Закон всемирного тяготения

Суть закона

Закон всемирного тяготения открыл Исаак Ньютон около 1666 года, а опубликовал в 1687 году.

Простыми словами закон звучит так: любые два тела во Вселенной притягиваются друг к другу. Чем больше масса этих тел — тем сильнее притяжение. Чем дальше они находятся друг от друга — тем слабее притяжение, причём ослабление происходит очень быстро (пропорционально квадрату расстояния).

Ключевые понятия

• Сила притяжения — это то, с какой «мощностью» два объекта тянут друг друга. Измеряется в ньютонах.
• Гравитационная постоянная — особое число, которое показывает, насколько сильна сама по себе гравитация в нашей Вселенной. Оно очень маленькое, поэтому мы не чувствуем притяжения между обычными предметами. Заметное притяжение возникает только когда хотя бы одно из тел очень массивное — например, планета или звезда.
• Массы тел — сколько «вещества» содержится в каждом из притягивающихся объектов. Чем больше массы, тем сильнее притяжение между ними.
• Расстояние между центрами тел — важно измерять именно от центра одного тела до центра другого. Например, для Земли и яблока — от центра Земли до центра яблока.

Кто измерил силу гравитации?

Ньютон открыл сам закон, но не знал точного значения гравитационной постоянной. Впервые её измерил Генри Кавендиш в 1798 году с помощью очень точных крутильных весов — прибора, который улавливает крошечные силы притяжения между свинцовыми шарами.

Когда закон работает точно?

Закон всемирного тяготения в классической форме даёт точный результат в трёх случаях:

1. Тела очень далеко друг от друга. Если расстояние между ними настолько велико, что размерами самих тел можно пренебречь (например, Земля и Марс).
2. Тела имеют форму шара. Если оба объекта близки к идеальной сферической форме (как планеты и звёзды), закон работает отлично.
3. Одно тело — маленький объект, второе — большой шар. Например, искусственный спутник и Земля. В этом случае можно считать, что маленький объект притягивается к центру большого шара.

Важные следствия закона

• Взаимность притяжения. Земля притягивает вас, но и вы притягиваете Землю с точно такой же силой. Просто из‑за огромной массы Земли её движение из‑за этого притяжения незаметно.
• Ускорение свободного падения. На поверхности планеты сила тяжести зависит от массы планеты и её размера (радиуса). Чем дальше от центра планеты (например, высоко в горах или на орбите), тем слабее сила тяжести.
• Космические скорости. Благодаря этому закону учёные рассчитывают:
  • первую космическую скорость — чтобы запустить спутник на орбиту планеты;
  • вторую космическую скорость — чтобы космический корабль смог покинуть гравитационное поле планеты и отправиться к другим мирам.
• Приливы и отливы. Гравитационное притяжение Луны (и в меньшей степени Солнца) вызывает приливы и отливы в океанах Земли.
• Движение планет. Закон объясняет, почему планеты вращаются вокруг Солнца и спутники — вокруг планет.

---

Краткий итог

Закон всемирного тяготения Ньютона — это фундаментальный закон природы. Он объясняет, почему предметы падают на землю, почему Луна не улетает от Земли, почему планеты движутся по своим орбитам. Этот закон позволяет предсказывать движение небесных тел, запускать спутники и отправлять космические аппараты к другим планетам.