Презентация на тему Закон всемирного тяготения Ньютона

планеты повторяются через S=2 года. Чему равна

большая полуось ее орбиты?

1 2 3 4

Задача 1.

2.За какое время Марс совершает полный оборот вокруг Солнца, если он в полтора раза (1,5) дальше, чем Земля.

а.е.
Т0=1г
Тм=? г


 

№ 4
Трофимова Елена
Викторовна
Астрономия 11 класс

Галилея позволили сделать выводы о свободном падении тел и

дали толчок к открытию закона всемирного тяготения.

частности Землю,
в их движении вокруг Солнца?
Что заставляет обращаться

планеты вокруг Солнца, а спутники вокруг планет?
Чем объясняется устойчивость планетной системы?

Уточнение законов Кеплера Ньютоном.
3. Возмущения в движении небесных

тел. Приливы и отливы.
4. Определение масс небесных тел.
5. Решение задач на применение законов Кеплера и Ньютона.

движением планет, накопил огромное количество интересных данных, но не

сумел их обработать.
Иоганн Кеплер (1571-1630) используя идею Коперника о гелиоцентрической системе и результаты наблюдений Тихо Браге, установил законы движения планет вокруг Солнца, но не смог объяснить динамику этого движения.
Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет, но лет не публиковал его, т.к. имевшиеся тогда неверные данные о расстоянии между Землей и Луной не подтверждали его идею. Лишь в 1667 году, после уточнения этого расстояния, закон всемирного тяготения был наконец отдан в печать.

Как был открыт закон всемирного тяготения.
Из истории физики…

классической механики, президент (с 1703) Лондонского королевского общества.
В

механике Ньютон продолжил труды Галилея и Кеплера.
Он сформулировал основные законы классической механики. Открыл
- закон всемирного тяготения,
теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики,
изобрёл зеркальный телескоп.

- разработал дифференциальное и интегральное исчисления

материальной точки
Закон действия и противодействия
Закон всемирного тяготения был открыт

И. Ньютоном в 1682 году. Ещё в 1665 году 23-летний Ньютон высказал предположение, что силы, удерживающие Луну на её орбите, той же природы, что и силы, заставляющие яблоко падать на Землю. По его гипотезе между всеми телами Вселенной действуют силы притяжения (гравитационные силы), направленные по линии, соединяющей центры масс.

Центр масс, центр инерции, геометрическая точка, положение которой характеризует распределение масс в теле или механической системе.

законов механики, получивший название закона всемирного тяготения:
Два любых тела

притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними,

1.


где m1 и m2 – массы взаимодействующих тел, r – расстояние между телами, G – коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех тел в природе и называемый постоянной всемирного тяготения или гравитационной постоянной =. G 6,673 10-11Н м2/кг2

справедлив для сферически симметричных тел (при расстояниях между центрами

больше суммы их радиусов), а приближенно он выполняется для любых тел, если расстояние между ними велико по сравнению с их размерами.



Два тела притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

– гравитационная постоянная

Открытие всемирного закона тяготения

всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении

друг к другу, а само явление всемирного тяготения- гравитацией
Гравитационное поле – особый вид материи, осуществляющее гравитационное взаимодействие,

Запомни, что …

тел – шар большого радиуса, другое – материальная точка.
Границы

применимости

тел в космическом пространстве с помощью закона всемирного тяготения.

Два телаложение, что между всеми телами действуют силы взаимного притяжения,
которые он назвал силами всемирного тяготения.

открыл свои законы эмпирическим путем. Ньютон вывел законы Кеплера

из закона всемирного тяготения. Для определения масс небесных тел важное значение имеет обобщение Ньютоном третьего закона Кеплера на любые системы обращающихся тел.

Под действием тяготения одно небесное тело движется в поле тяготения другого небесного тела по одному из конических сечений — эллипсу, окружности, параболе или гиперболе. При движении по эллипсу притягивающее тело всегда находится в одном из фокусов.

– 2-ой спутник закон запишется в следующем виде:

С учётом

того, что массы планет больше масс спутников, можно определить отношение масс планет:

Обобщения законов Кеплера

Закон не нуждается в обобщении.
Квадраты сидерических периодов планет, умноженные на сумму масс Солнца и планеты относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Урана в 1781 г. Уильямом Гершелем астрономы пытались объяснить

необычное движение этой планеты по орбите. Они не исключали возможность влияния какой-то массивной неоткрытой дальней планеты. Первые исследования в этом плане провел в 1821 г. Алекс Бувард. В этом же году и Фридрих Бессель в письме Генриху Альбесу высказал предположение о возможности существования планеты за пределами Урана.
Для того чтобы рассчитать погрешности движения Урана по орбите — ибо теоретически эта планета должна была двигаться по-другому, — ученым было необходимо учесть гравитацию Юпитера и Сатурна. Сделать это было очень сложно с математической точки зрения, некоторые ученые даже сочли эту задачу неразрешимой.
К счастью, эту чрезвычайно трудную задачу независимо друг от друга успешно решили два математика — Джон Адамс и Урбен Леверье. Адамс предположил, что гипотетическая планета находится от Солнца на расстоянии 38,4 а.е.

У. Гершель

Ф.Бессель

Д. Адамс

У. Леверье

отличалась от полученной благодаря расчетам по правилу Тициуса—Боде. Решение

Адамса было представлено Эри из Гринвичской обсерватории, но его проигнорировали.
Урбен Леверье приступил к проблеме возможного существования Нептуна в июне 1845 г. Отсутствие интереса к этой проблеме среди французских астрономов навело его на мысль отправить свои расчеты Эри, в Великобританию. С 1846 г. развертывается программа наблюдений в Кембриджской обсерватории, которые, впрочем, не принесли никаких результатов. В августе этого же года Леверье представил другой труд, более подробный, о возможном расположении планеты. 23 сентября 1846 г. Галле вместе с Генрихом д’Аррестом направил телескоп в соответствии с рекомендациями французского коллеги. Час спустя планета была обнаружена на близком расстоянии от рассчитанного Леверье участка неба.

Возмущения планет

Джордж Бидделл Эри

Иоганн Готфрид Галле

– периодические колебания уровня моря (морские приливы), обусловленные силами

притяжения Луны и Солнца в соединении с центробежными силами, развивающимися при вращении систем Земля — Луна и Земля — Солнце. Под действием этих же сил происходят деформации твердого тела Земли (земные приливы) и колебания атмосферного давления (атмосферные приливы). Большая из этих сил — лунная — определяет основные черты морских приливов; обычно прилив и отлив бывают 2 раза в сутки.
Максимальное поднятие воды называют полной водой, минимальное — малой водой; величина приливов в открытом океане около 1 м, у берегов до 18 м. В результате земных приливов происходят вертикальные смещения земной поверхности до 50 см, изменения силы тяжести до 0,25·10- 5 м/с2 на экваторе и другие явления, изучение которых позволяет исследовать внутреннее строение Земли и особенности строения земной коры. Атмосферные приливы вызывают полусуточные изменения приземного атмосферного давления и играют большую роль в динамике верхней атмосферы.

океана. Эффект прилива и отлива в этом случае проявился

бы в виде двух утолщений воды – одно со стороны Луны, другое – на противоположной стороне. Повышение уровня воды с ближайшей к Луне стороны объясняется из-за гравитационного притяжения Луны. Труднее объяснить – почему происходит подъём с противоположной стороны. Земля и Луна – два небесных тела, вращающихся вокруг общего центра масс.

Они вращаются под действием сил притяжения, однако центробежные силы стремятся отдалить их друг от друга. Баланс этих сил не абсолютен. Для воды на противоположной от Луны стороне сила притяжения значительно меньше, и эта вода под действием центробежной силы стремиться удалиться от Земли. Поэтому приливы и отливы наблюдаются на двух противоположных сторонах Земли.

часа Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси,

Луна обращается вокруг Земли за период равный 28 суткам. Предположим, что мы находимся в точке, где начинается прилив. Земля вращается и через некоторое время уровень воды начинает понижаться, пока не наступает отлив. Примерно через 6 часов уходит на отлив, и через следующие 6 часов наступает новый прилив.

В течении суток происходят два прилива и два отлива. Однако Луна при своем движении над той же точкой Земли оказывается только через 24 часа 50 минут. Поэтому приливы и отливы происходят каждый день с опозданием на 50 минут по сравнению с предыдущим днем.

минут и равны 24 ч 50 мин.
Лунные приливы

два раза в сутки сменяются отливами и на отдельных участках побережий в заливах достигают высоты 10—12 м (макс. 18 м – залив Фанди)
Лунные приливы могут суммироваться с солнечными в периоды нахождения небесных тел на одной линии в новолуние и полнолуние – сизигийные приливы, вычитаются в первой и последней четверти – квадратурные приливы
Первые на 40% выше вторых

угол по отношению к Земле, то в этом случае

повышение уровня воды минимальное, как и влияние Солнца – минимальное.

Во время полнолуния или новолуния фиксируется максимальная разница между уровнем воды при отливе и приливе. Земля, Луна, Солнце в это время находятся практически на одной линии, и влияние Солнца усиливает действие Луны. Наблюдаются так называемые сигитивные приливы и отливы.

Луне. Это действие взаимное — Луна и Земля влияют

друг на друга. Но поверхность Луны твёрдая, на ней нет воды. Под влиянием силы притяжения Земли Луна имеет неярко выраженную сферическую форму, Луна несколько вытянута в направлении нашей планеты. Кроме того, сила, вызывающая приливы на поверхности Земли, несколько замедлила скорость вращения Луны вокруг своей оси. Луна все время повёрнута к земной поверхности одной и той же стороной.
Приливы оказывают значительное влияние на
развитие органического мира побережий
рельефообразующие процессы
на использование ресурсов моря населением прибрежных районов
замедляют суточное вращения Земли на
0,0016 с за 100 лет.

Эффект приливов и отливов характерен не только

для системы Земля — Луна. Например, Юпитер, вызывает приливы и отливы на своём спутнике Ио. Юпитер настолько разогревает Ио, что она становится нестабильным небесным телом, на ней нередко происходят извержения вулканов. Подобное разрушительное воздействие приливов и отливов может помешать приближению космических аппаратов в будущем к очень плотным и компактным небесным телам, таким, например, как нейтронные звезды. Нейтронные звезды — маленькие сверхплотные тела. Масса их примерно равна массе Солнца. Радиус составляет примерно десять километров. Они обладают очень мощным гравитационным полем, которое вызывает эффект приливов и отливов, разрушая все, что приближается к их поверхности на расстояние нескольких тысяч километров.