Абсолютно на все тела во Вселенной действует волшебная сила, каким-то образом притягивающая их к Земле (точнее к ее ядру). Никуда не сбежать, нигде не укрыться от всеобъемлющего магического тяготения: планеты нашей Солнечной системы притягиваются не только к огромному Солнцу, но и друг к другу, все предметы, молекулы и мельчайшие атомы также взаимно притягиваются. известный даже маленьким детям, посвятив жизнь изучению этого явления, установил один из величайших законов — закон всемирного тяготения.

Что такое сила тяжести?

Определение и формула давно и многим известны. Напомним, сила тяжести — это определенная величина, одно из естественных проявлений всемирного тяготения, а именно: сила, с которой всякое тело неизменно притягивается к Земле.

Сила тяжести обозначается латинской буквой F тяж.

Сила тяжести: формула

Как вычислить направленную на определенное тело? Какие другие величины необходимо знать для того? Формула расчета силы тяжести довольно проста, ее изучают в 7-м классе общеобразовательной школы, в начале курса физики. Чтобы ее не просто выучить, но и понять, следует исходить из того, что сила тяжести, неизменно действующая на тело, прямо пропорциональна его количественной величине (массе).

Единица силы тяжести названа по имени великого ученого— Ньютон.

Всегда направлена строго вниз, к центру земного ядра, благодаря ее воздействию все тела равноускоренно падают вниз. Явления тяготения в повседневной жизни мы наблюдаем повсеместно и постоянно:

предметы, случайно или специально выпущенные из рук, обязательно падают вниз на Землю (или на любую препятствующую свободному падению поверхность);
запущенный в космос спутник не улетает от нашей планеты на неопределенное расстояние перпендикулярно вверх, а остается вращаться на орбите;
все реки текут с гор и не могут быть обращены вспять;
бывает, человек падает и травмируется;
на все поверхности садятся мельчайшие пылинки;
воздух сосредоточен у поверхности земли;
тяжело носить сумки;
из облаков и туч капает дождь, падает снег, град.

Наряду с понятием "сила тяжести" используется термин "вес тела". Если тело расположить на ровной горизонтальной поверхности, то его вес и сила тяжести численно равны, таким образом, эти два понятия часто подменяют, что совсем не правильно.

Ускорение свободного падения

Понятие "ускорение свободного падения" (иначе говоря, связано с термином "сила тяжести". Формула показывает: для того чтобы вычислить силу тяжести, нужно массу умножить на g (ускорение св. п.).

"g" = 9,8 Н/кг, это постоянная величина. Однако более точные измерения показывают, что из-за вращения Земли значение ускорения св. п. неодинаково и зависит от широты: на Северном полюсе оно = 9,832 Н/кг, а на знойном экваторе = 9,78 Н/кг. Получается, в разных местах планеты на тела, обладающие равной массой, направлена разная сила тяжести (формула же mg все равно остается неизменной). Для практических расчетов было принято решение на незначительные погрешности этой величины и пользоваться усредненным значением 9,8 Н/кг.

Пропорциональность такой величины, как сила тяжести (формула доказывает это), позволяет измерять вес предмета динамометром (похож на обычный бытовой бизмен). Обратите внимание, что прибор показывает только силу, так как для определения точной массы тела необходимо знать региональное значение "g".

Действует ли сила тяжести на любом (и близком, и далеком) расстоянии от земного центра? Ньютон выдвинул гипотезу, что она действует на тело даже при значительном удалении от Земли, но ее значение снижается обратно пропорционально квадрату расстояния от предмета до ядра Земли.

Гравитация в Солнечной системе

Есть ли Определение и формула относительно других планет сохраняют свою актуальность. С одной лишь разницей в значении "g":

на Луне = 1,62 Н/кг (в шесть раз меньше земного);
на Нептуне = 13,5 Н/кг (почти в полтора раза выше, чем на Земле);
на Марсе = 3,73 Н/кг (более чем в два с половиной раза меньше, чем на нашей планете);
на Сатурне = 10,44 Н/кг;
на Меркурии = 3,7 Н/кг;
на Венере = 8,8 Н/кг;
на Уране = 9,8 Н/кг (практически такое же, как у нас);
на Юпитере = 24 Н/кг (почти в два с половиной раза выше).

Солнце закрыто и свет приутих,

Свинцовое облако в синих тонах.

На небе повешен природный триптих.

Рубанул Маяковский – это парус в штанах!

(Детский вопрос!)

Продолжая тему падения атмосферы, ситуация еще больше усугубляется при переходе к облакам.

Следует отметить, что объяснение этого природного феномена (Почему не падают облака) обходят стороной практически все издания классической физики. Почему они оставляют данный вопрос без ответа? Что? Академической науке не позволяет статус снизойти до такой простоты? Нет! Наука просто не знает достойного ответа!

В то же время анализ различных источников и интернет ресурсов показал, что ответ, на поставленный вопрос – есть! Но он меня не устроил, судите сами, как объясняется это явление: 1) «Размер водных капель, из которых состоят облака, чрезвычайно мал, а их поверхность значительна по сравнению с весом. Благодаря этому мельчайшие частицы воды обладают большой парусностью – их падение очень замедляется сопротивлением воздуха. 2) Облака находятся в постоянном движении и стремятся вниз, но им мешают струи теплого воздуха, поднимающиеся с поверхности нагретой земли. Со временем облако либо рассеивается, либо падает в виде осадков – дождя и снега».

В итоге, интегрированный ответ можно свести к одной фразе: Облака не падают вниз по причине броуновского движения молекул воздуха, находящихся в хаотичном тепловом движении.

А интегрированный, разбивающий эту теорию контр вопрос, сводится также к одной простой фразе: А почему броуновское движение не стоит преградой при поднятии водяного пара вверх, учитывая, что этому еще препятствует земное тяготение?

Так почему же все-таки они не падают эти облака?

Данное расследование начну с дождевых облаков.

Из учебников физики мы знаем, что облака по весу гораздо тяжелее воздуха. Облака состоят из мельчайших капелек воды диаметром от 1 до 40 микрон, или таких же размеров частичек льда, притом вода тяжелее сухого воздуха в 800 раз! Но огромная масса не мешает им свободно парить в земной атмосфере. Объяснять плавучесть облаков парусностью, на мой взгляд, не корректно. Рассудим логически. Дождевое облако во время выпадения осадков выливает на землю сотни тысяч тонн воды в виде дождевых капель, размером 3-6 мм. Перед тем как укрупниться, количество капель было во много раз больше, и они имели микронные размеры, но вес облака до дождя, был тот же самый. Тогда, куда «смотрела» гравитация до момента укрупнения дождевых капель?

По законам физики, логики и здравого смысла, такого быть не должно, значит причина не в облачных парусах, тогда в чем? В тепловых потоках атмосферы, поднимающейся с нагретой поверхности земли? Эта версия, на мой взгляд, также не состоятельна. Облака всегда отбрасывают тень, перекрывая поток солнечным лучам. Несмотря на то, что они находятся в движении, затененная поверхность всегда охлаждается даже днем. А ночью Солнца вообще нет, а зимой, когда трескучий мороз – облака должны приземлиться!

На все детские вопросы знает ответы Яков Перельман, вот к нему опять и обратимся, который в своей познавательной книжке «Знаете ли вы физику?», задается этим вопросом прямо: «Почему облака не падают?» . Он пишет: ««Потому что водяной пар легче воздуха»,- отвечают нередко. Водяной пар действительно легче воздуха, это бесспорно; однако облака не состоят вовсе из водяного пара. Водяной пар невидим; если бы облака состояли из пара, они были бы совершенно прозрачны. Облака и туман (это одно и то же) состоят из воды в жидком, а не в газообразном состоянии. Но тогда еще непонятнее, почему облака держатся в воздухе, а не падают на землю?».

В конце своей статьи Перельман несколько туманно, но все же дает ответ на поставленный вопрос: «Фактически облака падают, но медленное падение их либо остается незаметным, либо скрадывается восходящим воздушным течением».

По сути, Перельман также сводит свое объяснение к невесомости и парусности облаков. А, скорей всего, это за ним повторяют последователи мысль о парусности в многочисленных статьях и монографиях.

Но что мог сделать Перельман, физику он знал отлично, а также и знал, что более достойного ответа в ней нет.

Уповать на восходящие воздушные течения долго не придется, т. к. чем больше атмосфера будет притягиваться к Земле, тем меньше будет возникать течений и вихрей. Сама атмосфера будет более плотной, и давление постепенно выровняется. А посему утихнут, а потом совсем прекратятся ветра, и подхватывать «восходящим воздушным течением» будет невозможно, да и не чем.

Уповать на «незаметность»? Тогда уж проще сказать, что только Бог знает, почему не падают на землю, эти дождевые с громом и молниями облака. Засчитать такой ответ, можно тоже как детский, т.к. «разбивается» элементарным расчетом. В этом же источнике приводится скорость падения: «капельки радиусом в 0,01 мм падают равномерно со скоростью всего 1 см/с». Заметьте, скорость падения указана со словом «всего». Какой-то пустяк, всего-то одна сотая метра в секунду!

Подсчитаем время падения облака с указанной скоростью, например с высоты 2-х км. Облако, с высоты 2-х километров, без учета восходящих потоков, упадет на землю за двое суток и 7.5 часа!

Прибавим к этому времени процентов 100%, на восходящие и конвективные потоки. Мало? Конечно мало, тогда – 1000%, и снова мало? Тогда какова же будет погрешность? Да хоть десять тысяч, сто тысяч процентов! Но облака должны упасть на землю, в рамках логики, элементарных расчетов и, главное, в присутствии гравитации!

Но облака и воздух, окружающий их, как видим, не падают. Бывают, правда, туманы в некоторые осенне-весенние дни, да и то по утрам, а затем снова испаряются и воспаряются.

Проведем такой эксперимент: возьмем песочные часы, перевернем их и будем быстро вибрировать, причем, колебания должны быть строго в горизонтальной плоскости (это наши флуктуации). Через некоторое время заметим, что несколько песчинок уже проскочило через горлышко часов в нижнее основание. В конце концов, дайте время, и весь песок провалится в нижнюю колбу часов. Здесь особых объяснений не требуется – песок отсчитал время под действием силы тяжести. Бесспорно песок массивнее молекул газа и воды, но зато он просочился через узкое горлышко часов и при горизонтальных колебаниях. А у атмосферы и облаков, нет никаких преград и, тем более, узких горлышек, падай – не хочу! Но они не падают!

А если вернуться к грозовым облакам, в них сконцентрированы сотни, тысячи, миллионы тонн воды. Земля, конечно, их подтягивает и мы видим это визуально, что дождевая туча чуть не задевает крыши наших домов, но на этом дело и кончается. Туча не ложится на землю, превращая ее в лужи, ни до, ни во время, ни после дождя.

Тогда где находится та сила, которая бесконечно удерживает эту облачную массу на весу?

А может действительно присутствует пресловутый perpetuum mobile? А может сам Бог препятствует этому, дергая за ниточки и веревочки, чтобы самому не остаться без опоры.

Достаточно ставить вопросы и держать читателя в неведении, пора дать ответы на поставленные вопросы: почему не падает атмосфера и почему не падают облака.

Атмосферу и облака на весу держит гравитация!

Несколько парадоксально звучит подзаголовок данной статьи, т.к. гравитация, в традиционном понимании – это притяжение. Гравитационные силы должны притянуть воздух и облака к земле, а не поддерживать их на весу, но это так.

24 комментария

Действительно, зачем голову забивать все это сложно понять да и вникать лень в это пусть будет просто божественное творение!

А еще про центробежную силу забыли?
Гравитация, по мере удаления от гипотетической уровенной поверхности Земли уменьшается по закону G=0.3H. Где H можно приближенно считать высотой над поверхностью геоида в метрах. G — приращение силы тяжести в мГаллах. То есть, на высоте, любой предмет будет иметь вес меньший чем на поверхности геоида.
Эта разность весов, как итог проявляется в уменьшении плотности столба атмосферы (иначе — атмосферное давление), что издревле применяется в русских (и не очень) дровяных печках и называется «тяга».

«А еще про центробежную силу забыли?»
Центробежная сила ощутимо может воздействовать на тела обладающие массой, иначе — инертностью. А какая инертность у молекулы газа…
что касается «тяги», то вопрос на вопрос: а за счет чего уменьшается плотность столба атмосферы?

Да хоть через 10-ти километровую. Внутри облака идет переизлучение между молекулами. В любой зоне облака всегда присутствует разность температур, за счет этого происходит обмен энергией в диапазоне длин волн 10-4-10-6м

Уважаемый Геннадий!
Хотелось бы внести маленькое уточнение. Во втором разделе этой статьи («Атмосферу и облака на весу держит гравитация!») Вы пишете: «Энергия импульса будет равна:
E=E1–Ew
E1 – энергия крафона земли
Ew – энергия, рассеянная в виде теплоты.»
Но КАКИМ ОБРАЗОМ рассеянная? Теплота — это «Энергия, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой»
В Вашем примере телом является молекула кислорода. Но молекула газа в атмосфере может получать или отдавать энергию только двумя путями — излучением или столкновением с другими частицами. Излучение в Вашем примере уже произошло («Возбужденный атом молекулы O2 … излучает вторичный крафон с несколько меньшей энергией E»). Столкновение с другими частицами в примере не рассматривается. Значит, энергия не рассеивается, а УВЕЛИЧИВАЕТ ВНУТРЕННЮЮ (кинетическую) ЭНЕРГИЮ молекулы. Проще говоря, молекула газа начинает двигаться чуточку быстрее! И только потом, за рамками данного примера, столкнувшись с другой частицей, передаст ей часть своей энергии. Или получит энергию — зависит от того, какая частица летела быстрее. Т.е. от момента излучения молекулой инфракрасного фотона (крафона) и до момента столкновения с другой частицей энергия молекулы никуда не рассеивается.

Андрей, Ваш вопрос с «маленьким уточнением» требует большого разбирательства:).
Начну с того, что теплота – энергия рассеивается в виде излучения, для чего, сначала эту энергию необходимо получить от внешнего источника. Молекула, хотя и с микромассой, но обладает некой инерцией. Для того чтобы изменить направление движения, чтобы предстать перед нами в броуновском обличьи, ей требуется потратить на это свою внутреннюю и часть внешней энергии, которая, в конечном виде превращается в теплоту. Что касается межмолекулярных столкновений, на которых я конкретно не заострил внимания, они действительно случаются и довольно часто. Тонкостей и нюансов перераспределения энергии, наверное намного больше, о которых мы еще и не догадываемся.
Моя цель – не в нюансах, а показать общий принцип того или иного физического явления, которые не известны науке, а в тонкостях — экспериментаторы потом разберутся.
Должен поблагодарить Вас за уместный и тонко подмеченный комментарий

В природе нет вещей, которые бы не объяснялись просто и понятно.
А такие концепции, с кучей допущений и оперируя вещами, в которых никто не разбирается (электромагнетизм, энергия), облепив все это формулами, которые абсолютно ничего не доказывают, т.к. каждая формула тоже имеет допущения — можно предложить любому неученому в это сфере. Да и ученый не разберется, ведь природу энергии официальная физика никак не может пояснить, а эфир, который может все эти фокусы объяснить, видите-ли запрещен.

» а эфир, который может все эти фокусы объяснить, видите-ли запрещен».
———————————
Кто его запретил? Если Эйнштейн отказался от эфира, то это не значит, что он запрещен.
Вы случайно не ученик Ацюковского?

Эдуард
Нет, я не ученик Ацюковского, но лекции его слушал. Есть сомнения в его трудах? С удовольствием выслушаю.
Что касается запрета эфира, то вы не честно начинаете придираться к словам, а фактически запрет был!
Все свои слова я могу повторить.
Если есть настоящие аргументы — с пониманием выслушаю. А пока что ваш труд выглядит как речи нашего президента — огромная куча безосновательных постулатов.
———————————-
Данный комментарий я видимо снес с кучей спама, поэтому восстановил из письма

———————————

Насчет запрета на эфир и Ацюковского. Я не собираюсь вести полемику насчет Эфиродинамики и пр. – это не моя тема, из ничего я не извлекаю энергии.

«А пока что ваш труд выглядит как речи нашего президента — огромная куча безосновательных постулатов»
——————————
Одна фраза и два зайца убиты!
Нет, один – мой! Как говорят: «И на том спасибо!»

Позвольте усомнится в том, что от земли идёт более мощное электромагнитное излучение, чем от Солнца. И если предположить, что Земля всего лишь отражает солнечные лучи, а сама излучает совсем мало, короче если Земля холоднее Солнца, то тогда солнечный ветер должен «пригвоздить» облака к Земле.

Господи, просто горе от ума! Заметим, что ночью (поверхность охлаждённая) и при температурной инверсии облака должны падать! В одном комментариистудент (выпускник?) гидромета сказал ключевую фразу: «Облако — это прицесс!», и был прав… Процесс в том, что на нижней кромке облака идёт интенсивная конденсация водяного пава в капли, при чём выделяется скрытая теплота парообразования… Дальше всё просто. Заметьте, что при «наезде» на участок местности «тени» от уединённого облака всегда поднимается ветер: это холодный воздух стремится заполнить область пониженного давления под облаком.

«Господи, просто горе от ума! Заметим, что ночью (поверхность охлаждённая) и при температурной инверсии облака должны падать! В одном комментариистудент (выпускник?) гидромета сказал ключевую фразу: «Облако - это прицесс!», и был прав… Процесс в том, что на нижней кромке облака идёт интенсивная конденсация водяного пава в капли, при чём выделяется скрытая теплота парообразования… Дальше всё просто. Заметьте, что при «наезде» на участок местности «тени» от уединённого облака всегда поднимается ветер: это холодный воздух стремится заполнить область пониженного давления под облаком».
——————————————
Уж коли «скрытая теплота» выделилась, то облака точно должны упасть, по Вашей версии.

Геннадий, а какая сила «выравнивает» нижнюю поверхность туч и облаков? Как правило, она всегда относительно плоская…
——————————-
А вы как выяснили, что нижняя поверхность плоская? Визуально, или прикладывали какой нить уровень?

«Позвольте усомнится в том, что от земли идёт более мощное электромагнитное излучение, чем от Солнца. И если предположить, что Земля всего лишь отражает солнечные лучи, а сама излучает совсем мало, короче если Земля холоднее Солнца, то тогда солнечный ветер должен «пригвоздить» облака к Земле»
———————————————-
Излучение Земли — это инфракрасный диапазон, и он действительно мощнее солнечного. Почему? Да потому, что в процесс гравитационного взаимодействия вмешивается время из-за конечной скорости света. Солнечный фотон летит до Земли 8 минут с копейками, а за это время земной крафон слетает до облака (2 км) 75 млн раз! Насчет ветра и гвоздей — молоток очень слабый. Энергию молотка отражает, компенсирует атмосфера!

Так почему же капельки удерживаются в облаке и не падают на землю? Когда капля становится большей по размеру и движение воздуха на нее уже не может повлиять она начинает падать.

«Так почему же капельки удерживаются в облаке и не падают на землю?»
——————————
Гравитация не позволяет. Дочитайте статью до конца, а потом перелистните страницу:

«Облака всегда отбрасывают тень, перекрывая поток солнечным лучам. Несмотря на то, что они находятся в движении, затененная поверхность всегда охлаждается даже днем. А ночью Солнца вообще нет, а зимой, когда трескучий мороз – облака должны приземлиться!»

Хрень пишите, поверхность земли, имея достаточно высокую теплоёмкость, нагреваясь днём отдаёт тепло ночью, поэтому конвекция существует и ночью, и в затенении.

«Хрень пишите, поверхность земли, имея достаточно высокую теплоёмкость, нагреваясь днём отдаёт тепло ночью, поэтому конвекция существует и ночью, и в затенении».
—————————
По Вашей конвекции атмосфера и облака должны улететь в Космос, т.к. днем и ночью на всем пространстве и объме Земли идут восходящие потоки.
Уж коль Вы так категоричны, может уточните за счет какой энергии и как происходит эта конвекция?

А с кулоновскими силами не проще и объясняет все включая молнии и атмосферное электричество

«А с кулоновскими силами не проще и объясняет все включая молнии и атмосферное электричество»
———————
А кулоновские силы как препятствуют падению облаков?

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. .

Ваш комментарий на модерации.

Почему облака не падают на землю?

Все знают, что облака состоят из мелких капелек воды или кристалликов льда. Водяные капли в облаке имеют различный диаметр - от долей микрометра до нескольких миллиметров. Как бы ни была мала ледяная капля, она все же тяжелее воздуха. Поэтому возникает естественный вопрос: каким образом водяные капли (а вместе с тем и облако в целом) удерживаются в воздухе и не падают на землю? Одновременно возникает и другой вопрос: при каких условиях водяные капли перестают удерживаться в воздухе и падают на землю в виде дождя?

Начнем с наиболее мелких капелек, радиус которых составляет доли микрометра. Таким капелькам не дают падать вниз беспорядочные удары со стороны молекул воздуха, находящихся в хаотичном тепловом движении. Такое движение называют броуновским - по имени английского ботаника Р. Броуна, открывшего его в 1828 г. Удары молекул воздуха вынуждают капельку отскакивать в самых различных направлениях; в итоге она движется по причудливо изломанной траектории.

Чем тяжелее капля, тем труднее молекулам воздуха сдвинуть ее с места, и, следовательно, тем меньше роль броуновского движения. Но при этом возрастает влияние земного притяжения. Когда радиус капли становится больше микрометра, ее движение перестает быть броуновским. Капля начинает падать под действием силы тяжести, постепенно ускоряясь. И тогда начинает играть большую роль новый фактор, препятствующий падению капли вниз, - сопротивление воздушной среды. Одновременно с ускорением капли возникает и начинает расти действующая на каплю сила сопротивления воздуха. Она направлена противоположно силе тяжести и пропорциональна скорости капли.

По мере возрастания силы сопротивления скорость падающей капли нарастает все медленнее. Когда сила сопротивления воздуха выравнивается по модулю с силой тяжести, дальнейшее увеличение скорости капли прекращается, и далее капля падает равномерно. Такую равномерно движущуюся капельку может затормозить и даже подбросить вверх восходящий поток теплого воздуха. А земля, которую нагревает солнце, является постоянным источником таких восходящих воздушных потоков.

Кроме того, в процессе падения капля может просто-напросто испариться. Или раздробиться на более мелкие капельки.

Но капля может и, наоборот, укрупниться: слиться с другими или сконденсировать на своей поверхности дополнительный пар и тогда она все-таки упадет на землю. Так и выпадают осадки. В каком-то смысле можно даже сказать, что осадки (дождь или снег) - это падение облаков на землю, только на самом деле капельки дождя или снежинки слишком велики и тяжелы, чтобы они могли быть составляющими облаков.

В данном параграфе мы напомним Вам о силе тяжести, центростримительном ускорение и весе тела

На каждое тело, находящееся на планете, действует гравитация Земли . Сила, с которой Земля притягивает каждое тело, определяется по формуле

Точка приложения находится в центре тяжести тела. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз .

Силу, с которой тело притягивается к Земле под действием поля тяготения Земли, называют силой тяжести. По закону всемирного тяготения на поверхности Земли (или вблизи этой поверхности) на тело массой m действует сила тяжести

F т =GMm/R 2

где М - масса Земли; R - радиус Земли.
Если на тело действует только сила тяжести, а все другие силы взаимно уравновешены, тело совершает свободное падение. Согласно второму закону Ньютона и формуле F т =GMm/R 2 модуль ускорения свободного падения g находят по формуле

g=F т /m=GM/R 2 .

Из формулы (2.29) следует, что ускорение свободного падения не зависит от массы m падающего тела, т.е. для всех тел в данном месте Земли оно одинаково. Из формулы (2.29) следует, что Fт = mg. В векторном виде

F т =mg

В § 5 было отмечено, что поскольку Земля не шар, а эллипсоид вращения, ее полярный радиус меньше экваториального. Из формулы F т =GMm/R 2 видно, что по этой причине сила тяжести и вызываемое ею ускорение свободного падения на полюсе больше, чем на экваторе.

Сила тяжести действует на все тела, находящиеся в поле тяготения Земли, однако не все тела падают на Землю. Это объясняется тем, что движению многих тел препятствуют другие тела, например опоры, нити подвеса и т. п. Тела, ограничивающие движение других тел, называют связями. Под действием силы тяжести связи деформируются и сила реакции деформированной связи по третьему закону Ньютона уравновешивает силу тяжести.

На ускорение свободного падения влияет вращение Земли. Это влияние объясняется так. Системы отсчета, связанные с поверхностью Земли (кроме двух, связанных с полюсами Земли), не являются, строго говоря, инерциальными системами отсчета - Земля вращается вокруг своей оси, а вместе с ней движутся по окружностям с центростремительным ускорением и такие системы отсчета. Эта неинерциальность систем отсчета проявляется, в частности, в том, что значение ускорения свободного падения оказывается различным в разных местах Земли и зависит от географической широты того места, где находится связанная с Землей система отсчета, относительно которой определяется ускорение свободного падения.

Измерения, проведенные на разных широтах, показали, что числовые значения ускорения свободного падения мало отличаются друг от друга. Поэтому при не очень точных расчетах можно пренебречь неинерциальностью систем отсчета, связанных с поверхностью Земли, а также отличием формы Земли от сферической, и считать, что ускорение свободного падения в любом месте Земли одинаково и равно 9,8 м/с 2 .

Из закона всемирного тяготения следует, что сила тяжести и вызываемое ею ускорение свободного падения уменьшаются при увеличении расстояния от Земли. На высоте h от поверхности Земли модуль ускорения свободного падения определяют по формуле

g=GM/(R+h) 2.

Установлено, что на высоте 300 км над поверхностью Земли ускорение свободного падения меньше, чем у поверхности Земли, на 1 м/с2.
Следовательно, вблизи Земли (до высот нескольких километров) сила тяжести практически не изменяется, а потому свободное падение тел вблизи Земли является движением равноускоренным.

Вес тела. Невесомость и перегрузки

Силу, в которой вследствие притяжения к Земле тело действует на свою опору или подвес, называют весом тела. В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой, приложенной к телу, вес - это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу (т. е. к связи).

Наблюдения показывают, что вес тела Р, определяемый на пружинных весах, равен действующей на тело силе тяжести F т только в том случае, если весы с телом относительно Земли покоятся или движутся равномерно и прямолинейно; В этом случае

Р=F т =mg.

Если же тело движется ускоренно, то его вес зависит от значения этого ускорения и от его направления относительно направления ускорения свободного падения.

Когда тело подвешено на пружинных весах, на него действуют две силы: сила тяжести F т =mg и сила упругости F yп пружины. Если при этом тело движется по вертикали вверх или вниз относительно направления ускорения свободного падения, значит векторная сумма сил F т и F уп дает равнодействующую, вызывающую ускорение тела, т. е.

F т + F уп =mа.

Согласно приведенному выше определению понятия "вес", можно написать, что Р=-F yп. Из формулы: F т + F уп =mа. с учетом того, что F т =mg, следует, что mg-mа=-F yп . Следовательно, Р=m(g-а).

Силы F т и F уп направлены по одной вертикальной прямой. Поэтому если ускорение тела а направлено вниз (т.е. совпадает по направлению с ускорением свободного падения g), то по модулю

P=m(g-a)

Если же ускорение тела направлено вверх (т. е. противоположно направлению ускорения свободного падения), то

Р = m = m(g+а).

Следовательно, вес тела, ускорение которого совпадает по направлению с ускорением свободного падения, меньше веса покоящегося тела, а вес тела, ускорение которого противоположно направлению ускорения свободного падения, больше веса покоящегося тела. Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называют перегрузкой.

При свободном падении a=g. Из формулы: P=m(g-a)

следует, что в таком случае Р=0, т. е. вес отсутствует. Следовательно, если тела движутся только под действием силы тяжести (т. е. свободно падают), они находятся в состоянии невесомости . Характерным признаком этого состояния является отсутствие у свободно падающих тел деформаций и внутренних напряжений, которые вызываются у покоящихся тел силой тяжести. Причина невесомости тел заключается в том, что сила тяжести сообщает свободно падающему телу и его опоре (или подвесу) одинаковые ускорения.