ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Grawitacja i elementy astronomiiklasa 1 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/1/fizyka/prawo-powszechnego-ciazenia/

Fizyka · Grawitacja i elementy astronomii · kl. 1

Prawo powszechnego ciążenia

Jabłko spada na Ziemię, a Księżyc krąży wokół niej. Newton zauważył, że to ta sama siła. Każde dwa ciała mające masę się przyciągają, tylko zwykle tego nie czujesz.

ok. 4 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Prawo powszechnego ciążenia

  • Oznaczenia: F – siła grawitacji [N]; G – stała grawitacji, G ≈ 6,67·10−⁠11 N·m²/kg²; m₁, m₂ – masy ciał [kg]; r – odległość między środkami ciał [m].
Zapamiętaj

F = G · m₁ · m₂ przez r2. Wzór dotyczy ciał punktowych i kulistych. Siła rośnie z iloczynem mas, a maleje z kwadratem odległości.

FFm1m2rF = G · m₁ · m₂ / r²
Dwa ciała przyciągają się siłami o równych wartościach i przeciwnych zwrotach
  • Dwa razy dalej to cztery razy słabsze przyciąganie, trzy razy dalej to dziewięć razy słabsze.
  • Siły są wzajemne (III zasada dynamiki): Ziemia ciągnie jabłko tak samo mocno, jak jabłko Ziemię. Skutki są różne, bo masy są różne.
r [R]F1234F₀F₀/4F₀/9F₀/16F ~ 1/r²
Siła grawitacji maleje jak 1/r²
  • Stała G jest bardzo mała. Dwie osoby po 60 kg w odległości 1 m przyciągają się siłą ok. 2,4·10−⁠7 N. Niczego nie poczujesz.
  • Dla Ziemi i Księżyca (m₁ = 5,97·1024 kg, m₂ = 7,35·1022 kg, r = 3,84·108 m): F = G · m₁ · m₂ przez r2 ≈ 2,0·1020 N.

2Ciężar to też grawitacja

  • Siła ciężkości ciała przy powierzchni Ziemi to szczególny przypadek tej siły (pomijamy wpływ obrotu Ziemi): m · g = G · M · m przez R2 (M – masa Ziemi [kg], R – jej promień [m], m – masa ciała [kg], g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]).
  • Masa ciała m występuje po obu stronach, więc się skraca. Dlatego w próżni lekka i ciężka kulka spadają z tym samym przyspieszeniem. Grawitacja jest przyczyną spadania ciał.
  • Wzór na samo g (g = GM/R²) i obliczenia g na innych planetach to zakres rozszerzony (temat o przyspieszeniu grawitacyjnym).
Sprawdź, czy rozumiesz

Od czego zależy siła grawitacji między dwoma ciałami?

3Przykład: wysoko nad Ziemią

  • Dane: uczeń 60 kg, na powierzchni jego ciężar F₁ = m · g = 60 · 9,81 N ≈ 589 N. Wznosimy go na wysokość h = R (promień Ziemi).
  • Wzór: F ~ 1 przez r2, odległość liczymy od środka Ziemi: r = R + h.
  • Obliczenia: r = R + R = 2R, więc F₂ = F₁ przez 22 = 589 N przez 4 ≈ 147 N.
  • Odpowiedź: siła maleje 4 razy, do ok. 147 N. Masa ucznia się nie zmienia.
Uwaga na błąd

Wstawianie do wzoru wysokości nad powierzchnią zamiast odległości od środka planety. Odległość to r = R + h.

✎Ściąga: Prawo powszechnego ciążenia

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • F = G · m₁ · m₂ przez r2. Wzór dotyczy ciał punktowych i kulistych. Siła rośnie z iloczynem mas, a maleje z kwadratem odległości.
  • Oznaczenia: F – siła grawitacji [N]; G – stała grawitacji, G ≈ 6,67·10−⁠11 N·m²/kg²; m₁, m₂ – masy ciał [kg]; r – odległość między środkami ciał [m].
  • Dane: uczeń 60 kg, na powierzchni jego ciężar F₁ = m · g = 60 · 9,81 N ≈ 589 N. Wznosimy go na wysokość h = R (promień Ziemi).
  • Wzór: F ~ 1 przez r2, odległość liczymy od środka Ziemi: r = R + h.
  • Obliczenia: r = R + R = 2R, więc F₂ = F₁ przez 22 = 589 N przez 4 ≈ 147 N.
  • Odpowiedź: siła maleje 4 razy, do ok. 147 N. Masa ucznia się nie zmienia.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Od czego zależy siła grawitacji między dwoma ciałami?

    1. ATylko od odległości między nimi
    2. BTylko od większej z mas
    3. COd iloczynu ich mas i kwadratu odległości między środkami
    4. DOd sumy mas
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Od iloczynu ich mas i kwadratu odległości między środkami – F = G · m₁m₂/r². Rośnie z iloczynem mas, maleje z kwadratem odległości.

  2. Jak zmieni się siła grawitacji, gdy odległość między ciałami wzrośnie 3 razy?

    1. AZmaleje 6 razy
    2. BZmaleje 3 razy
    3. CWzrośnie 9 razy
    4. DZmaleje 9 razy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Zmaleje 9 razy – F ~ 1/r², więc trzy razy większa odległość to dziewięć razy mniejsza siła.

  3. Jak zmieni się siła grawitacji, gdy masa jednego z ciał wzrośnie 2 razy (odległość bez zmian)?

    1. AZmaleje 2 razy
    2. BWzrośnie 4 razy
    3. CNie zmieni się
    4. DWzrośnie 2 razy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Wzrośnie 2 razy – F jest wprost proporcjonalna do iloczynu mas.

  4. Z jaką siłą Ziemia przyciąga jabłko, a z jaką jabłko Ziemię?

    1. AJabłko w ogóle nie przyciąga Ziemi
    2. BZ siłami o równych wartościach
    3. CJabłko mocniej
    4. DZiemia mocniej
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Z siłami o równych wartościach – To para sił z III zasady dynamiki: równe wartości i przeciwne zwroty. Skutki różnią się z powodu mas.

  5. Co oznacza r we wzorze F = G·m₁m₂/r² dla Ziemi i satelity?

    1. AOdległość między środkami obu ciał
    2. BPromień satelity
    3. CPromień Ziemi
    4. DWysokość satelity nad powierzchnią
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Odległość między środkami obu ciał – Dla ciał kulistych r liczy się między ich środkami, czyli r = R + h.

  6. Jak zmieni się ciężar człowieka na wysokości równej promieniowi Ziemi nad powierzchnią?

    1. AZmaleje 9 razy
    2. BNie zmieni się
    3. CZmaleje 2 razy
    4. DZmaleje 4 razy
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Zmaleje 4 razy – r = 2R, więc F maleje 2² = 4 razy.

  7. Dlaczego w próżni piórko i kamień spadają tak samo?

    1. APiórko jest cięższe niż się wydaje
    2. BMasa ciała skraca się w równaniu m·g = G·M·m/R²
    3. CW próżni nie ma grawitacji
    4. DNa kamień działa mniejsza siła
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Masa ciała skraca się w równaniu m·g = G·M·m/R² – Przyspieszenie swobodnego spadku nie zależy od masy spadającego ciała.

  8. Dlaczego nie czujesz przyciągania grawitacyjnego między dwiema osobami?

    1. ABo grawitacja działa tylko na planety
    2. BBo powietrze ekranuje grawitację
    3. CBo ludzie się nie przyciągają
    4. DBo G jest bardzo małe, a masy niewielkie
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Bo G jest bardzo małe, a masy niewielkie – Dla 2 osób po 60 kg w odległości 1 m siła wynosi ok. 2,4·10−⁠7 N, czyli praktycznie nic.

Cały dział „Grawitacja i elementy astronomii”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 1

Badania w fizycePomiary i niepewność pomiarowaNiepewności pomiarowe i dopasowanie prostejWielkości wektorowe i skalarneAnaliza danych i wykresyNarzędzia matematyczne w fizyceRachunek wektorowy i trygonometriaPodstawowe pojęcia kinematykiPrędkośćRównanie ruchu i ruch względnyPrzyspieszenieRuch jednostajny prostoliniowyRuch prostoliniowy zmiennyRuch zmienny – wykresy a(t), zadania i przyspieszenie w ruchu krzywoliniowymRuch po okręguPrędkość kątowa i ruch po okręgu ze zmienną prędkościąRzut poziomy i rzut ukośnyDoświadczenia z kinematykiSiła i jej cechyRodzaje siłUkłady nieinercjalne i siły bezwładnościZasady dynamiki NewtonaTarcieRównia pochyła i zadania z tarciemSiła dośrodkowaDynamika ruchu po okręguDoświadczenia z dynamikiPraca mechanicznaMocEnergia mechaniczna i jej zasada zachowaniaPraca siły zmiennej, twierdzenie o pracy i energiiMoc w ruchu i sprawność urządzeńPęd, zasada zachowania pędu i zderzeniaDoświadczenia: praca, moc, energiaCiśnienieSiła wyporu i prawo ArchimedesaCiśnienie całkowite, naczynia połączone i pływanie ciałDoświadczenia z hydrostatykiPrzyspieszenie grawitacyjne i prawa KepleraUkład Słoneczny, Galaktyka i WszechświatPrędkości kosmiczne i ruch satelitówSatelity, nieważkość i przeciążenieBryła sztywna i moment siłyMoment bezwładności i dynamika ruchu obrotowegoEnergia kinetyczna ruchu obrotowegoPlanowanie doświadczeńPrzeprowadzanie pomiarówAnaliza wynikówWybrane doświadczenia w klasie 1Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego wahadłem