Теорія:

Від чого залежить сила взаємного притягання між небесними тілами?
Чи тільки небесні тіла можуть взаємодіяти?
Гравітаційна взаємодія — взаємодія, яка є властивою всім тілам у Всесвіті й виявляється в їхньому взаємному притяганні одне до одного.
Гравітаційна взаємодія здійснюється за допомогою особливого виду матерії — гравітаційного поля (існує навколо будь-якого тіла: зорі, планети, людини, книжки, молекули, атома).
До \(XVII\) ст. вчені вважали, що тільки Земля має особливу властивість притягувати до себе всі тіла, що перебувають поблизу її поверхні. У \(1667\) р. Ньютон висловив дивне для тих часів твердження, що між усіма тілами діють сили взаємного притягання та сформулював закон всесвітнього тяжіння.
 
Закон всесвітнього тяжіння:
Між будь-якими двома тілами діють сили гравітаційного притягання, які прямо пропорційні добутку мас цих тіл і обернено пропорційні квадрату відстані між ними.
147.jpg
 
148.jpg, де
 
G — гравітаційна стала
 
Гравітаційну сталу вперше виміряв англійський учений Генрі Кавендіш у \(1798\) р. за допомогою крутильних терезів:
 
149.jpg
 
Гравітаційна стала чисельно дорівнює силі, з якою дві матеріальні точки масою \(1 \)кг кожна взаємодіють на відстані \(1\) м одна від одної.
 
Завдяки закону всесвітнього тяжіння:
- описують рух природних і штучних тіл у Сонячній системі;
- описують рух подвійних зір, зоряних скупчень;
- обчислюють маси небесних тіл;
- визначають характер руху небесних тіл, будову, еволюцію.
Сила тяжіння 15014.jpg — сила, з якою Земля (або інше астрономічне тіло) притягує до себе тіла, що перебувають на її поверхні або поблизу неї.
 
151.jpg або 152.jpg, де
 
153.jpg — гравітаційна стала;
 
154.jpg — маса тіла;
 
155.jpg — маса Землі;
 
156.jpg — відстань від центра Землі до тіла.
Вільне падіння — це рух тіла лише під дією сили тяжіння (за умови, що опір повітря незначний і на тіло не діють інші сили).
Прискорення вільного падіння можна визначити, застосувавши другий закон Ньютона:
157.jpg
 
Як і сила тяжіння, прискорення вільного падіння завжди напрямлене вертикально вниз (158.jpg) незалежно від того, в якому напрямку рухається тіло.
 
Маємо дві формули для визначення модуля сили тяжіння:
 
159.jpg і 160.jpg
 
Отже,
 
161.jpg
 
Звідси
 
163.jpg
 
Аналіз останньої формули:
1. Прискорення вільного падіння не залежить від маси тіла (довів Ґ. Ґалілей).
2. Прискорення вільного падіння зменшується в разі збільшення висоти h тіла над поверхнею Землі, причому помітна зміна відбувається, якщо h становить десятки й сотні кілометрів (на висоті \(h = 100 км\) прискорення вільного падіння зменшиться лише на \(0,3\)мс2).
3. Якщо тіло перебуває на поверхні Землі \((h =0) \)або на висоті кількох кілометрів \((\)164.jpg\()\):
 
166.jpg
 
Через обертання Землі, а також через те, що форма Землі — еліпсоїд (екваторіальний радіус Землі більший за полярний на \(21 км\)), прискорення вільного падіння залежить від географічної широти місцевості.
Джерела:
1. Фізика : підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова, О. О. Кірюхіна] ; за ред. В. Г. Бар’яхтара С. О. Довгого. — Харків : Вид-во «Ранок», 2017. — 272 с. : іл., фот.
2. Фізика : підруч. для 9-го кл. загальноосвіт. навч. закл. / В.Д. Сиротюк. — Київ : Генеза, 2017. — 248 с. : іл.
3. Фізика : підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закладів / Т. М. Засєкіна, Д. О. Засєкін. — К. : УОВЦ «Оріон», 2017. — 272 с. : іл.
4. https://www.fizikanova.com.ua