Чем измеряют силу тяжести: каким прибором измеряется сила тяжести?

Содержание

каким прибором измеряется сила тяжести?

Помогите _!! _! __!!! _! _!! _! _! _! _ _. __. _ _ _ _

OnaizorBir juft chumchuq erta bahordan boshlab yangi in qurishharakatiga tushdi. Oradan koʻp oʻtmay ona chumchuq tuxumbosdi. Kunlar ketidan kunlar oʻt

di. Mana, nihoyat, ona chum-chuq bolalarini uchirma qildi. Ular baland terak daraxti tepasidashoxdan shoxga uchib oʻtishni oʻrganishardi. Palaponlarini mehrbilan katta qilgan onasi sevinchini ichiga sig’dirolmay bolalariningatrofida parvona boʻlardi. Ularni yer-u koʻkka ishonmaydi.Ana, palaponning bittasi holdan ketib, yerga qulab tushdi.Onasi o‘zini oʻqdek otib, bolasiga ko’makka keldi. Lekin, ne koʻzbilan koʻrsinki, mushuk darhol hid olib qayoqdandir paydoboʻldi-yu, yovuz niyatini amalga oshirishga oshiqdi. Ona chum-chuq mushukning koʻzini moʻljalga olib oʻzini tashladi. Uningharakati bekor ketmadi, bolasi oʻlimdan qutuldi. Yana „pirr“etib, terak shoxiga chiqib oldi. Ammo onasi qanotini sindirib, birumrga majruh boʻlib qoldi. ..​

Найбільший поршень гідравлічної машини діє сила 400H яка сила діє на менший поршень якщо площа поршенів дорівнюють 400см 10 см

В одинаковых сосудах содержатся одинаковые объёмы Жидкостей,плотности которых равны р = pи ру — 2р. Определи отношение давленийр, где р1 ир, — давлени

я, оказываемые на дно сосуда Жидкостями р1p2и р соответственно.17. —Ответ: 2, =​

Инструктор по фитнесу во время занятия сел на гимнастический мяч. Какоеиз приведённых ниже утверждений является правильным?Варианты ответа:давление во

здуха в Мячене изменилось, в нижних точках мячадавление больше чем в верхних,давление воздуха в мяче уменьшилось, в нижних точках Мячадавление меньше чем в верхнихдавление воздуха в мяче увеличилось, во всех точках Мяча давлениеодинаково.​

можно пожалуйста с ходом решения

Яка потужність струму в кожному з резисторів (див рис 1), якщо
напруга на джерелі струму U = 150 В, а опори резисторів R1=3 Ом,
R2 =20 Ом, R3 =30 Ом ?

Яка потужність всього кола?

Сос, хелп, помогите _________!! _! _! _! _! _!! _! _! _! _! _!! _! _! _! _! _! _! _! _! _! _! _

У скільки разів зміниться потужність струму в кожному з резисторів
1, 2, 3 (див рис 2), якщо замкнути ключ? Всі резистори однакові, напругу
на клемах

джерела вважайте сталою. (Відповідь: P1 – збільшиться у
(81 25) = 3,24
раза; P2, P3 – зменшиться у
( 25 9 )  2,8
раза)

Яка потужність струму в кожному з резисторів (див рис 1), якщо
напруга на джерелі струму U = 150 В, а опори резисторів R1=3 Ом,
R2 =20 Ом, R3 =30 Ом ?

Яка потужність всього кола?

Новый способ измерения силы тяжести

Наблюдая за тем, как ведут себя атомы, когда они зависают в воздухе, а не в свободном падении, физики придумали новый способ измерения силы тяжести Земли, — пишет sciencenews.org.

Наблюдая за тем, как ведут себя атомы, когда они
зависают в воздухе, а не в свободном падении, физики придумали
новый способ измерения силы тяжести Земли, — пишет sciencenews.org.

Традиционно ученые измеряют влияние гравитации на атомы,
отслеживая, как быстро атомы падают вниз по высоким желобам.
Такие эксперименты могут помочь проверить теорию гравитации
Эйнштейна и точно измерить фундаментальные константы. Но трубки
длиной в метры, используемые в экспериментах со свободным
падением, могут быть громоздкими, и их трудно защитить от помех
окружающей среды, таких как магнитные поля рассеяния. С помощью
новой настольной установки физики могут измерить силу гравитации
Земли, наблюдая за атомами, подвешенными на пару миллиметров в
воздухе с помощью лазерного излучения.

Этот метод может лучше исследовать гравитационные силы,
создаваемые маленькими объектами. Также он может быть использован
для измерения небольших гравитационных изменений в разных местах
мира, что может помочь при картировании морского дна или поисках
нефти и минералов под землей.

Физик Виктория Сюй и ее коллеги из Университета Калифорнии в
Беркли запускали облако атомов цезия в воздух и использовали
вспышки света для разделения каждого атома в состояние
суперпозиции. В этом странном квантовом подвешенном состоянии
каждый атом существует в двух местах одновременно: одна версия
атома колеблется на несколько микрометров выше другой. Затем
команда Сюй захватила эти расщепленные атомы цезия в воздухе
светом лазера.

Измерение силы тяжести с помощью атомов, которые удерживаются на
месте, а не тянутся вниз гравитационным полем, требует
использования дуальности волн и частиц атомов. Этот квантовый
эффект означает, что подобно тому, как световые волны могут
действовать как частицы, называемые фотонами, атомы могут
действовать как волны. И для каждого атома цезия, попавшего в
суперпозицию, более высокая версия волны атома волнообразно
движется немного быстрее, чем ее более низкая коллега, из-за
немного различного положения атомов в гравитационном поле Земли.
Отслеживая, как быстро волнистость двух версий атома не
синхронизируется, физики могут рассчитать силу гравитации Земли в
этом месте.

Физик Алан Джемисон из Массачусетского Технологического Института
считает, что новая техника позволит проводить более
контролируемые измерения. «Трудно работать над экспериментами с
каплей, когда у вас есть 10-метровая башня, — говорит он. – От
магнитного поля трудно защититься, и окружающая среда производит
их повсюду — все электрические системы в здании и так далее.
Работа в меньшем объеме позволяет избежать этих экологических
шумов».

По словам соавтора исследования Хольгера Мюллера, более
компактное оборудование может также измерять гравитационные
эффекты с меньшего радиуса действия. «Допустим, вы не хотите
измерять гравитацию всей Земли, но вы хотите измерить гравитацию
маленькой вещи, такой как мрамор, — говорит он. — Нам просто
нужно положить мрамор близко к нашим атомам [и удерживать его
там]. В традиционной установке свободного падения атомы проводят
очень короткое время рядом с нашим мрамором — миллисекунды — и мы
получаем очень слабый сигнал».

Физик Кай Бонс из Университета Бирмингема в Англии представляет
себе использование атомного гравиметра нового типа для
исследования природы темной материи или проверки фундаментального
аспекта теории гравитации Эйнштейна, называемого принципом
эквивалентности. Многие объединенные теории физики предлагали
согласовать квантовую механику и теорию гравитации Эйнштейна,
которые несовместимы, так или иначе нарушают принцип
эквивалентности. «Поэтому поиск нарушений может привести нас к
великой единой теории, — говорит он. — Это один из Святых Граалей
в физике».

[Фото: sciencenews. org]

Динамометр. Вес тела | Физика

Динамометр (от греческого слова «динамис» — сила) — это прибор для измерения силы.

Существуют различные конструкции динамометров. Силу тяги тракторов, тягачей, буксиров и т. д. измеряют с помощью тяговых динамометров (рис. 35). Для измерения мышечной силы руки используют медицинский динамометр — силомер (рис. 36).

На рисунке 37 изображен учебный пружинный динамометр, рассчитанный на измерение сил до 4 Н. Он состоит из стальной пружины с указателем и крючком, прикрепленном к пластмассовому (в старых конструкциях к деревянному) основанию, на которое нанесена шкала (буква «N» на шкале динамометра — это международное обозначение ньютона).

Действие пружинного динамометра основано на уравновешивании измеряемой силы силой упругости пружины.

Градуирование пружины динамометра (т. е. создание шкалы с делениями) можно осуществить следующим образом. К основанию динамометра (под пружиной) прикрепляют полоску белой бумаги. Затем отмечают положение указателя при нерастянутой пружине — это нулевое деление (рис. 38, а). После этого к крючку подвешивают груз массой 102 г. На этот груз действует сила тяжести 1 Н. Под действием этого груза пружина растягивается и указатель перемещается вниз. В положении равновесия сила тяжести, действующая на груз, уравновешивается противоположно направленной силой упругости. Следовательно, растяжение пружины при этом будет соответствовать силе упругости, также равной 1 Н. Поэтому новое положение указателя отмечают на бумаге цифрой 1 (рис. 38, б).Затем к первому грузу подвешивают еще один такой же, увеличивая тем самым общую массу до 204 г, а силу тяжести — до 2 Н. Соответствующее положение указателя отмечают цифрой 2. После этого прикрепляют третий, а затем четвертый груз, каждый раз отмечая положение указателя соответствующей цифрой.

Для того чтобы можно было измерять десятые доли ньютона, каждое из расстояний между отметками 0 и 1, 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 делят на десять равных частей. Такое построение шкалы возможно благодаря закону Гука, из которого следует, что сила упругости пружины увеличивается во столько же раз, во сколько раз увеличивается ее удлинение.

Динамометр можно применять и для измерения веса тела. Весом тела называют силу, с которой оно давит на горизонтальную опору или растягивает вертикальный подвес.

Р — вес тела.

Если к вертикально расположенному пружинному динамометру прикрепить груз, то после того, как груз растянет пружину и остановится, на крючок динамометра будут действовать две силы: сила упругости пружины Fупр и вес груза Р. Эти силы будут противоположны по направлению, но равны по величине. Поэтому динамометр позволяет измерить не только силу упругости (и равную ей силу тяжести груза), но и вес тела Р.

Вес покоящегося, а также равномерно и прямолинейно движущегося (относительно Земли) тела равен действующей на него силе тяжести:

P = mg.

Несмотря на совпадение формул, между силой тяжести и весом тела есть существенное различие. Сила тяжести приложена к телу, на которое действует Земля, а вес тела приложен к подвесу или опоре, на которую это тело давит. Если обе эти силы изобразить в виде стрелок, указывающих их направление (а направлены эти силы вертикально вниз), то это будет выглядеть так, как показано на рисунке 39.Вес тела не следует путать с его массой. Масса тела измеряется в килограммах, а вес тела (как и любая другая сила) — в ньютонах. Вес тела имеет направление, а масса никакого направления не имеет.

1. Что такое динамометр? 2. На чем основано действие пружинного динамометра? 3. Что называют весом тела? 4. По какой формуле находится вес покоящегося тела? 5. Чем отличается вес тела от силы тяжести и массы тела?

Сила тяжести. Вес. Ускорение свободного падения. Масса. Взвешивание. Гири. — Измерения

1 час назад, AtaVist сказал:

На весах определяют массу человека в КГ

А в каких? Скорее кг, если массы. Если кГ- это уже сила-вес.

Попробуйте скажите, что Ваша  масса, допустим, 85 кг. Боюсь Вас не поймут.

ИМХО, основное понятие килограмм-сила https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/965839

Цитата

Килограмм-сила (кгс, kgf) — равна силе, сообщающей телу массой один килограммускорение 9,80665 м/с2(нормальное ускорение свободного падения, принятое 

3-й Генеральной конференцией по мерам и весам, 1901). Единица силы системы единиц МКГСС.

т.е.»1 кгс силы «численно» равен 1кг массы»

Ньютон это иное 

Цитата

Ньютон (обозначение: НN) — единица измерения силы в системе СИ.

1 ньютон равен силе, сообщающей телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг· 1м/с2.

Единица названа в честь английского физика Исаака Ньютона.

Поэтому и 1 кгс =  9,80665  Н

ЗЫ. исходя из вышеизложенного

10 часов назад, AtaVist сказал:

ГОСТ 8.411-81

Усилие в Н определяется с помощью весов, которые измеряют массу.

Погрешность весов около 0,1% (от массы взвешиваемого груза) и в принципе погрешность определения усилия.

А если у граммометров, динамометров (даже разрядных) погрешность сколько??? 

А нормированное измерительное усилие для микрометров рычажных? ГОСТ 4381 табл. 1 https://ru.wikipedia.org/wiki/Ньютон_(единица_измерения)

ИМХО, за глаза хватит и весов — просто, доступно, удобно.

 

 

Изменено пользователем владимир 332

Сила упругости. Динамометр. Вес тела

Сила
упругости. Закон Гука

«Без
сомнения, всё наше

знание
начинается с опыта»

Иммануил
Кант

В
данной теме будет рассмотрен еще один вид силы – сила упругости.

Ранее
говорилось о том, что сила, действующая на тело, является причиной изменения
скорости этого тела.
На любое тело, находящееся на Земле, действует сила
тяжести
. Остановимся на этом поподробнее. Например, если человек сидит на
лавочке, то на него действует сила тяжести, хотя его скорость не изменяется. Таким
образом, хотя на тело действует сила, но при этом, скорость этого тела не
меняется (то есть, остаётся нулевой в данном случае). Как же это можно
объяснить?
Объяснение может быть только одно: на тело действует какая-то
другая сила, которая уравновешивает силу тяжести.
Эта сила называется
силой упругости.
Сила упругости – это сила, возникающая при деформации и
стремящаяся вернуть тело в исходное положение, придать ему исходную форму.

То есть, из-за силы тяжести, действующей на лавочку, возникает сила упругости,
которая препятствует тому, чтобы лавочка прогибалась, и стремится вернуть
лавочку в исходное положение. То же самое можно сказать и о книге, лежащей на
столе. На неё действует сила тяжести со стороны Земли и сила упругости со
стороны стола.

Проведем
следующий опыт: подвесим тело на пружине. Чем больше пружина будет
растягиваться, тем больше будет сила упругости.
В какой-то момент, сила
упругости станет равной силе тяжести, и тогда растяжение прекратится.
Зависимость силы упругости от степени деформации тела была исследована Робертом
Гуком
.

Он
установил, что изменение длины тела при растяжении (или сжатии) прямо
пропорционально модулю силы упругости.
В этом и заключается закон
Гука
.

Fупр = kDl

где Dl
изменение длины тела;

k
– жёсткость
тела.

Жесткость
зависит от размеров и формы тела и, конечно, от вещества, из которого тело
состоит.
Жесткость тела определяется экспериментальным путем. Если выразить
жесткость из формулы, описывающей закон Гука, то можно убедиться, что она равна
отношению силы упругости к удлинению тела.

k = Fупр / Dl

Поскольку
в системе СИ сила измеряется в Н (ньютонах), а длина в м (метрах), следуя
формуле, жесткость измеряется в ньютонах на метр.

[k] = [Н/м]

Необходимо
отметить, что существуют упругие и неупругие деформации. Под упругой
деформацией
подразумевается деформация, после которой тело
восстанавливает исходную форму, как только перестают действовать силы,
вызвавшие деформацию.
Неупругая деформацияэто деформация,
после которой тело не восстанавливает форму, даже после окончания действия сил,
вызвавших деформацию.
Например, если растянуть пружину, а потом отпустить
её, то пружина восстановит свою форму. Это будет называться упругой
деформацией. А вот если расплющить монету ударом молотка, то монета не
восстановит свою форму. Это пример неупругой деформации. Так вот, закон Гука
применим только к упругим деформациям.

Действие
сил упругости используется для создания такого прибора, как динамометр. Динамометр
– это прибор для измерения силы.

У
каждого динамометра есть крючок, на который укрепляется груз, а также пружина,
степень деформации которой позволяет судить о приложенной силе. Также на
динамометр нанесена шкала, чтобы можно было считывать его показания. Например,
если подвесить грузик на пружину динамометра, то прибор покажет нам силу
тяжести, действующую на этот грузик. Допустим по шкале прибора видно, что эта
сила составляет 1 Н. Если подвесить еще один такой же грузик, то
динамометр покажет силу, вдвое большую, то есть, 2 Н. Добавив еще один
грузик, можно убедится, что сила уже равна 3 Н. Таким образом, сила
упругости, возникающая при деформации пружины, уравновешивает суммарную силу
тяжести грузиков
. На динамометре есть и другая шкала – шкала, с
помощью которой можно измерить удлинение пружины. Если повторить тот же опыт,
то можно убедиться, что удлинение увеличивается пропорционально увеличению силы
упругости. То есть, подтверждается закон Гука.

Таким
образом, когда тело висит на каком-то подвесе, или стоит на опоре, на него
действует сила тяжести, которая уравновешивается силой упругости. Сила,
действующая на опору или подвес, вследствие притяжения тела к Земле, называется
весом тела.
Вес тела обозначается большой латинской буквой  и
является векторной величиной (как и любая другая сила). Вес направлен
перпендикулярно опоре или подвесу.
В том случае, если тело и опора
находятся в состоянии покоя или движутся равномерно и прямолинейно, вес тела
равен силе тяжести.
В чем же тогда разница между весом тела и силой
тяжести?
Разница довольно существенная: сила тяжести действует на тело
(то есть, сила тяжести приложена к телу). Вес – это сила, с которой
тело действует на опору
(то есть, вес приложен к опоре). Сила
тяжести
– это сила, возникающая в результате взаимодействия тела с
Землёй
. Вес – это сила, возникающая в результате взаимодействия
тела с опорой или подвесом
.

Рассмотрим
пример: тело находится в свободном падении. Почему оно падает? Потому
что на него действует сила тяжести. Но вес тела в этот момент равен нулю,
потому что тело не действует, ни на опору, ни на подвес.

Необходимо
обратить внимание на распространенную ошибку: часто люди спрашивают «сколько
ты весишь?
» и получают ответ, например, 50 кг. В килограммах измеряется масса, и именно о ней следует спрашивать. А вес – это
сила, и она измеряется в ньютонах.
Опять же, при падении тела, его вес
равен нулю
. Но вот масса тела не зависит от того, падает тело или
покоится.

Упражнения.

Задача
1
.
Ученик прицепил динамометр к пружине. Когда он растянул пружину на 10 см, он посмотрел на динамометр. Оказалось, что для такого растяжения потребовалось приложить силу,
равную 4 Н. Найдите жесткость данной пружины.

Задача
2
.
Шнур длиной 2 м имеет жесткость, 120 Н/м. Какую силу нужно приложить к шнуру,
чтобы его длина составила 205 см?

Задача
3
.
На опоре стоит куб, сторона которого равна 15 см. На подвесе висит шар, сделанный из того же материала, что и куб. Найдите объём этого шара,
если его вес вдвое больше, чем вес куба.

Основные
выводы:


Сила упругости – это сила, возникающая в теле в результате его
деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение.


Деформации бывают упругими и неупругими


Упругая деформация – это деформация, после которой тело восстанавливает
исходную форму, как только перестают действовать силы, вызвавшие деформацию.


Неупругая деформация – это деформация, после которой тело не
восстанавливает форму, даже после окончания действия сил, вызвавших деформацию.


Закон Гука (для упругих деформаций)

Fупр = kDl


Коэффициентом пропорциональности в этом законе является такая величина,
как жёсткость тела. Эта величина определяется экспериментально.


Вес – это сила, действующая на опору или подвес вследствие действия на
тело силы тяжести. Вес направлен перпендикулярно опоре или подвесу. В случае если и тело, и опора (или подвес) покоятся или
двигаются равномерно и прямолинейно, вес тела равен силе тяжести.

P = Fтяж

Измерение — сила — тяжесть

Измерение — сила — тяжесть

Cтраница 1

Измерения силы тяжести под землей производятся в шахтах, штольнях, скважинах. Подземные гравиразведочные работы в шахтах были начаты в 1950 г. с вариометрами, а с 1956 г. они ведутся с гравиметрами. Основные задачи подземных работ следующие: 1) выярление рудных залежей, не обнаруженных бурением с поверхности и горнопроходческими работами; 2) определение элементов залегания и параметров рудных тел при разведке месторождений; 3) изучение структурно-тектонической обстановки в пределах и вне шахтного пространства; 4) определение средней плотности толщ горных пород.
 [1]

Измерение силы тяжести производят специальными приборами — гравиметрами. В этом гравиметре упругая сила пружины ( К) уравновешивает притяжение маленького груза ( т) массой всей Земли. При переезде с одного пункта измерений в другой сила тяжести, как правило, меняется, а сила упругости пружины остается постоянной. Под действием этих сил груз в приборе занимает некоторое положение равновесия. При изменении силы тяжести груз должен несколько переместиться, чтобы занять новое положение равновесия. Мера перемещения груза ( риска R) и служит для определения силы тяжести.
 [2]

Единицей измерения силы тяжести в системе СГС является дина ( дин) — сила, которая массе в 1 г сообщает ускорение, равное см-сек-2. Обычно измеряется не сама сила тяжести, а ускорение, сообщаемое этой силой массе в 1 г. Для единицы ускорения введено название гал — в честь ученого Галилея.
 [3]

При измерениях силы тяжести на море вертикальные ускорения судна могут резко изменяться, но в изменениях скорости z не наблюдается больших скачков, величина z меняется плавно, а потому числитель формулы ( II.
 [4]

При измерениях силы тяжести на самолете центробежный член iP / Ry поправки Этвеша должен обязательно учитываться. Если самолет летит со скоростью звука, то величина этого члена в поправке Этвеша превышает 1500 мгал.
 [5]

Маятниковый способ измерения силы тяжести базируется на определении периода колебаний свободно качающегося маятника.
 [6]

Известные методы измерений силы тяжести можно разделить на две группы: динамические и статические. При динамических методах наблюдается движение тела, а непосредственно измеряемой величиной является промежуток времени, в течение которого тело перемещается из одного фиксированного положения в другое.
 [7]

Основным прибором для измерения силы тяжести является оборотный маятник. Такие измерения силы тяжести называют абсолютными.
 [8]

Основным прибором для измерения силы тяжести является оборотный маятник.
 [9]

Созданы гравиметры для измерений силы тяжести на борту судна. Набортные гравиметры типа ГМН-К используются для съемок в шельфовой зоне и региональных съемок в открытом океане. Чувствительная система гравиметра, выполненная из плавленого кварца по схеме сейсмографа Голицына, погружена в вязкую крем-нийорганическую жидкость, благодаря чему обеспечиваются температурная компенсация и регулируемое демпфирование. Стабилизация гравиметра в условиях морской качки осуществляется с помощью гиростабилизатора маятникового типа.
 [10]

Методика и техника измерений силы тяжести на море осложняются наличием возмущающего ускорения движения судна, изменением наклона судна под действием качки, изменением центробежной силы за счет направления движения судна относительно направления вращения Земли.
 [11]

Методика и техника измерений силы тяжести на море во многом аналогичны методике наземной гравиметрической съемки. Для проведения набортной гравиметрической съемки основными являются опорные пункты, созданные в портах, а в процессе съемки контроль за смещением нуль-пункта осуществляется повторными измерениями в одних и тех же точках, координаты которых определяют средствами радиогеодезии. Рядовые наблюдения начинают с измерений на опорном пункте, затем в течение эффективного интервала времени, при котором сползание нуль-пункта происходит линейно, проводят измерения по маршруту, после этого рейс заканчивают на ближайшем опорном пункте. Для снижения некоторых перечисленных помех наблюдения ведут с несколькими гравиметрами, показания каждого из которых усредняют на определенном временном интервале.
 [12]

Различают два способа измерения силы тяжести: абсолютный и относительный. В последнем измеряют приращение Ag относительно значения g в нек-ром исходном пункте.
 [14]

Определение массы М производится измерением силы тяжести Р М g, где g — ускорение силы тяжести. Это отклонение измеряется непосредственно с помощью предварительно проградуированной отсчет-ной шкалы.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3




Закон всемирного тяготения. Сила тяжести.

ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ.

Открыт Ньютоном в 1667 году на основе анализа движения планет (з-ны Кеплера) и, в частности, Луны. В этом же направлении работали Р.Гук (оспаривал приоритет) и Р.Боскович.

 

Все тела взаимодействуют друг с другом с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Закон справедлив для:

  1. Однородных шаров.
  2. Для материальных точек.
  3. Для концентрических тел.

Гравитационное взаимодействие существенно при больших массах.

Примеры:      

 Притяжение электрона к протону в атоме водорода   » 2×10-11 Н.

 

Тяготение между Землей и Луной» 2×1020 Н.

 

Тяготение между Солнцем и Землей » 3,5×1022 Н.

Применение:

  1. Закономерности движения планет и их спутников. Уточнены законы Кеплера.
  2. Космонавтика. Расчет движения спутников.

Внимание!:

  1. Закон не объясняет причин тяготения, а только устанавливает количественные закономерности.
  2. В случае взаимодействия трех и более тел задачу о движении тел нельзя решить в общем виде. Требуется учитывать «возмущения», вызванные другими телами (открытие Нептуна Адамсом и Леверье в 1846 г. и Плутона в 1930).
  3. В случае тел произвольной формы требуется суммировать взаимодействия между малыми частями каждого тела.

Анализ закона:

  1. Сила направлена вдоль прямой, соединяющей тела.
  2. G — постоянная всемирного тяготения (гравитационная постоянная). Числовое значение зависит от выбора системы единиц.

 

В Международной системе единиц (СИ)        G=6,67.10-11.

G=6,67.10-11

Впервые прямые измерения гравитационной постоянной провел Г. Кавендиш с помощью крутильных весов в 1798 г.

Пусть m1=m2=1 кгR=1 м, тогда: G=F (численно).

Физический смысл гравитационной постоянной:

гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

То, что гравитационная постоянная G очень мала показывает, что интенсивность гравитационного взаимодействия мала.

 

СИЛА ТЯЖЕСТИ

Сила тяжести — это сила притяжения тел к Земле (к планете).

 

 

 — из закона Всемирного тяготения. (где — масса планеты, m — масса тела, R — расстояние до центра планеты).

 — сила тяжести из второго закона Ньютона (где m — масса тела, g — ускорение силы тяжести).

  — ускорение силы тяжести не зависит от массы тела (опыты Галилея).

g0=9,81 м/с2 — на поверхности Земли

Если обозначить R0 радиус планеты, а — расстояние до тела от поверхности планеты, то: 

Ускорение силы тяжести зависит:

  1. Массы планеты.
  2. Радиуса планеты.
  3. От высоты над поверхностью планеты.
  4. От географической широты (на полюсах — 9,83 м/с2. на экваторе — 9,79 м/с2.
  5. От залежей полезных ископаемых.

гравитация | Определение, физика и факты

Гравитация , также называемая гравитацией , в механике — универсальная сила притяжения, действующая между всеми веществами. Это, безусловно, самая слабая из известных сил в природе, поэтому она не играет никакой роли в определении внутренних свойств повседневной материи. С другой стороны, благодаря своему большому радиусу действия и универсальному действию он контролирует траектории тел в Солнечной системе и в других частях Вселенной, а также структуры и эволюцию звезд, галактик и всего космоса.На Земле все тела имеют вес, или силу тяжести, направленную вниз, пропорциональную их массе, которую масса Земли оказывает на них. Сила тяжести измеряется ускорением, которое она дает свободно падающим объектам. У поверхности Земли ускорение свободного падения составляет около 9,8 метра (32 фута) в секунду в секунду. Таким образом, каждую секунду, когда объект находится в свободном падении, его скорость увеличивается примерно на 9,8 метра в секунду. У поверхности Луны ускорение свободно падающего тела составляет около 1,6 метра в секунду в секунду.

гравитационная линза

На этом снимке галактическое скопление, находящееся на расстоянии около пяти миллиардов световых лет от нас, создает огромное гравитационное поле, которое «искривляет» свет вокруг себя. Этот объектив создает несколько копий голубой галактики, находящейся примерно в два раза дальше. В круге вокруг объектива видны четыре изображения; пятая видна около центра снимка, сделанного космическим телескопом Хаббла.

Фотография AURA / STScI / NASA / JPL (Фото НАСА № STScI-PRC96-10)

Британская викторина

Викторина «Все о физике»

Кто был первым ученым, проведшим эксперимент по управляемой цепной ядерной реакции? Какая единица измерения для циклов в секунду? Проверьте свою физическую хватку с помощью этой викторины.

Работы Исаака Ньютона и Альберта Эйнштейна доминируют в развитии теории гравитации. Классическая теория гравитационной силы Ньютона существовала с его Principia , опубликованного в 1687 году, до работ Эйнштейна в начале 20 века. Теории Ньютона даже сегодня достаточно для всех, кроме самых точных приложений. Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает лишь незначительные количественные отличия от ньютоновской теории, за исключением нескольких частных случаев.Главное значение теории Эйнштейна состоит в ее радикальном концептуальном отходе от классической теории и ее значении для дальнейшего развития физической мысли.

Запуск космических аппаратов и развитие исследований с их помощью привели к значительным улучшениям в измерениях силы тяжести вокруг Земли, других планет и Луны, а также в экспериментах по изучению природы гравитации.

Развитие теории гравитации

Ранние концепции

Ньютон утверждал, что движения небесных тел и свободное падение объектов на Земле определяются одной и той же силой.С другой стороны, классические греческие философы не считали, что небесные тела подвержены действию гравитации, потому что тела наблюдались постоянно повторяющимися неубывающими траекториями в небе. Таким образом, Аристотель считал, что каждое небесное тело следует определенному «естественному» движению, на которое не влияют внешние причины или факторы. Аристотель также считал, что массивные земные объекты обладают естественной тенденцией двигаться к центру Земли. Эти аристотелевские концепции преобладали на протяжении веков вместе с двумя другими: что для тела, движущегося с постоянной скоростью, требуется непрерывная сила, действующая на него, и что сила должна быть приложена путем контакта, а не взаимодействия на расстоянии.Эти идеи обычно сохранялись до XVI и начала XVII веков, тем самым препятствуя пониманию истинных принципов движения и препятствуя развитию идей о всемирном тяготении. Этот тупик начал меняться с появлением нескольких научных вкладов в проблему движения Земли и небес, что, в свою очередь, заложило основу для более поздней теории гравитации Ньютона.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишись сейчас

Немецкий астроном 17-го века Иоганн Кеплер принял аргумент Николая Коперника (восходящий к Аристарху Самосскому) о том, что планеты вращаются вокруг Солнца, а не Земли. Используя улучшенные измерения движения планет, выполненные датским астрономом Тихо Браге в 16 веке, Кеплер описал орбиты планет с помощью простых геометрических и арифметических соотношений. Три количественных закона движения планет Кеплера:

  1. Планеты описывают эллиптические орбиты, из которых Солнце занимает один фокус (фокус — это одна из двух точек внутри эллипса; любой луч, исходящий из одной из них, отражается от одной из сторон эллипса. эллипс и проходит через другой фокус).
  2. Линия, соединяющая планету с Солнцем, сметает равные площади в равное время.
  3. Квадрат периода обращения планеты пропорционален кубу ее среднего расстояния от Солнца.

В тот же период итальянский астроном и натурфилософ Галилео Галилей продвинулся в понимании «естественного» движения и простого ускоренного движения земных объектов. Он понял, что тела, на которые не действуют силы, продолжают бесконечно двигаться, и что сила необходима для изменения движения, а не для поддержания постоянного движения. Изучая, как объекты падают на Землю, Галилей обнаружил, что движение происходит с постоянным ускорением. Он продемонстрировал, что расстояние, которое падающее тело проходит от места покоя, изменяется как квадрат времени. Как отмечалось выше, ускорение свободного падения у поверхности Земли составляет около 9,8 метра в секунду в секунду. Галилей был также первым, кто экспериментально показал, что тела падают с одинаковым ускорением, независимо от их состава (слабый принцип эквивалентности).

Измерение силы тяжести: мы наконец взломали его?

Спустя более 300 лет после того, как сэр Исаак Ньютон впервые занялся вычислением силы тяжести, измерения продолжают давать необъяснимо разные значения.В качестве обходного пути физики рассчитали «официальное значение» на основе среднего значения предыдущих измерений. Последняя попытка измерить силу гравитации дала еще один неоднозначный результат. Не испугавшись, физики решили, что сотрудничество — это ответ.

В начале 1680-х годов Ньютон понял, что сила, тянущая яблоки с деревьев, такая же, как сила, удерживающая Землю на орбите вокруг Солнца, но он не знал силы этой «новой» силы, называемой гравитацией. В качестве заполнителя в своих вычислениях он ввел неизвестную константу G, чтобы представить ее.

«Большая G», как ласково называют ее современные физики, является одним из самых важных, но в то же время привередливых чисел в астрофизике. Его значение влияет на все, от образования галактик до скорости расширения Вселенной.

«Проблема с измерением Большой G заключается в том, что в планетарном масштабе силы огромны, но гравитационное притяжение между двумя массами лабораторного размера крошечное», — говорит Терри Куинн, бывший директор Международного бюро мер и весов.

Гравитация слабее, чем электрическая сила — притяжение, удерживающее отрицательно заряженный электрон на орбите вокруг положительно заряженного ядра атома — примерно в 10 раз. 40 . Это несоответствие похоже на несоответствие между размерами атомного ядра и всей наблюдаемой Вселенной. В лаборатории при измерении силы тяжести не должно быть никаких следов паразитных электрических сил. Это также должно учитывать огромное влияние гравитации Земли, а также влияние Солнца, Луны и многих других факторов.

Эти ограничения означают, что проведение экспериментов Big G может занять 10 лет. «Это один из вопросов, который постоянно задает моя жена», — говорит Куинн, который уже дважды руководил попытками измерить Большой G. «Почему это занимает так много времени?»

Обычная лабораторная установка состоит в том, чтобы взять два макроскопических объекта с известной массой, например, две металлические сферы, и измерить притягивающее усилие между ними с помощью специально разработанных и высокоточных весов. В последнем эксперименте, описанном в журнале Nature , физики вычислили Big G, измерив гравитационное притяжение между отдельными атомами элемента рубидия.«Наше измерение G было впервые выполнено с использованием микроскопического зонда, а не макроскопических объектов», — говорит Гульельмо Тино из Университета Флоренции, руководивший исследованием.

В сложном эксперименте Тино его группа сначала выделила и охладила группу атомов рубидия до температуры всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. Затем снизу они направили лазерный луч на холодные атомы, чтобы запустить их в трубку. Когда фонтан атомов поднимался, а затем опускался, группа использовала тяжелые металлические блоки, размещенные вокруг трубы, чтобы изменить скорость атомов.Записав, как металлические блоки в силу своей гравитации влияют на скорости атомов, группа Тино смогла вычислить Big G.

Получившаяся установка была настолько чувствительной, говорит Тино, что ей нужно было управлять с помощью дистанционного управления, иначе измерение могло быть искажено гравитационным притяжением ученых в комнате.

«Эксперимент — настоящий подвиг», — говорит Стефан Шламмингер из Национального института стандартов и технологий США. «Я считаю совершенно удивительным, что вы можете измерить гравитацию, которая является макроскопической силой, с помощью крошечного атома рубидия», — говорит он.

Согласно эксперименту Тино, Big G имеет размер 6,67191 x 10 -11 м 3 кг -1 с -2 . Но поскольку результаты Tino отличаются от официального значения 6,67384 x 10 -11 м 3 кг -1 с -2 , они не решают проблему. Результат эксперимента с рубидием — выброс, как и почти все измерения Большой G, сделанные за последние 20 лет. Это остается одной из загадок экспериментальной физики.

Несогласие между измерениями Большой G побудило некоторых физиков предложить радикальные объяснения, согласно которым гравитационная постоянная не так постоянна.Некоторые предполагают, что она может колебаться изо дня в день или на небольших расстояниях, таких как несколько сантиметров, разделяющих объекты в лаборатории.

Однако для Куинна и большинства других физиков вероятное объяснение гораздо проще: оно связано с реальными экспериментами и с измерением чего-то столь слабого. «Каким-то образом мы допускаем систематические ошибки, о которых не знаем», — думает он. «Но эти эксперименты настолько тонкие, что очень трудно понять, в чем будет заключаться ошибка».

Чтобы решить эту проблему, Куинн недавно организовал собрание Королевского общества в Великобритании под названием «Ньютоновская постоянная гравитации, константа, которую слишком сложно измерить?» Участники, в том числе Тино и Шламмингер, согласились сотрудничать, чтобы провести единичное измерение таким образом, чтобы использовать опыт каждого.Они снова встретятся в США в октябре, чтобы приступить к планированию деталей совместного измерения.

Big G чрезвычайно важен для космологии и моделирования Вселенной, но не имеет практических преимуществ здесь, на Земле. По словам Шламмингера, незнание Big G с идеальной точностью не помешало нам отправить человека на Луну или прокладывать траектории спутников. Он также отмечает, что отсутствие экономического стимула замедляет исследования: «Вы не можете заработать деньги, зная точное знание гравитационной постоянной.”

Big G — это Эверест метрологии (изучения измерений) — это высшая сложность задачи, которая делает само стремление стоящим, — говорит Шламмингер. Для Куинн также основная причина измерить Big G заключается в том, что мы в настоящее время не можем. «Это область экспериментальной физики, которую мы не можем понять правильно, и нам нужно знать, почему», — говорит он. «Это важная причина для продолжения этого».

Гравитация измерена с рекордной точностью

Хотя гравитация кажется сильной в нашей повседневной жизни, например, при поднятии тяжелого предмета, она является самой слабой из четырех основных сил.Гравитационная сила между двумя телами пропорциональна массам этих тел. Если одно из тел — Земля, сила может быть значительной. Но если тела являются объектами в лаборатории, сила может быть слишком мала для точного измерения. Например, сила тяжести между двумя объектами весом 1 кг, разделенными на 1 метр, эквивалентна весу нескольких биологических клеток. По этой причине гравитационная постоянная G , которая количественно определяет силу этой силы, является одной из самых плохо определенных физических констант. Но в статье Nature , Li et al. 1 сообщает о высокоточных измерениях G с использованием двух различных методов.

В 1798 году ученый Генри Кавендиш впервые определил G в лаборатории, используя инструмент, называемый торсионными весами 2 . В работе Кавендиша торсионные весы состояли из гантели, подвешенной к центру на тонкой нити. К массам на концах гантели прилагалась сила тяжести, действующая перпендикулярно штанге гантели и оси волокна.Эта сила приводила к вращению гантели вокруг этой оси, вызывая скручивание волокна.

В конце концов, гантель достигла положения, в котором скручивающая сила волокна уравновешивала гравитационную силу. Угол поворота гантели в этом положении фиксировался. Затем сила тяжести была приложена в противоположном направлении, и был измерен второй угол поворота. Величина силы тяжести рассчитывалась по разнице между этими двумя углами.

В экспериментах с торсионными весами гравитационная сила обеспечивается хорошо описанным набором внешних масс. Эти массы перемещаются между двумя или более разными положениями, чтобы изменить направление и величину силы. Поскольку гиря вращается в горизонтальной плоскости, в противном случае подавляющее влияние земной гравитации на эксперименты незначительно. За прошедшие годы было разработано множество методов измерения G с использованием торсионных весов 3 .В 2000 году существенное улучшение точности этих экспериментов было достигнуто путем замены гантели на тонкую пластину 4 (также называемую пластинчатым маятником).

Ли и его коллеги построили два торсионных весов с пластинами, которые основаны на различных методах измерения: метод времени поворота (TOS) 5 и метод обратной связи по угловому ускорению (AAF) 6 (см. Рис. 1 статьи 1 ). В методе ТОС вращение пластины колебательное. G вычисляется по изменению скорости колебаний, когда внешние массы находятся в двух разных конфигурациях. Напротив, в методе AAF для вращения торсионных весов и внешних масс по отдельности используются две вертушки. G определяется из углового ускорения поворотного стола, связанного с крутильными весами, когда величина скручивания волокна уменьшается до нуля.

Авторы получили G значений 6.674184 × 10 −11 и 6,674484 × 10 −11 кубических метров на килограмм в секунду в квадрате для метода TOS и метода AAF соответственно. Относительная погрешность является наименьшей из зарегистрированных на данный момент: около 11,6 частей на миллион. Для сравнения: предыдущий рекорд, достигнутый методом AAF, составлял 13,7 частей на миллион 4 .

Ли и др. провел свои эксперименты с большой осторожностью и дал подробное описание своей работы.Исследование является примером превосходного мастерства в точных измерениях. Однако истинная стоимость G остается неясной. Различные определения G , сделанные за последние 40 лет, имеют широкий разброс значений (рис. 1). Хотя некоторые из отдельных относительных погрешностей составляют порядка 10 частей на миллион, разница между наименьшими и наибольшими значениями составляет около 500 частей на миллион.

Рисунок 1 | Измерения гравитационной постоянной. Сила гравитационной силы между двумя телами описывается гравитационной постоянной G , которая может быть выражена в кубических метрах на килограмм в секунду в квадрате. Точки данных представляют собой высокоточные измерения G , сделанные за последние 40 лет, с погрешностями, указанными в виде столбцов ошибок. Точки, отмеченные квадратами, — это результаты, полученные Li et al. в текущей работе 1 (красный) и в предыдущей работе 8 , 9 (фиолетовый).Вертикальная серая линия обозначает значение G , принятое Комитетом по данным для науки и технологий, с неопределенностью, обозначенной заштрихованной областью 11 . (Адаптировано из рис. 3 ссылки 1.)

Есть как минимум два возможных объяснения этого расхождения. Во-первых, технические детали одного или нескольких экспериментов не были полностью поняты, что могло привести либо к систематическому сдвигу в заявленных значениях G , либо к неопределенностям, которые не были включены в сообщаемые неопределенности G . .Примером первого является эффект свойства волокна, называемого неэластичностью, которое может смещать метод TOS — эффект, на который впервые указали 7 в 1995 году. Вторая возможность заключается в том, что некоторая неизвестная физика могла объяснить разброс в опубликованные значения. Хотя такая возможность, конечно, более интересна, она также и менее вероятна. Тем не менее, это не следует легко сбрасывать со счетов.

На этом этапе так же важно попытаться понять расхождение между различными результатами, как и провести новые измерения.Результаты даже Ли и его коллег расходятся: значения G , определенные в двух текущих экспериментах, а также значения, полученные в двух предыдущих экспериментах в той же лаборатории 8 , 9 , статистически несовместимы с друг друга. Авторы предполагают, что причиной может быть неэластичность волокна, но они не дают окончательного объяснения.

Поскольку все четыре эксперимента проводились в одном и том же учреждении, их сравнение должно быть более простым, чем сравнение различных экспериментов из разных групп по всему миру. Таким образом, существует прекрасная возможность выявить причины несоответствия и, в свою очередь, узнать больше об истинной стоимости G . Li et al. следует поощрять к решению этой задачи. В конце концов, если мы хотим понять измерения G , мы должны найти причины противоречивых результатов 10 .

Сила тяжести Земли, обозначаемая g, относится к ускорению, которое Земля передает объектам на своей поверхности или вблизи нее.В единицах СИ это ускорение измеряется в метрах на секунду в квадрате (в символах, м / с2) или, что эквивалентно, в ньютонах на килограмм (Н / кг). Его приблизительное значение составляет 9,81 м / с2, что означает, что, игнорируя эффекты сопротивления воздуха, скорость объекта, свободно падающего у поверхности Земли, будет увеличиваться примерно на 9,81 метра (32,2 фута) в секунду каждую секунду. Эту величину иногда неофициально называют малым g (напротив, гравитационная постоянная G обозначается как большая G).

Существует прямая связь между ускорением свободного падения и направленной вниз силой (весом), испытываемой объектами на Земле, которая определяется уравнением F = ma (сила = массовое ускорение). Однако другие факторы, такие как вращение Земли, также способствуют чистому ускорению.

Точная сила гравитации Земли варьируется в зависимости от местоположения. Номинальное «среднее» значение на поверхности Земли, известное как стандартная сила тяжести, по определению составляет 9,80665 м / с2 (около 32.1740 фут / с2). Эта величина обозначается по-разному как gn, ge (хотя иногда это означает нормальное экваториальное значение на Земле, 9,78033 м / с2), g0, gee или просто g (которое также используется для локального значения переменной).

Изменение силы тяжести и кажущейся силы тяжести

Совершенная сфера с однородной плотностью или плотность которой изменяется только в зависимости от расстояния от центра (сферическая симметрия), создала бы гравитационное поле постоянной величины во всех точках на своей поверхности, всегда направленное прямо к центру сферы. Земля не является идеальной сферой, но она немного более плоская на полюсах и выпуклая на экваторе: сплюснутый сфероид. Следовательно, есть небольшие отклонения как в величине, так и в направлении силы тяжести на его поверхности. Чистая сила (или соответствующее чистое ускорение), измеренная с помощью весов и отвеса, называется «эффективной силой тяжести» или «кажущейся силой тяжести». Эффективная сила тяжести включает в себя другие факторы, влияющие на чистую силу. Эти факторы различаются и включают такие факторы, как центробежная сила на поверхности, вызванная вращением Земли, и гравитационное притяжение Луны и Солнца.

Из Википедии, свободной энциклопедии

Физика — Гравитация — Бирмингемский университет

Из четырех известных сил природы гравитация является самой сильной в больших масштабах — она ​​может блокировать планеты, звезды и галактики на их орбитах. Однако в малых масштабах гравитация действует намного слабее, чем ее аналоги. Тем не менее, гравитацию мы можем измерить здесь, на Земле.

Как мы можем измерить силу тяжести?

Как гласит апокрифическая история, сэр Исаак Ньютон сидел под яблоней, когда яблоко упало ему на голову и вдохновило его на работу по теории гравитации.Важно отметить, что теория Ньютона основана на теории всемирной гравитационной постоянной G (также называемой «Большой G»). Его теория описывает силу F между двумя объектами масс м1, и м2, , разделенных расстоянием r . Когда люди говорят о гравитации планеты, в основном они имеют в виду ускорение свободного падения из-за его гравитационное поле g (которое зависит от массы, ответственной за гравитационное поле), а не G (которая является постоянной).Работа Ньютона была вдохновлена ​​Галилеем, который сбрасывал предметы разной массы с падающей башни Пизы, чтобы показать, что время, за которое они достигли земли, не зависит от их массы. Это говорит нам о том, что ускорение из-за гравитационного поля Земли также должно быть одинаковым для всех масс. Из F = мА = мг , мы знаем, что он связан с G следующим образом: на Земле он имеет значение г = 9,81 метра в секунду в квадрате, поскольку G = 0 .00000000006674 кубических метров на килограмм на секунду в квадрате, масса Земли M = 5,972,000,000,000,000,000,000,000 килограмм, а радиус Земли составляет r = 6,371,000 метров. В лаборатории это можно определить, измерив время ( t ), которое требуется объекту, чтобы упасть с высоты ( с ), используя уравнения движения для постоянного ускорения по прямой:

Где a — ускорение, u — начальная скорость и v — конечная скорость.

Как рассчитать

г в лаборатории?

Как рассчитать небольшой g в лаборатории?

Как мы можем улучшить ответ?

В этом эксперименте начальная скорость и составляет 0 метров в секунду, время можно измерить с помощью секундомера или световых ворот, расстояние можно измерить с помощью линейки, а интересующей переменной является ускорение, которое в данном случае эквивалентно до г . Итак, вы можете видеть, что простейшее уравнение для определения г :

И переставляем на г .

Если у вас возникли проблемы с запоминанием всех уравнений движения, одна быстрая проверка — убедиться, что единицы измерения в обеих частях уравнения одинаковы. Слева расстояние в метрах ( с [ м ]), а с правой стороны:

.

Итак, видно, что единицы согласны.

Есть несколько способов повысить точность вашего эксперимента. Помимо повторных записей, использование световых ворот вместо секундомера и / или электромагнитной капли (как показано на видео) уменьшит неточности, связанные с расстоянием мышления и временем реакции.Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это увеличение расстояния падения. Поскольку это означает, что неопределенность, вносимая из-за времени реакции, будет составлять меньшую долю от общего времени, необходимого для падения. Обратите внимание, что из-за сопротивления воздуха, которое мы испытываем на Земле, мы не ожидаем получить идеальное измерение для г , но использование массы более обтекаемой формы, такой как сфера, будет работать намного лучше, чем что-то вроде пера.

Как теория Ньютона влияет на нас сегодня?

Закон всемирного тяготения Ньютона успешно предсказал существование планеты Нептун, однако есть много других явлений, которые теория Ньютона не смогла объяснить, например, орбита Меркурия.Теория Ньютона с тех пор была заменена общей теорией относительности Эйнштейна. Теория Эйнштейна позволила использовать спутники GPS для точного отслеживания местоположения, успешно предсказала гравитационное линзирование (влияние гравитации на свет) и, в последнее время, гравитационные волны (излучение гравитационного излучения). К сожалению, однако, это несовместимо с квантовой механикой, что приводит к тому, что многие текущие исследования сосредоточены на проверке гравитации и новых теорий гравитации.

В целом теория гравитации Ньютона является хорошим приближением в малых масштабах и очень проста в использовании.Этот простой эксперимент можно провести где угодно, и при его проведении вы продемонстрируете вашу способность использовать как аналоговую, так и цифровую аппаратуру. Это демонстрирует важность времени реакции человека при составлении бюджета ошибок, но также и то, что есть много возможностей для улучшения (например, если вы переделываете это в вакууме, отсутствие сопротивления воздуха повысит точность), если вы получите шанс, что определенно стоит поиграть с разными формами объектов и расстояниями, чтобы увидеть, как меняется ваш ответ.

Следующие шаги

Эти ссылки предоставлены только для удобства и в информационных целях; они не означают одобрения или одобрения Бирмингемским университетом какой-либо информации, содержащейся на внешнем веб-сайте.Бирмингемский университет не несет ответственности за точность, законность или содержание внешнего сайта или последующих ссылок. Пожалуйста, свяжитесь с внешним сайтом для получения ответов на вопросы относительно его содержания.

Гравитация: элементы геодезии

Представьте себе, если бы вся топография Земли, горы и долины были размыты, оставив непрерывный мировой океан полностью неподвижным, без влияния течений, погоды и приливов. Влияние силы тяжести Земли на этот гипотетический средний уровень мирового океана представлено геоидом. Однако, поскольку гравитация Земли не одинакова во всех местах, этот гипотетический океан не является идеально гладким. Сила земной гравитации и, как следствие, влияние на форму геоида, представлена ​​на этом изображении цветовыми вариациями.

Гравитация — это сила, притягивающая все объекты во Вселенной друг к другу. На Земле гравитация тянет все объекты «вниз» к центру планеты.Согласно универсальному закону тяготения сэра Исаака Ньютона, гравитационное притяжение между двумя телами тем сильнее, когда массы объектов больше и ближе друг к другу. Это правило применимо и к гравитационному полю Земли. Поскольку Земля вращается, а ее масса и плотность изменяются в разных местах на планете, сила тяжести также меняется.

На этой глобальной карте геоида (Geoid99) область, выделенная синим цветом около Индии, указывает на область, где сила притяжения Земли слабее. В этой области средний уровень моря ниже, потому что гипотетический океан отодвинулся от области более низкой гравитационной силы к другим областям земного шара, где гравитационные силы сильнее.

Одна из причин, по которой геодезисты измеряют вариации силы тяжести Земли, заключается в том, что сила тяжести играет важную роль в определении среднего уровня моря. Геодезисты рассчитывают высоту местоположений на поверхности Земли на основе среднего уровня моря. Таким образом, знание того, как сила тяжести меняет уровень моря, помогает геодезистам делать более точные измерения.В общем, в тех областях планеты, где гравитационные силы сильнее, средний уровень моря будет выше. В областях, где гравитационные силы Земли слабее, средний уровень моря будет ниже.

Для измерения гравитационного поля Земли геодезисты используют инструменты в космосе и на суше. В космосе спутники собирают данные об изменениях гравитации, когда они проходят над точками на поверхности Земли. На суше устройства, называемые гравиметрами, измеряют гравитационное притяжение Земли на подвешенную массу. С этими данными геодезисты могут создавать подробные карты гравитационных полей и корректировать высоты на существующих картах. Измерения силы тяжести точно отражают изменения высоты на поверхности Земли.

Измерение массы и силы тяжести

Закон всемирного тяготения Ньютона

Земля и космос

Измерение массы и силы тяжести

Повествование о физике
для 11-14

Два разных измерения

Помните, что масса не меняется.Если бы вы измерили массу объекта здесь, на Земле и на Луне, вы бы обнаружили, что она была точно такой же. Это соответствует здравому смыслу. Если вы возьмете объект на Луну, это будет тот же объект, он выглядит точно так же и будет иметь такое же сопротивление изменению своего движения.

Самый простой способ измерить массу — не сравнивать реакцию разных объектов на силу (то есть измерять массу с точки зрения их инерции или сопротивления ускорению). Легче сравнить две вещи с помощью балочных весов, чем измерить их ускорения.Если массы одинаковы, гравитационная сила на каждом будет одинакова, и луч будет уравновешен.

Этот луч будет балансировать где угодно — даже на Луне, где гравитационное поле намного меньше, но одинаково для обеих сторон баланса. Когда-то такие весы использовали овощеводы, поэтому, когда они давали вам 1 килограмм картофеля, они сравнивали массу картофеля со стандартным 1 килограммом массы. Единица массы, 1 килограмм, определяется как стандартная масса в 1 кг, которая хранится в Севре, недалеко от Парижа.Масса других объектов измеряется путем сравнения их с этой массой.

В настоящее время многие весы основаны на идее измерения силы воздействия объекта на весы. Объект помещается на весы, и сила тяжести тянет его вниз, что-то сжимает на весах и дает показания. Такие балансы следует калибровать в ньютонах, поскольку это единица силы.

Конечно, любые весы для ванной, которые вы, вероятно, будете использовать дома, будут откалиброваны в килограммах (а также в камнях и фунтах).В повседневной жизни мы принимаем веса за в килограммах. В научном контексте мы измеряем силу в ньютонах — здесь поддерживающую силу, обеспечиваемую весами. Это хороший пример ситуации, когда повседневные и научные способы разговора и мышления отличаются друг от друга.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *