сила тяжести и сила всемирного тяготения

Сила тяжести и сила всемирного тяготения

Сила тяжести и сила всемирного тяготения являются ключевыми понятиями в физике, описывающими гравитационное взаимодействие между телами.

Закон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения, открытый Исааком Ньютоном, утверждает, что любые два тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Формула для вычисления этой силы выглядит следующим образом:

F=Gm1m2r2F=G\frac{m_1m_2}{r^2}F=Gr2m1​m2​​

где:

• FFF — сила притяжения,
• GGG — гравитационная постоянная (6.67×10−11 Н⋅м2/кг26.67\times 10^{-11},\text{Н}\cdot \text{м}^2/\text{кг}^26.67×10−11Н⋅м2/кг2),
• m1m_1m1​ и m2m_2m2​ — массы взаимодействующих тел,
• rrr — расстояние между центрами масс этих тел

Этот закон применим для любых двух тел, однако на практике его чаще используют для расчета взаимодействия крупных объектов, таких как планеты и звезды.

Сила тяжести

Сила тяжести — это частный случай силы всемирного тяготения, который описывает притяжение тел к Земле. Она определяется как сила, с которой Земля воздействует на тело. Для тела массы mmm, находящегося на поверхности Земли, сила тяжести выражается формулой:

Ft=mgF_t=mgFt​=mg

где:

• ggg — ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с29.81,\text{м/с}^29.81м/с2 на поверхности Земли)

Сила тяжести всегда направлена к центру Земли и зависит от массы тела и ускорения свободного падения. Если тело находится на высоте hhh над поверхностью Земли, то сила тяжести может быть выражена как:

Ft=GmM(R+h)2F_t=G\frac{mM}{(R+h)^2}Ft​=G(R+h)2mM​

где:

• MMM — масса Земли,
• RRR — радиус Земли

Сравнение сил

Параметр| Сила всемирного тяготения| Сила тяжести
---|---|---
Определение| Притяжение между любыми двумя телами| Притяжение тела к Земле
Формула| F=Gm1m2r2F=G\frac{m_1m_2}{r^2}F=Gr2m1​m2​​| Ft=mgF_t=mgFt​=mg
Направление| По линии соединяющей центры масс| К центру Земли
Зависимость| От масс обоих тел и расстояния| От массы тела и ускорения свободного падения

Таким образом, хотя сила тяжести является частным случаем силы всемирного тяготения, она имеет свои уникальные характеристики и применения в повседневной жизни и научных расчетах.