Бүкіл әлемдік тартылыс заңы орындалатын жағдайлар
Бүкіләлемдік тартылыс заңы
Бұл жазбада И. Ньютон тұжырымдаған бүкіләлемдік тартылыс заңының мәні, оның қолданылу шарттары және Г. Кавендиш анықтаған гравитациялық тұрақтының физикалық мағынасы қарастырылады.
Сабақтың мақсаттары
Оқу мақсаты
Бүкіләлемдік тартылыс заңының тұжырымдамасын меңгерту; И. Ньютонның ғылыми болжамын түсіндіру; Г. Кавендиш анықтаған гравитациялық тұрақтының сан мәнін, өлшем бірлігін және физикалық мағынасын ашу; заңның қандай жағдайларда орындалатынын нақтылау.
Дамытушылық мақсаты
Оқушылардың ғылыми дүниетанымын кеңейту, ой-өрісін дамыту және өз пікірін негіздеп айту дағдыларын жетілдіру.
Сабақ форматы мен ресурстар
- Сабақтың түрі
- Жаңа тақырыпты меңгерту және бекіту
- Әдіс-тәсілдер
- Түсіндіру, сұрақ-жауап, есеп шығару
- Пәнаралық байланыс
- Тарих, математика
- Құрал-жабдықтар
- Интерактив тақта, слайдтар, 9-сынып электронды оқулығы, И. Ньютон портреті
Сабақ барысы
- 1 Ұйымдастыру: сыныпты түгелдеу
- 2 Үй тапсырмасын тексеру
- 3 Жаңа тақырыпты түсіндіру
- 4 Бекіту (сұрақтар, есептер)
- 5 Үйге тапсырма беру
- 6 Қорытындылау
- 7 Бағалау
Үй тапсырмасын тексеруге арналған сұрақтар
- Динамика нені зерттейді?
- Динамиканың негізгі ұғымдары мен заңдарын атаңдар.
- Қандай санақ жүйесі инерциялық деп аталады?
- Күш нені сипаттайды?
- Күштің қандай түрлерін білесіңдер?
- Дененің массасы дегеніміз не?
- Ньютонның бірінші заңы қалай тұжырымдалады?
- Ньютонның екінші заңы қалай тұжырымдалады?
- Ньютонның үшінші заңы қалай тұжырымдалады?
Жаңа тақырыптың мазмұны
Біз Ньютон тұжырымдаған қозғалыстың үш заңымен және динамиканың негізгі ұғымдарымен таныстық. Бұл заңдар айналамыздағы көптеген механикалық қозғалыстарды сипаттауға мүмкіндік береді. Дегенмен Ньютонның екінші және үшінші заңдары инерциялық санақ жүйелерінде және салыстырмалы баяу қозғалыстарда дәл қолданылады.
Денелердің ерекше механикалық қасиеттерінің бірі — олардың өте алыс қашықтықтан бір-бірін тарту қабілеті. Кеңістікте де, Жерде де кез келген екі дененің арасында әсер ететін өзара тартылыс күшін бүкіләлемдік тартылыс күші немесе гравитациялық күш деп атайды. Бұл — табиғаттағы әмбебап күштердің бірі.
Ньютонның идеясы туралы
Аңыз бойынша, Ньютон алма ағашының көлеңкесінде отырып, алманың жерге құлауын бақылаған кезде табиғаттағы тартылыс туралы ойға келген. Бірақ ең маңыздысы — ол бұл құбылысты ғылыми түрде негіздеу үшін ұзақ жылдар бойы планеталардың Күнді айнала қозғалысын және Айдың Жерді айнала қозғалысын зерттеп, динамика заңдарын қолдана отырып тұжырым жасады.
Бүкіләлемдік тартылыс заңының тұжырымы
Екі дене бір-бірін массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және арақашықтықтың квадратына кері пропорционал күшпен тартады.
Формула
F = G · (m₁ · m₂) / R²
Белгілердің мағынасы
- F
- бүкіләлемдік тартылыс күші (Н)
- m₁, m₂
- денелердің массалары (кг)
- R
- денелер арасындағы арақашықтық (м)
- G
- гравитациялық тұрақты
Гравитациялық тұрақты: Кавендиш тәжірибесі
Гравитациялық тұрақтының сан мәнін зертханалық жағдайда алғаш рет 1798 жылы ағылшын ғалымы Генри Кавендиш өте сезімтал иірілмелі таразы көмегімен анықтады. Оның нәтижесі қазіргі өлшеулермен үйлеседі.
Сан мәні
G = 6.67 × 10⁻¹¹
Өлшем бірлігі
Н·м²/кг²
Әлемнің көптеген құбылыстарын осындай ықшам формуламен сипаттауға болады.
Заңның орындалу шарттары
Материялық нүктелер
Дене өлшемдері арақашықтықпен салыстырғанда өте кіші болғанда.
Біртекті сфералық денелер
Массасы көлем бойынша біркелкі таралған шар тәрізді денелер үшін.
Материялық нүкте + біртекті сфера
Көп есептерде денелердің бірін нүкте, екіншісін біртекті шар деп жуықтауға болады.
Неліктен күнделікті өмірде тартылысты байқамаймыз?
Гравитациялық тұрақтының сан мәні өте кіші болғандықтан, кішігірім денелер арасындағы тартылыс күші өте әлсіз болады. Сондықтан қоршаған заттардың өзара тартылысын күнделікті жағдайда айқын байқамаймыз.
Мысал
Орта салмақтағы екі адам 1 м қашықтықта тұрса, бір-бірін шамамен 0,03 мг күшпен тартады (өте аз мән).
Аспан денелері
Ал массалары өте үлкен денелер (мысалы, Жер мен Ай) арасында тартылыс күші орасан: F ≈ 2 × 10²⁰ Н.
Қолданылуы: аспан механикасы және ғарыш техникасы
Бүкіләлемдік тартылыс заңы Ньютонға аспан механикасының — планеталардың қозғалысы туралы ғылымның — негізін қалауға мүмкіндік берді. Осы заң арқылы аспан денелерінің орны мен қозғалысын өте жоғары дәлдікпен есептеуге болады. Қазіргі кезде заң Жердің жасанды серіктері мен планетааралық аппараттардың траекториясын есептеуде кең қолданылады.
Бекіту сұрақтары
- И. Ньютонның негізгі болжамы қандай болды?
- Бүкіләлемдік тартылыс заңы қалай тұжырымдалады?
- Бүкіләлемдік тартылыс заңы қандай жағдайларда орындалады?
Есептер
- Массасы 8 т ғарыш кемесі массасы 20 т орбиталық ғарыш бекетіне 100 м қашықтықта жақындайды. Олардың өзара тартылыс күші неге тең?
- Әрқайсысының массасы 3000 т болатын екі кеме бір-бірінен 2 км қашықтықта тұр. Олардың арасындағы тартылыс күші неге тең?
- Жер бетіндегі денеге әсер ететін тартылыс күші 36 Н. Жер бетінен R қашықтықтағы осы денеге әсер ететін тартылыс күші неге тең?
Үйге тапсырма
§15 оқу, 12-жаттығу орындау.
Баяндама: Г. Кавендиштің өмірі мен еңбектері.