около Слънцето е пропорционално на размера на орбитата на степен три секунди, т.е. на корен квадратен от размера на орбитата. Тези три закона на Кеплер напълно описват движението на планетите около Слънцето.

Междувременно Галилей открива великото принцип на инерцията. Тогава беше ред на Нютон, който реши, че една планета, обикаляща около Слънцето, не се нуждае от сила, за да се движи напред; ако нямаше сила, планетата щеше да лети тангенциално. Но всъщност планетата не лети по права линия. Винаги се озовава не на мястото, където би паднала, ако летеше свободно, а по-близо до Слънцето. С други думи, неговата скорост, неговото движение е отклонено към Слънцето.

Стана ясно, че източникът на тази сила (гравитационна сила) се намира някъде близо до Слънцето.

Хората гледаха Юпитер през телескоп със спътници, въртящи се около него, и това им напомни за малка слънчева система. Всичко изглеждаше така, сякаш спътниците бяха привлечени от Юпитер. Луната също се върти около Земята и е привлечена от нея по абсолютно същия начин. Естествено възникна идеята, че привличането действа навсякъде. Остана само да обобщим тези наблюдения и да кажем, че всички тела се привличат. Това означава, че Земята трябва да привлича Луната по същия начин, както Слънцето привлича планетите. Но е известно, че Земята привлича и обикновени предмети: например, вие седите здраво на стол, въпреки че може да ви хареса да летите във въздуха. Гравитацията на обектите към Земята беше добре познат феномен. Нютон предположи, че Луната в орбита се поддържа от същите сили, които привличат обекти към Земята.

Защо се случват горещи вълни

Първо, приливите и отливите. Приливите и отливите се причиняват от самата Луна, която дърпа Земята и нейните океани. Така си мислеха и преди, но ето какво се оказа необяснимо: ако Луната привлече вода и я издигне над близката страна на Земята, тогава ще има само един прилив на ден - точно под Луната. Всъщност, както знаем, приливите се повтарят след около 12 часа, тоест два пъти на ден. Имаше и друго училище, което имаше противоположни възгледи. Неговите привърженици вярваха, че Луната привлича Земята, а водата не се справя с нея. Нютон беше първият, който разбра какво всъщност се случва: привличането на Луната действа еднакво върху Земята и водата, ако те са еднакво отдалечени. Но водата в точка y е по-близо до луната, отколкото земята, а в точка x е по-далече. При y водата се привлича към Луната по-силно от Земята, а при x е по-слабо. Следователно се получава комбинация от двете предишни картини, което дава двоен прилив.

Всъщност Земята прави същото като Луната – движи се в кръг. Силата, с която Луната действа върху Земята, е балансирана – но с какво? Точно както Луната се движи в кръгове, за да балансира гравитацията на Земята, така и Земята се движи в кръгове. И двете се въртят около общ център, а силите на Земята са балансирани така, че водата в x се привлича от Луната по-слабо, в y - по-силно, и на двете места водата набъбва. Така горещите вълни бяха обяснени и защо се появяват два пъти на ден.

Откриване на скоростта на светлината

С развитието на науката измерванията стават все по-точни и потвърждението на законите на Нютон става все по-убедително. Първите точни измервания се отнасят до спътниците на Юпитер. Изглежда, че ако внимателно наблюдавате тяхната циркулация, можете да сте сигурни, че всичко се случва според Нютон. Оказа се обаче, че това не е така. Сателитите на Юпитер се появиха в изчислените точки или 8 минути по-рано, или 8 минути по-късно, отколкото би се очаквало според законите на Нютон. Установено е, че те изпреварват графика, когато Юпитер се приближава към Земята, и изостават, когато Юпитер и Земята се раздалечават, много странен феномен.

Рьомер (Олаф Рьомер (1644-1710) - датски астроном), убедени в правилността на закона за гравитацията, стигнаха до интересното заключение, че за да пътува от луните на Юпитер до Земята, светлината се нуждае определено време, и гледайки спътниците на Юпитер, ние ги виждаме не там, където са сега, а там, където са били преди няколко минути – толкова минути, колкото са необходими на светлината да достигне до нас. Когато Юпитер е по-близо до нас, светлината идва по-бързо, а когато Юпитер е по-далеч, светлината отива по-дълго; следователно Рьомер трябваше да коригира своите наблюдения за тази разлика във времето, т.е. вземете предвид, че понякога правим тези наблюдения по-рано, а понякога по-късно. От това той успя да определи скоростта на светлината. Това беше първият път, когато беше установено, че светлината не се разпространява мигновено.

Откриване на планетата

Възникна друг проблем: планетите не трябва да се движат по елипси, защото според законите на Нютон те не само привличат Слънцето, но и се привличат една друга - слабо, но все пак се привличат и това леко променя движението им. вече бяха известни големи планети- Юпитер, Сатурн, Уран - и беше изчислено колко трябва да се отклоняват от перфектните си Кеплерови орбити-елипси поради взаимно привличане. Когато тези изчисления бяха завършени и проверени чрез наблюдения, беше установено, че Юпитер и Сатурн се движат в пълно съответствие с изчисленията, а с Уран се случва нещо странно. Изглежда, че все още има причина да се съмняваме в законите на Нютон; Но най-важното, не губете сърце! Двама души, Джон Кауч Адамс (1819-1892) - Английски математики астроном; Urbain Le Verrier (1811-1877) френски астроном, който извършва тези изчисления независимо и почти едновременно, предполага, че движението на Уран се влияе от невидима планета. Те изпратиха писма до обсерваториите, предлагайки: „Насочете телескопа си насам и ще видите непозната планета“. „Какви глупости“, казаха в една от обсерваториите, „някакво момче има хартия и молив в ръцете си и ни казва къде да търсим нова планета". В друга обсерватория дирекцията беше по-лесна за изкачване - и там беше открит Нептун!

Министерство на образованието на Руската федерация

МОУ „Средно училище с. Солодники.

абстрактно

по темата:

Защо луната не пада на земята?

Изпълнено от: Ученик 9 кл.,

Феклистов Андрей.

Проверено:

Михайлова Е.А.

С. Солодники 2006

1. Въведение

2. Закон за гравитацията

3. Силата, с която Земята привлича Луната, може ли да се нарече тегло на Луната?

4. Има ли центробежна сила в системата Земя-Луна, върху какво действа тя?

5. Около какво се върти луната?

6. Могат ли Земята и Луната да се сблъскат? Орбитите им около Слънцето се пресичат и то нито веднъж

7. Заключение

8. Литература

Въведение

Звездното небе е занимавало въображението на хората по всяко време. Защо звездите светят? Колко от тях светят през нощта? Далече ли са от нас? Има ли граници звездната вселена? От древни времена човекът е мислил върху тези и много други въпроси, търсейки да разбере и разбере структурата на това голям святв който живеем. В същото време беше открита най-широката област за изследване на Вселената, където играят силите на гравитацията решаваща роля.

Сред всички сили, които съществуват в природата, силата на гравитацията се различава преди всичко по това, че се проявява навсякъде. Всички тела имат маса, която се определя като отношението на приложената към тялото сила към ускорението, което тялото придобива под действието на тази сила. Силата на привличане, действаща между всеки две тела, зависи от масите на двете тела; тя е пропорционална на произведението на масите на разглежданите тела. В допълнение, силата на гравитацията се характеризира с това, че се подчинява на закона, обратно пропорционален на квадрата на разстоянието. Други сили могат да зависят от разстоянието по съвсем различен начин; много такива сили са известни.

всичко тежки телавзаимно изпитват гравитация, тази сила определя движението на планетите около слънцето и спътниците около планетите. Теорията на гравитацията - теорията, създадена от Нютон, стои в люлката на съвременната наука. Друга теория за гравитацията, разработена от Айнщайн, е най-голямото постижениетеоретичната физика на 20 век. През вековете на развитие на човечеството хората са наблюдавали явлението взаимно привличане на телата и са измервали неговата величина; те се опитаха да поставят това явление в своя услуга, да надминат влиянието му и накрая до самия последно времеизчислете го с изключителна точност по време на първите стъпки дълбоко във Вселената

Широко известна е историята, че откриването на закона на Нютон за всемирното привличане е причинено от падането на ябълка от дърво. Не знаем колко достоверна е тази история, но остава факт, че въпросът: „защо луната не пада на земята?“ интересува Нютон и го води до откриването на закона за всемирното привличане. Наричат ​​се още силите на всемирното притегляне гравитационен.

Закон за гравитацията

Заслугата на Нютон се състои не само в блестящото му предположение за взаимното привличане на телата, но и в това, че той успя да намери закона за тяхното взаимодействие, тоест формула за изчисляване на гравитационната сила между две тела.

Законът за всемирното привличане гласи: всеки две тела се привличат едно към друго със сила, право пропорционална на масата на всяко от тях и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях

Нютон изчислява ускорението, придадено на Луната от Земята. Ускорението на свободно падащите тела на земната повърхност е 9,8 m/s 2. Луната е отдалечена от Земята на разстояние, равно на около 60 земни радиуса. Следователно, смята Нютон, ускорението на това разстояние ще бъде: . Луната, падаща с такова ускорение, трябва да се приближи до Земята през първата секунда с 0,27 / 2 \u003d 0,13 cm

Но Луната освен това се движи по инерция по посока на моментната скорост, т.е. по права линия, допирателна в дадена точка към неговата орбита около Земята (фиг. 1). Движейки се по инерция, Луната трябва да се отдалечи от Земята, както показва изчислението, за една секунда с 1,3 мм.Разбира се, ние не наблюдаваме такова движение, при което в първата секунда Луната да се движи по радиуса към центъра на Земята, а през втората секунда - тангенциално. И двете движения се сумират непрекъснато. Луната се движи по извита линия близо до кръг.

Да разгледаме експеримент, който показва как силата на привличане, действаща върху тяло под прав ъгъл спрямо посоката на движение по инерция, трансформира праволинейно движение в криволинейно (фиг. 2). Топка, търкулнала се от наклонен улей, по инерция продължава да се движи по права линия. Ако поставите магнит отстрани, тогава под въздействието на силата на привличане към магнита, траекторията на топката се извива.

Колкото и да се опитвате, не можете да хвърлите коркова топка, така че да описва кръгове във въздуха, но като завържете конец към нея, можете да накарате топката да се върти в кръг около ръката ви. Експеримент (фиг. 3): тежест, окачена на нишка, минаваща през стъклена тръба, дърпа нишката. Силата на опън на нишката предизвиква центростремително ускорение, което характеризира промяната на линейната скорост в посоката.

Луната се върти около Земята, задържана от силата на гравитацията. Стоманеното въже, което ще замени тази сила, трябва да има диаметър около 600 км.Но въпреки такава огромна сила на привличане, Луната не пада на Земята, защото има начална скорост и освен това се движи по инерция.

Знаейки разстоянието от Земята до Луната и броя на оборотите на Луната около Земята, Нютон определи величината на центростремителното ускорение на Луната.

Оказа се същото число - 0,0027 m / s 2

Спрете силата на привличане на Луната към Земята - и тя ще се втурне по права линия в бездната на космическото пространство. Топката ще отлети тангенциално (фиг. 3), ако нишката, която държи топката по време на въртене около кръга, се скъса. В устройството на фиг. 4, на центробежна машина, само връзката (резбата) поддържа топките в кръгова орбита. Когато нишката се скъса, топките се разпръскват по допирателните. За окото е трудно да се улови тяхното праволинейно движение, когато те са лишени от връзка, но ако направим такъв чертеж (фиг. 5), тогава от него следва, че топките ще се движат праволинейно, тангенциално към кръга.

Спрете да се движите по инерция - и Луната ще падне на Земята. Падането щеше да продължи четири дни, деветнадесет часа, петдесет и четири минути, петдесет и седем секунди - Нютон изчисли така.

Използвайки формулата на закона за всемирното привличане, е възможно да се определи с каква сила Земята привлича Луната: където Же гравитационната константа, T 1 и m 2 са масите на Земята и Луната, r е разстоянието между тях. Замествайки конкретни данни във формулата, получаваме стойността на силата, с която Земята привлича Луната и е приблизително 2 10 17 N

Законът за всемирното притегляне важи за всички тела, което означава, че Слънцето привлича и Луната. Да броим с каква сила?

Масата на Слънцето е 300 000 пъти по-голяма от масата на Земята, но разстоянието между Слънцето и Луната е 400 пъти по-голямо от разстоянието между Земята и Луната. Следователно във формулата числителят ще се увеличи с 300 000 пъти, а знаменателят - с 400 2, или 160 000 пъти. Гравитационната сила ще бъде почти два пъти по-голяма.

Но защо луната не пада върху слънцето?

Луната пада върху слънцето по същия начин, както върху земята, т.е. само колкото да остане на приблизително същото разстояние, въртейки се около слънцето.

Земята се върти около Слънцето заедно със своя спътник – Луната, което означава, че и Луната се върти около Слънцето.

Възниква следният въпрос: Луната не пада на Земята, защото имайки начална скорост, тя се движи по инерция. Но според третия закон на Нютон силите, с които две тела действат едно върху друго, са еднакви по големина и противоположно насочени. Следователно, с каквато сила Земята привлича Луната към себе си, с такава сила Луната привлича Земята. Защо Земята не пада върху Луната? Или също се върти около луната?

Факт е, че както Луната, така и Земята се въртят около общ център на масата или, опростено, можем да кажем, около общ център на тежестта. Припомнете си опита с топките и центробежната машина. Масата на една от топките е два пъти по-голяма от масата на другата. За да могат топките, свързани с резба, да останат в равновесие по отношение на оста на въртене по време на въртене, техните разстояния от оста или центъра на въртене трябва да бъдат обратно пропорционални на масите. Точката или центърът, около който тези топки се въртят, се нарича център на масата на двете топки.

Третият закон на Нютон не се нарушава при експеримента с топки: силите, с които топките се дърпат една друга към общия център на масата, са равни. В системата Земя-Луна общият център на масата се върти около Слънцето.

Може ли силата, с която Земята привлича Лу добре, наречете теглото на луната?

Не. Теглото на тялото наричаме силата, причинена от привличането на Земята, с която тялото притиска някаква опора: кантар, например, или разтяга пружината на динамометър. Ако поставите стойка под Луната (от страната, обърната към Земята), тогава Луната няма да окаже натиск върху нея. Луната няма да опъне пружината на динамометъра, ако можеха да го окачат. Цялото действие на силата на привличане на Луната от Земята се изразява само в задържането на Луната в орбита, в придаването й на центростремително ускорение. За Луната може да се каже, че по отношение на Земята тя е безтегловна по същия начин, както са безтегловни обектите в космическия кораб-сателит, когато двигателят спре да работи и върху кораба действа само силата на привличане към Земята, но тази сила не може да се нарече тегло. Всички предмети, пуснати от ръцете на астронавтите (химикал, бележник), не падат, а се носят свободно в кабината. Всички тела на Луната, по отношение на Луната, разбира се, са тежки и ще паднат на нейната повърхност, ако не се държат от нещо, но по отношение на Земята тези тела ще бъдат безтегловни и не могат да паднат на Земята.

Има ли центробежна сила системата Земя-Луна, какво влияе?

В системата Земя-Луна силите на взаимно привличане на Земята и Луната са равни и противоположно насочени, а именно към центъра на масата. И двете сили са центростремителни. Тук няма центробежна сила.

Разстоянието от Земята до Луната е приблизително 384 000 км.Съотношението на масата на Луната към масата на Земята е 1/81. Следователно разстоянията от центъра на масата до центровете на Луната и Земята ще бъдат обратно пропорционални на тези числа. Деление на 384 000 кмдо 81 получаваме приблизително 4700 км.Така че центърът на масата е на разстояние 4700 кмот центъра на земята.

Радиусът на земята е около 6400 км.Следователно центърът на масата на системата Земя-Луна се намира вътре в земното кълбо. Ето защо, ако не преследвате точност, можете да говорите за революцията на Луната около Земята.

По-лесно е да летиш от Земята до Луната или от Луната до Земята, т.к Известно е, че за да стане една ракета изкуствен спътник на Земята, трябва да й се даде начална скорост ≈ 8 км/сек. За да напусне ракетата сферата на гравитацията на Земята, е необходима така наречената втора космическа скорост, равна на 11,2 км/секЗа да изстреляте ракети от Луната, имате нужда от по-малка скорост. гравитацията на Луната е шест пъти по-малка от тази на Земята.

Телата вътре в ракетата стават безтегловни от момента, в който двигателите спрат да работят и ракетата ще лети свободно в орбита около Земята, докато е в гравитационното поле на Земята. При свободен полет около Земята както спътникът, така и всички обекти в него спрямо центъра на масата на Земята се движат с еднакво центростремително ускорение и следователно са в безтегловност.

Как топките, които не са свързани с нишка, се движат на центробежна машина: по радиус или допирателна към окръжност? Отговорът зависи от избора на отправна система, т.е. спрямо кое отправно тяло ще разглеждаме движението на топките. Ако вземем повърхността на масата за отправна система, тогава топките се движат по допирателни към кръговете, които описват. Ако вземем самото въртящо се устройство като референтна система, тогава топките се движат по радиуса. Без уточняване на отправната система въпросът за движението изобщо няма смисъл. Да се ​​движиш означава да се движиш спрямо други тела и задължително трябва да посочим спрямо кои.

Около какво се върти луната?

Ако разгледаме движението спрямо Земята, тогава Луната се върти около Земята. Ако Слънцето се приеме за референтно тяло, тогава то е около Слънцето.

Може ли Земята и Луната да се сблъскат? Тяхната оп частици около слънцето се пресичат и дори не веднъж .

Разбира се, че не. Сблъсък е възможен само ако орбитата на Луната спрямо Земята пресича Земята. При позицията на Земята или Луната в точката на пресичане на показаните орбити (спрямо Слънцето), разстоянието между Земята и Луната е средно 380 000 км.За да разберем по-добре това, нека начертаем следното. Орбитата на Земята беше изобразена като дъга от окръжност с радиус 15 cm (известно е, че разстоянието от Земята до Слънцето е 150 000 000 км).На дъга, равна на част от окръжност (месечния път на Земята), той отбелязва пет точки на равни разстояния, като брои крайните. Тези точки ще бъдат центрове на лунните орбити спрямо Земята в последователни тримесечия на месеца. Радиусът на лунните орбити не може да бъде начертан в същия мащаб като орбитата на Земята, тъй като би бил твърде малък. За да начертаете лунни орбити, трябва да увеличите избрания мащаб с около десет пъти, тогава радиусът на лунната орбита ще бъде около 4 мм.След това посочи позицията на луната във всяка орбита, като се започне от пълнолунието, и свърза отбелязаните точки с гладка пунктирана линия.

Основната задачабеше да се раздели референтното тяло. В експеримента с центробежната машина и двете еталонни тела се проектират едновременно върху равнината на масата, така че е много трудно да се фокусира върху едно от тях. Ето как решихме нашия проблем. Линийка, изработена от плътна хартия (може да бъде заменена с лента от калай, плексиглас и др.), Ще служи като прът, по който се плъзга картонен кръг, наподобяващ топка. Кръгът е двоен, залепен по обиколката, но от две диаметрално противоположни страни има прорези, през които се провира линийка. По оста на линийката се правят дупки. Еталонните тела са линийка и лист чиста хартия, които прикрепихме с копчета към лист шперплат, за да не развалим масата. След като поставиха владетеля върху щифта, сякаш на ос, те забиха щифта в шперплата (фиг. 6). Когато завъртите линийката на равни ъглипоследователно разположените дупки се оказаха на една права линия. Но когато линийката беше завъртяна, по нея се плъзна картонен кръг, чиито последователни позиции трябваше да бъдат отбелязани на хартия. За тази цел в центъра на кръга също е направена дупка.

При всяко завъртане на линийката позицията на центъра на кръга се отбелязваше на хартия с върха на молив. Когато линийката премина през всички предварително предвидени за нея позиции, линийката се отстраняваше. Свързвайки маркировките на хартия, ние се уверихме, че центърът на кръга се премества спрямо второто референтно тяло по права линия или по-скоро допирателна към първоначалния кръг.

Но докато работех по устройството, направих няколко интересни открития. Първо, при равномерно въртене на пръта (линийката), топката (кръгът) се движи по него не равномерно, а ускорено. По инерция тялото трябва да се движи равномерно и праволинейно - това е законът на природата. Но нашата топка само по инерция ли се е движела, тоест свободно? Не! Той беше избутан от прът и му придаде ускорение. Това ще стане ясно за всеки, ако се обърнем към чертежа (фиг. 7). На хоризонтална линия (тангента) с точки 0, 1, 2, 3, 4 позициите на топката са маркирани, ако тя се движи напълно свободно. Съответните позиции на радиусите с еднакви цифрови обозначения показват, че топката се движи с ускорение. Ускорението на топката разказва еластична силапрът. В допълнение, триенето между топката и пръта се съпротивлява на движението. Ако приемем, че силата на триене е равна на силата, която придава ускорение на топката, движението на топката по пръта трябва да бъде равномерно. Както се вижда от фигура 8, движението на топката спрямо хартията на масата е криволинейно. В уроците по рисуване ни казаха, че такава крива се нарича „спирала на Архимед“. По такава крива се изчертава профилът на гърбиците в някои механизми, когато искат униформа въртеливо движениесе превръщат в равномерно транслационно движение. Ако две такива криви са прикрепени една към друга, тогава гърбицата ще получи сърцевидна форма. При равномерно въртене на част от тази форма, пръчката, опряна в нея, ще извърши движение напред-връщане. Направих модел на такава гърбица (фиг. 9) и модел на механизъм за равномерно навиване на конци върху калерче (фиг. 10).

Не направих никакви открития по време на заданието. Но научих много, докато правех тази диаграма (Фигура 11). Необходимо беше правилно да се определи положението на Луната в нейните фази, да се мисли за посоката на движение на Луната и Земята в техните орбити. Има неточности в чертежа. Сега ще разкажа за тях. В избрания мащаб кривината на лунната орбита е изобразена неправилно. Тя винаги трябва да е вдлъбната по отношение на Слънцето, т.е. центърът на кривината трябва да е вътре в орбитата. Освен това в годината няма 12 лунни месеца, а повече. Но една дванадесета от окръжност се построява лесно, затова условно приех, че една година има 12 лунни месеца. И накрая, не самата Земя се върти около Слънцето, а общият център на масата на системата Земя-Луна.

Заключение

Един от най-ярките примери за постиженията на науката, едно от доказателствата за неограничената познаваемост на природата беше откриването на планетата Нептун чрез изчисления - "на върха на химикалка".

Уран - планетата след Сатурн, която в продължение на много векове се смяташе за най-отдалечената от планетите, беше открита от В. Хершел в края на 18 век. Уран почти не се вижда с просто око. До 40-те години на XIX век. точните наблюдения показват, че Уран почти не се отклонява от пътя, който трябва да следва, „като се вземат предвид смущенията от всички известни планети. Така теорията за движението на небесните тела, толкова строга и точна, беше подложена на изпитание.

Льо Верие (във Франция) и Адамс (в Англия) предполагат, че ако смущенията от известните планети не обясняват отклонението в движението на Уран, това означава, че върху него действа привличането на все още неизвестно тяло. Те почти едновременно изчислиха къде зад Уран трябва да има неизвестно тяло, което произвежда тези отклонения чрез привличането си. Те изчислиха орбитата на непознатата планета, нейната маса и посочиха мястото в небето, където непознатата планета трябваше да бъде в дадения момент. Тази планета е намерена в телескоп на посоченото от тях място през 1846 г. Тя се нарича Нептун. Нептун не се вижда с просто око. Така несъгласието между теорията и практиката, което изглежда подкопаваше авторитета на материалистичната наука, доведе до нейния триумф.

Библиография:

1. М.И. Блудов - Разговори по физика, част първа, второ издание, преработено, Москва "Просвещение" 1972 г.

2. Б.А. Воронцов-Велямов - Астрономия! 1 клас, 19 издание, Москва "Просвещение" 1991г.

3. А.А. Леонович - Аз познавам света, Физика, Москва АСТ 1998 г.

4. А.В. Перишкин, Е.М. Гутник - Физика 9 клас, ИздателствоДропла 1999.

5. Я.И. Перелман - Занимателна физика, книга 2, издание 19, издателство "Наука", Москва 1976 г.

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаването на тема?

Нашите експерти ще съветват или предоставят услуги за обучение по теми, които ви интересуват.
Подайте заявлениепосочване на темата точно сега, за да разберете за възможността за получаване на консултация.