Oddziaływania grawitacyjne
Rzuty – ruchy pod wpływem siły przyciągania ziemskiego
Rzut pionowy Warunki początkowe: prędkość początkowa v 0 skierowana pionowo do góry. Rzut pionowy składa się z dwóch ruchów następujących po sobie. Są to: Ruch jednostajnie opóźniony w górę z opóźnieniem g: ciało w czasie wznoszenia osiągnie wysokość Ruch jednostajnie przyspieszony w dół z przyspieszeniem g: ciało w czasie opadania zwiększa prędkość od zera do wartości, jaką nadano mu w chwili wyrzucenia. Rzut poziomy Warunki początkowe: ciało...
Prawa Keplera
Prawa Keplera opisują ruch planet wokół Słońca. Masa Słońca stanowi 99,9% masy całego Układu Słonecznego, dlatego siły grawitacyjne działające między Słońcem i planetami wywierają znaczny wpływ na ruch planet i nieznacznie wpływają na Słońce.
Pole grawitacyjne i jego opis
Pole grawitacyjne to właściwość przestrzeni wokół każdego ciała posiadającego masę. W obszarze, w którym znajduje się pole grawitacyjne jakiegoś ciała, na każde inne ciało posiadające masę działają siły określone przez prawo powszechnego ciążenia. Linie, wzdłuż których te siły działają, nazywamy liniami pola grawitacyjnego. Pole, w którym linie pola przebiegają promieniście i przecinają się w środku masy ciała będącego źródłem pola, nazywamy polem centralnym .
Oddziaływania grawitacyjne
Ruchy w ziemskim polu grawitacyjnym
Pole grawitacyjne wytwarzane przez masę Ziemi w obszarze obejmującym niewielkie odległości od Ziemi w porównaniu z jej promieniem, jest polem jednorodnym: W polu jednorodnym linie pola są równoległe, a natężenie pola jest w każdym punkcie takie samo. Dla ziemskiego jednorodnego pola grawitacyjnego natężenie pola
Prawo powszechnego ciążenia
Źródłem siły przyciągania grawitacyjnego jest masa. Każde dwa ciała o masach M i m znajdujące się w odległości r przyciągają się wzajemnie siłą grawitacji F , której wartość jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych mas, a odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi: Obydwie siły działające na każde z dwóch ciał mają taką samą wartość i kierunek, lecz przeciwne zwroty. Ziemia przyciąga Słońce siłą o takiej samej wartości jak siła, z jaką Słońce przyciąga...
Trzecie prawo Keplera
Stosunek kwadratu okresu T obiegu wokół Słońca do sześcianu średniej odległości od Słońca R (promień orbity) jest dla każdej planety taki sam:
Pierwsze prawo Keplera
Orbita każdej planety jest elipsą, przy czym Słońce znajduje się w jednym z jej ognisk.
Definicje wielkości opisujących pole grawitacyjne
Natężenie pola grawitacyjnego – γ Natężenie pola w danym punkcie wyraża siłę działającą na jednostkową masę umieszczoną w tym punkcie: Natężenie jest wektorem , który ma kierunek i zwrot taki sam jak siła F . Wartość wektora natężenia pola obliczamy dzieląc wartość siły przez masę umieszczoną w tym punkcie pola: Potencjał – V Punkty jednakowo odległe od źródła pola mają jednakowy potencjał. Powierzchnie kuliste utworzone z punktów, na których potencjał...
Druga prędkość kosmiczna
Druga prędkość kosmiczna jest to najmniejsza prędkość, jaką należy nadać ciału na Ziemi, aby mogło oddalić się od Ziemi na nieskończenie dużą odległość. Wartość tej prędkości wyraża się wzorem: Ciało wyrzucone z Ziemi z taką prędkością znajdzie się poza obszarem ziemskiego pola grawitacyjnego i może obiegać Słońce.
Zasada superpozycji pól
Gdy pole grawitacyjne jest wytwarzane przez kilka mas, to wypadkowe natężenie pola w danym punkcie jest wektorową sumą natężeń pochodzących od wszystkich mas: W ten sam sposób wyznaczyć można potencjał pola w danym punkcie pochodzący od wielu źródeł:
Pierwsza prędkość kosmiczna
Pierwsza prędkość kosmiczna jest to prędkość jaką należy nadać ciału, aby obiegało Ziemię po orbicie kołowej o promieniu niewiele większym od promienia Ziemi. Wartość tej prędkości wyraża się wzorem: gdzie: G – stała grawitacji, M – masa Ziemi, R – promień Ziemi.
Energia potencjalna w polu grawitacyjnym
Ciało o masie m umieszczone w danym punkcie pola ma energię potencjalną, która jest równa pracy, jaką wykonają siły pola, aby przenieść ciało z nieskończoności do tego punktu: gdzie M to masa ciała będącego źródłem pola. Im dalej znajduje się ciało od źródła pola, tym jego energia potencjalna jest bliższa zeru.
Nieważkość
Nieważkość jest to stan, w którym działające na układ siły zewnętrzne nie są powodem powstawania wzajemnych sił nacisku pomiędzy elementami układu. Stan taki występuje, jeżeli jedynymi siłami zewnętrznymi działającymi na układ są siły grawitacji. Przykład: Statek kosmiczny znajdujący się na orbicie okołoziemskiej z wyłączonymi silnikami jest w stanie nieważkości, ponieważ jedyną siłą działającą na niego jest siła grawitacji.
Drugie prawo Keplera
Linia łącząca Słońce z planetą zakreśla w równych odcinkach czasu równe pola wewnątrz orbity. Jeżeli czas, w jakim planeta przemieściła się z punktu A do B jest równy czasowi w jakim planeta przemieściła się z punktu C do D, to zaciemnione pola są sobie równe. Z tego wynika, że szybkość planety się zmienia. Największa jest w peryhelium (punkt najbliżej Słońca), a najmniejsza w aphelium (punkt najdalej Słońca). To prawo jest konsekwencją zasady zachowania momentu pędu w ruchu planet.
Praca w polu grawitacyjnym
Jeśli ciało o masie m, przedstawione na rys. 4.2., które znajduje się w polu grawitacyjnym wytworzonym przez ciało o masie M , zostanie przemieszczone z punktu B do A , to siły pola grawitacyjnego wykonają pracę: Ponieważ r B > r A , to praca wykonana przez siły pola jest ujemna W < 0 . Przeniesienie ciała z punktu A do B wymaga wykonania pracy przez siłę zewnętrzną: W tym przypadku praca jest dodatnia. Wartość pracy w polu grawitacyjnym nie zależy od...
Przeciążenie
Przeciążenie jest stanem, w którym działające na układ siły zewnętrzne są powodem powstawania wzajemnych sił nacisku pomiędzy elementami układu. Siły nacisku są większe co do wartości od sił ciężkości działających na elementy układu. Przykład: Kosmonauci znajdujący się w rakiecie startującej z powierzchni Ziemi poddawani są przeciążeniom.
Ważkość
Ważkość jest to stan, w którym działające na układ siły zewnętrzne są powodem powstawania wzajemnych sił nacisku pomiędzy elementami układu. Stan ten występuje jeżeli oprócz sił grawitacji na układ ciał działają również inne siły zewnętrzne. Przykład: Człowiek idący po ulicy znajduje się w stanie ważkości, ponieważ oprócz siły ciężkości działa jeszcze na niego siła reakcji podłoża, po którym idzie.
Niedociążenie
Niedociążenie jest stanem, w którym siły nacisku pomiędzy elementami układu, powstałe na skutek sił zewnętrznych działających na układ, są mniejsze co do wartości od sił ciężkości, jakie działają na elementy układu. Przykład: Człowiek jadący windą w dół znajduje się w stanie niedociążenia.
Różne przykłady oddziaływań.
RÓŻNE PRZYKŁADY ODDZIAŁYWAŃ: (grawitacyjne, sprężyste, magnetyczne, elektrostatyczne) Wszystkie oddziaływania są wzajemne. Oznacza to, że jeśli jedno ciało działa na drugie to drugie ciało działa na pierwsze. Oddziaływania możemy podzielić na...
Właściwości mechaniczne ciał stałych, cieczy i gazów
CIAŁO FIZYCZNE to każdy przedmiot, a także istota żywa, która może stanowić obiekt badań fizyki. Zmiany stanów skupienia: - Topnienie: Przejście substancji z fazy stałej do ciekłej przy dostarczaniu energii cieplnej. - Krzepnięcie:...