Гравитационни сили

Гравитационни сили

Дейност 1. Маса и тегло на телата

 

Запознайте се с текстовата информация по-долу:

 

Масата (m) е количеството материя в дадено тяло. Колкото повече вещество се съдържа в едно тяло, толкова неговата маса е по-голяма. Измерва се в грамове и килограми. Тя е постоянна величина и не се променя в зависимост от местоположението. Например, предмет с маса 1 килограм на Земята, ще има същата маса и на Луната и на всяко друго място в космоса. Колкото по-голяма е масата на едно тяло, толкова по-голяма сила е необходима, за да го ускорим или да го спрем.

Теглото (G) е физична величина, определяща силата на тежестта (гравитационна сила), с която едно тяло с дадена маса е привлечено към центъра на друго с по-голяма маса. Теглото на всеки обект представлява масата на обекта и силата на гравитацията, която действа върху обекта. Или, казано с други думи, теглото е мярка за гравитационната сила, действаща върху обекта. Теглото е сила и затова се измерва в нютони (N).

За разлика от масата, теглото не е постоянна величина и може да варира в зависимост от това къде се намира дадено тяло във Вселената, т.е. то зависи от силата на гравитационното поле. Например, едно и също тяло ще тежи по-малко на Луната, отколкото на Земята, защото гравитацията (g) на Луната е по-слаба от тази на Земята.

Масата и теглото са две различни, но свързани понятия. Според втория закон на Нютон теглото е пропорционално на масата на тялото и на ускорението на свободното падане (g) и се изразява чрез формулата G = m.g

Това означава, че колкото по-голяма е масата на едно тяло, толкова по-голямо е неговото тегло при дадено ускорение на свободното падане.

Пример: За да изясним разликата между маса и тегло, нека разгледаме астронавт, който скоро отива на мисия до Луната. Докато астронавтът все още е на Земята, измерената му маса е 100 кг. При гравитация на Земята 9,8 m/s², теглото на астронавта ще бъде 980 N.

След кацането на Луната масата на астронавта все още ще бъде 100 кг. Гравитационното ускорение на Луната обаче е само 1,6 m/s², така че теглото на астронавта ще бъде 162 N.

 

Въпроси и задачи за изпълнение

Всяко тяло от нашата Слънчева система има различна маса, различен радиус (т.е. размер). Следователно на повърхността на всяко тяло има различно гравитационно ускорение.

 

  1. Разгледайте снимките и таблицата, в която са представени данни за различните планети от нашата Слънчева система.

Източник: https://k8schoollessons.com/wp-content/uploads/2013/05/solar-system.jpg

 

Източник: https://www.pixelstalk.net/wp-content/uploads/2016/08/3D-Solar-System-Wallpaper-620×467.jpg

 

маса

m (kg)

 радиус

r (km)

 гравитационно ускорение

g (m/s2)

тегло на даден човек

G (N)
Луна 7,342 . 1022 1 737 1,62 129,85
Меркурий 3,301 . 10 23 2 440 3,7 296,0
Венера 4,8675 . 1024 6 052 8,87 709,6
Земя 5,9742 . 1024 6 378 9,81 784,8
Марс 6,4171 . 1023 3 390 3,72 297,6
Юпитер 1,8982 . 1027 69 911 24,79
Сатурн 5,6834 . 1026 58 232 10,44 835,2
Уран 8,6810 . 1025 25 362 8,87 709,6
Нептун 1,024 . 1026 24 622 11,15 892,0

 

  1. Въз основа на данните в таблицата отговорете на зададените въпроси и решете задачите.

Въпроси и задачи:

    1. Коя планета от Слънчевата система има най-голяма маса?
    2. Коя планета от Слънчевата система има най-малка маса?
    3. Коя е най-голямата планета от Слънчевата система?
    4. Коя е най-малката планета от Слънчевата система?
    5. Кое тяло има най-малкото гравитационно ускорение на повърхността?
    6. Кое тяло има най-голямо гравитационно ускорение на повърхността?
    7. Колко пъти по-малко е гравитационното ускорение на повърхността на Луната?
    8. Изчислете теглото на човек върху повърхността на Юпитер.
    9. Обсъдете влиянието на масата на едно тяло върху големината на гравитационното ускорение на повърхността му.

 

  1. Изпълнете интерактивното упражнение: