Закон всемирного тяготения. Формула. Основные понятия

Закон всемирного тяготения был открыт Исааком Ньютоном еще в 17 веке. Согласно этому закону существует сила притяжения между материальными телами. При этом величина этой силы никак не зависит от физических свойств тел, и их химического состава. Также на силу притяжения между телами не влияют среда, в которой они находятся и наличие или отсутствие движения тел относительно друг друга или в окружающей среде.

Формулируется закон всемирного тяготения так: два материальных объекта притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Сила притяжения направлена вдоль прямой, которая соединяет тела. Также в формуле присутствует так называемая гравитационная постоянная. Эта постоянная равна силе притяжения возникающей между двумя материальными точками, которые находятся на расстоянии в один метр и обладают массой в один килограмм.

Силу тяготения нескольких материальных точек можно представить как геометрическую сумму сил создаваемых каждой точкой в отдельности. Из этого следует, что закон всемирного тяготения применим не только к материальным точкам, но и к материальным телам любой формы. То есть тело можно представить в виде суммы некоторого количества материальных точек. К примеру, если взять шар то сила гравитационного взаимодействия будет точно такая же, как и у материальной точки, если расстояние измерять от центра шара.

Гравитационную постоянную можно определить из того же закона всемирного тяготения. Вся сложность состоит в том, что силы притяжения между телами достаточно малы. И чтобы их измерить, нужны достаточно тонкие инструменты. К примеру, сила взаимодействия между объектами массой 50 Кг составляет одну миллиардную Ньютона. Тем не менее, Кавендиш всё-таки провел эксперимент по установлению гравитационной постоянной.

Суть эксперимента заключается в том что: на стержень длинной в 2 метра были надеты два небольших шара диаметром в 5 см. Этот стержень был подвешен на тонкой нити. Напротив небольших шаров закреплялись более тяжёлые и более крупные шары диаметром в 20 см. Вся эта система называется крутильные весы. Движению шаров подвешенных на нити препятствует только упругость нити. В подвешенном состоянии маленькие шары начинали притягиваться к большим, что в свою очередь доказывало существование гравитационных сил.