blank

Сила тяжести. Зависимость силы тяжести от высоты h над поверхностью планеты радиусом R0

Целью данной статьи является подготовка к ЕГЭ по физике, мы займёмся изучением вышеперечисленных тем раздела динамики.

Сила тяжести. Зависимость силы тяжести от высоты h над поверхностью планеты радиусом R0

Силой тяжести является сила притяжения тел к нашей планете.

Рассмотрим характеристики силы тяжести:

— Точкой приложения является центр массы тела;

— Сила тяжести направлена к центру Земли;

— Модуль силы тяжести определяют в соответствии с формулой: F тяж = gm, при этом, g = 9,8 м / с^2 – ускорение свободного падения, m – масса тела.

Сила тяжести является случаем из закона гравитационного взаимодействия, исходя из этого, ускорение свободного падения вычисляют по следующей формуле:

g = G * M3 / R3^2 = 9,8 м / с^2, здесь: g – является ускорением свободного падения, измеряется в м / с^2, G – гравитационной постоянной, обозначается в Нм^2 / кг^2, M3 – массой земли, в килограммах, R3 – радиусом Земли.

blank

Рассмотрим примеры решения задач.

  1. Масса тела равна четырём килограммам. Нужно найти его силу тяжести (F).

Решение:

m = 4 кг, g = 9,8 Н / кг. Применяем следующую формулу: F тяж = gm. Подставляем в формулу значение массы: F тяж = 9,8 Н / кг * 4 кг = 40 Н.

Ответ: сила тяжести предмета равна 40 Н.

  1. Объём воды равен 3 дм^3.

Найти: её вес (Р).

Решение: V = 3 дм^3 = 0,003 м^3, g = 9,8 Н / кг.

Для нахождения веса воды, применяем формулу: Р = mg. Массу воды мы сможем определить при известной плотности воды.

M = p * М.

Найдём массу воды: m = 1000 кг / м^3 * 0,003 м^3 = 3 кг.

Далее находим вес воды: Р = 3 кг * 9,8 Н / кг = 29,4 Н.

Ответ: вес воды равен 29,4 Н

Сделаем выводы по данной теме:

— Ускорение свободного падения зависит от массы космического объекта;

— Ускорение свободного падения будет меньше, если расстояние до объекта будет большим.

Переходим к рассмотрению второй темы. Тема, касающаяся движения небесных тел, а также космической скорости обычно встречается в задании № 24 ЕГЭ по физике, сначала рассмотрим определения темы, далее – перейдём к решению задач.

Движение небесных тел и их искусственных спутников. Первая космическая скорость. Вторая космическая скорость.

blank

Искусственным спутником Земли является космический аппарат, который вращается вокруг нашей планеты по орбите, называемой гелиоцентрической.

Для того, чтобы осуществлять движение по орбите вокруг планеты, у спутника должна быть определённая скорость, которая равна либо больше первой космической скорости. Спутник летает на большом расстоянии, обычно оно составляет сотни тысяч километров. Период вращения спутника по орбите составляет от нескольких часов до нескольких лет. Особое внимание уделяют спутникам, находящимся на геостационарной орбите. Это обусловлено тем, что они вращаются на протяжении одних суток.

Первой космической скорость (её также называют круговой с) является скорость, необходимую для объекта, не имеющего двигатель. Такой вид скорости является минимальным, при ней движущееся в горизонтальном направлении тело, не будет падать, оно будет продолжать движение по орбите.

Формула для определения этой скорости: U1 = √G * (M / R).

Второй космической скоростью (её также называют параболической либо скоростью убегания) является минимальная скорость, необходимая для объекта. Считают, что после того, как тело приобретёт эту скорость, оно перестаёт получать негравитационное ускорение.

Формула для нахождения данной скорости = √2G * (M / R).

Решим задачи по этой теме.

  1. Масса Солнца равна 2 * 1030 кг, его диаметр= 1,4 * 109 м.

Найти: первую космическую скорость Солнца.

Решение: известно, что спутник движется в соответствии с силой тяготения. Применяем второй закон Ньютона, получается: mv1^2 / Rc = G mM / Rc^2.

Далее: u1 = √ GM / Rc = 437 км / с.

Ответ: первая космическая скорость Солнца приблизительно равна 437 км /с.

  1. Период обращения Сатурна вокруг Солнца составляет 29,5 лет. Масса Солнца составляет 2 * 1030 кг.

Найти: расстояние от Сатурна до Солнца (расстояние должно быть средним).

Решение: известно, что рассматриваемая планета движется по орбите Солнца. Используем второй закон Ньютона: mv^2 / r = G mMc / r^2, здесь: m – является массой Сатурна, r – расстоянием от планеты Сатурн к Солнцу, Мс – масса Солнца.

Период обращения Сатурна вычислим по формуле: Т = 2пr / u, получается: u = 2 пr / T.

Подставляем выражение в уравнение, получается: (2пr / T)^2 = G Mc / r.

Находим расстояние от Сатурна до Солнца: r = 3 √ GM cT^2 / 4п^2 = 1,42 * 10^12 м.

Ответ: 1,42 * 10^12 м.

В ходе подготовке к экзамену рекомендуем просмотреть демонстрационные варианты ЕГЭ по физике, так вы сможете понять примерную формулировку и тему заданий.

Сила трения. Сухое трение. Сила трения покоя. Коэффициент трения.

blank

Переходим к рассмотрению следующей темы – сила трения, сухое трение.

Трение определяют как один из видов взаимодействия среди тел.

Внешним является трение, в ходе которого тела взаимодействуют с помощью своих поверхностей.

Внутренним трением называют движущиеся жидкости и газы.

У силы трения существуют определённые характеристики:

— Направление силы трения – противоположная сторона равнодействующей силы;

— Точкой приложения силы трения располагается на плоскости поверхностей, которые соприкасаются;

— Существует определённая формула, по которой находят модуль силы трения: F mp = μN, здесь: F mp – является силой трения скольжения, μ – коэффициентом трения, N – силой реакции опоры.

N – рассматривают, как силу, реагирующую с опорой на вес тела, а также одну из видов сил. Коэффициент трения находят в соответствующих таблицах.

Сила трения скольжения.

Сухим трением является взаимодействие, которое возникает при касании тел, при этом, между данными телами не должно быть газов и жидкостей.

Существуют несколько видов сухого трения:

— Скольжение;

— Покоя;

— Качения.

Силой трения покоя называют силу, препятствующую движению тел. Эту силу принять считать наибольшей.

Сила трения скольжения появляется в момент преодоления силы покоя. При этом коэффициенты силы трения должны уменьшаться. Для беспрепятственного скольжения следует полировать поверхность. Следует иметь в виду, что при полном устранении неровностей поверхности, коэффициент трения будет возрастать (это происходит по причине сближения молекул тела).

Сила трения качения является наиболее малой по сравнению с другими видами сил. Примером является тумба на колёсах, её горазда легче передвинуть, чем тумбу на опоре.

Существует определённый коэффициент трения. Им является характеристика трения в качестве давления.

Коэффициент трения находят по формуле: F tr = μN.

Коэффициент не имеет зависимости от площадей поверхностей, которые соприкасаются.

В некоторых случаях коэффициент трения заменяют углом трения.

Рассмотрим задачу по данной теме.

Бревно, у которого масса составляет пять килограммов, скользит по поверхности, являющейся горизонтальной. Известно, что сила трения скольжения = 20Н.

Найти: силу трения, при условии, что масса бревна будет меньше в два раза.

Решение: F mp = μN. N = mg. N1 = mg / 2 = N / 2, далее: F mp1 = F mp / 2 = 20 Н / 2 = 10 Н.

Ответ: сила трения равна 10 Н.

Рассмотрим ещё одну небольшую тему, встречающую в разделе динамики ЕГЭ по физике, это тема давления.

Давление

Давлением называют силу, которая приходится на определённую площадь поверхности.

Давление измеряется в Паскалях. Давление принято измерять в миллиметрах ртутного столба, а большое давление – в атмосферах или барах. Относительным атмосферным давлением считают 10^5 Па, или 760 миллиметров ртутного столба.

Таким образом, мы завершили рассмотрение тем из раздела динамики, встречающиеся в КИМах ЕГЭ по физике, изучили основные определения, характеристики, а также решили задачи.

Оставить Комментарий