Гравитациялық тұрақты және оны анықтаудың жолдары (Кавендиш тәжірибесі). Гравитациялық өрістің кернеулігі өрістің күштік сипаттамасы. Ауырлық күші планетадағы бүкіл әлемдік тартылу күшінің түрі. Есептер шығару. Физика, 9 сынып, презентация.

Ол Жердің гравитациялық өрісінің әсерінен құлады

Айға қандай да бір күш әсер етіп тұрғандықтан, ол өз орбитасын тастап кетпей тұр

Бұл бір ғана күш болуы мүмкін ғой?

Гравитациялық өріс. Бүкіләлемдік тартылыс заңы.

Оқыту мақсаттары:

9.2.2.4 - гравитациялық өрістің физикалық мағынасын түсіну және гравитациялық өрістің кернеулігін масса бірлігіне әсер ететін күш ретінде анықтау;

9.1.1.2 - SI негізгі өлшем бірліктерін пайдалана отырып, физикалық теңдеулерді тексере білу;

9.2.2.9 - ауырлық күшін гравитациялық өрістің дене массасына әсері ретінде түсіну;

9.2.2.7 - Жер бетіне жақын арақашықтарда гравитациялық өрістің тұрақтысы тұрақты шама екендігін және ол еркін түсу үдеуі деп аталатындығын түсіну;

9.2.2.5 - бүкіләлемдік тартылыс заңын білу және пайдалану;

9.2.2.6 - бүкіләлемдік тартылыс заңынан гравитациялық өрістің кернеулігінің g=GM/r2 формуласын шығару және оны есептерді шығару кезінде пайдалану;

Бағалау критерийлері

Исаак Ньютон – ағылшын физигі және математигі

4.01.1643ж. –31.03.1727ж.

“Табиғат – оған ашық кітаптай, үнемі оқумен болатын”

А. ЭЙНШТЕЙН

БҮКІЛӘЛЕМДІК

ТАРТЫЛЫС ЗАҢЫ

ҚАЛАЙ АШЫЛДЫ?

ФАКТ: СОЛ АЛМА АҒАШЫ

Ньютонның бүкіләлемдік тартылыс заңын қалай ашқаны туралы бір қызық оқиға бар:

бақшада отырған кезінде ол алма ағашынан алмалардың Жерге құлауын бақылай отырып, осы заңды ашқан екен деген болжам бар.

Бүкіл әлемдік тартылыс заңы.

Заңды И. Ньютон 1667 жылы ашты. 1665 жылы 23-жасында Ньютон Айды орбитада ұстап тұратын күш, Жерге алманың құлауына септігін тигізетін күш табиғатына ұқсас екендігін болжап айтты. Оның болжамы бойынша Әлемдегі барлық денелер арасында массалар центрін жалғастыратын түзу бойымен тартылыс (гравитациялық күштер) күштері әсер етеді.

(G)Симмулятормен жұмыс

https://phet.colorado.edu/sims/html/gravity-force-lab/latest/gravity-force-lab_en.html

Айдың центрге тартқыш үдеуі

Екі үдеудің де мәнінің тең болуы заңның дұрыстығын көрсетті:

1678 ж. Ньютон механиканың негізгі заңдары болып табылатын бүкіләлемдік тартылыс заңын жазды:

Екі дене бір-біріне массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал, ал арақашықтықтарының квадратына кері пропорционал күшпен тартылады,

мұндағы m1 және m2 – өзара әрекеттесуші екі дененің массасы, r – денелердің арақашықтығы, G – гравитациялық тұрақтылық (латынша gravitas – ауырлық деген сөзді білдіреді).

Табиғаттағы көптеген құбылыстар бүкіләлемдік тартылыс заңымен түсіндіріледі

Күн жүйесіндегі ғаламшарлар қозғалысы

Жердің жасанды серігінің қозғалыстары

Баллистикалық зымырандардың ұшу траекториясы

Жерге жақын денелердің қозғалысы

Денелердің жерге құлауы

Тасу және қайту

Сарқырамалар

Қол сөмкесінің ауырлығы

Жер атмосферасының болуы т.б

Генри Кавендиш

10. 10. 1731 — 24. 02. 1810

1798 ж. гравитациялық тұрақты ағылшын физигі

Генри Кавендиштің иірілмелі таразысының көмегімен

өлшенді.

Кавендиш тәжірибесі

Гравитациялық әреттесу

Н – жіңішке жіп

L – екіметрлік өзекше

m – қорғасын шар(диаметрі 5см, массасы 775г)

M – қорғасын шар(диаметрі 20см, массасы 49,5кг)

r – үлкен және кіші шарлардың арақашықтығы

Иірілмелі таразы

G – гравитациялық тұрақты, оның сандық мәні, массалары белгілі денелердің бір-біріне тартылатын күшін өлшеу жолымен анықталады.

Физикалық мағынасы:массалары 1 кг, бір-бірінен 1 м қашықтықта орналасқан 2 дене өзара F=6,67 10 -11 Н күшпен тартылады.

G=6,67 10 -11 Н м2 /кг 2

Барлық денелер жер бетіне тартылыс әрекетінен, еркін түсу үдеуімен қозғала отырып құлайды

Гравитациялық тұрақтының физикалық мағынасы

F = gm

Бүкіләлемдік тартылыс заңының қолданылу шегі

Бүкіләлемдік тартылыс заңын сипаттайтын формуладан шығатын есептеулер үш жағдай үшін нақты болып табылады:

Екі денеде шардың пішінінде және олар біртекті болғанда.

Денелердің өлшемдері олардың арасындағы қашықтықпен салыстырғанда ескерілмейтіндей болғанда

Бір дене пішіні шар тәріздес және оның өлшемі кез келген пішіндегі екінші дененің өлшемінен бірнеше есе үлкен болғанда.

Гравитациялық өрістің кернеулігін графиктік бейнелеу

Өрістің кез келген нүктесіне қатысты жүргізілген сызық осы нүктеге орналасқан денеге әсер ететін тартылыс күшінің бағытын көрсетеді, осы сызықтарды гравитациялық өрістің күш сызықтары деп атайды. Күш сызықтары күштің бағытын көрсетеді. Өріс кернеулігі артқан сайын күш сызықтарының қоюлығы да артады.

Гравитациялық өрістің кернеулігі өрістің күштік сипатын береді.

Ол қандай шама болуы мүмкін?

Гравитациялық өрістің кернеулігі(g)

Кернеулік – өрістің векторлық сипаттамасы, ол ( m > 0 болғандықтан) тартылыс күшімен F бір бағыттас   – яғни массасы М – осы өрісті туғызатын дене жаққа бағытталады. Сан мәні бойынша кернеулік өрістің осы нүктесіне орналасқан бірлік массалы нүктелік «сынақ» денеге әсер етуші күшке тең. Кернеуліктің өлшем бірлігі ХБЖ-де үдеу бірлігімен сәйкес келеді - Н/кг = м/с2

Жер бетінде: g = 9.81 Н/кг

Ай бетінде: g = 1.6 Н/кг

М нүктелік масса тудырған гравитациялық өрісті қарастырайық. g  кернеулік векторы кез келген нүктеде өрісті тудырушы М массаға бағытталады және шамасы бойынша бүкіләлемдік тартылыс заңынан:

Гравитациялық өрістің кернеулігі

Кез келген дене (мысалы, Жер) өзінің айналасында күштік өрісті- тартылу өрісін тудырады. Кез келген нүктедегі осы өрістің кернеулігі осы нүктеде орналасқан басқа денеге әсер ететін күшті сипаттайды.

Мына жағдайда өріс кернеулігі неге тең?

Кестені толтырыңыз:

Жаңа сабақты бекіту сұрақтары:

Есептер шығару:

Массасы 1 кг шар жерге қандай күшпен тартылады:Жердің массасы 61024кг, шардың массасы 1 кг, олардың центрлерінің ара қашықтығы жер радиусына 6,4106м-ге тең. Жер мен оның үстінде жатқан шардың арасындағы тартылыс күшін есепте.

2. Массалары 1000кг екі дене арасы қандай болғанда

әсерлесу күші 6,67*10-9Н-ға тең болады?

3. Жер радиусының жартысындай биіктікте еркін түсу үдеуі қандай болады?

4. Меркурий планетасының орташа радиусы 2420 км, ал еркін түсу үдеуі 3,72 м/с2м. Меркурийдің массасын анықтаңдар.

5. Шолпанның орташа тығыздығы 5200кг/м3, ал планетаның радиусы 6100 км. Шолпан бетіндегі еркін түсу үдеуін табыңдар.

Үйге тапсырма:

Бүкіләлемдік тартылыс заңын оқу.

9-сынып есептер жинағы 12,13-жаттығу