пав. Реферат ильи. Солнечные и лунные затмения
 Скачать 25.08 Kb.
|
|
Реферат на тему: Солнечные и лунные затмения Содержание: Введение Закон всемирного тяготения Но почему луна не падает на солнце? Могут ли Земля и Луна столкнуться? Заключение Список литературы Введение Звездное небо во все времена занимало воображение людей. Почему загораются звезды? Сколько из них светятся в ночи? Они далеко от нас? Есть ли границы у звездной вселенной? С глубокой древности люди размышляли над этими и многими другими вопросами, стремились понять и осмыслить устройство большого мира, в котором мы живем. Это открыло широчайшую область изучения Вселенной, где силы гравитации играют решающую роль. Среди всех сил, существующих в природе, сила тяжести отличается, прежде всего, тем, что проявляется везде. Все тела имеют массу, которая определяется как отношение силы, приложенной к телу, к ускорению, которое тело приобретает под действием этой силы. Сила притяжения, действующая между любыми двумя телами, зависит от масс обоих тел; он пропорционален произведению масс рассматриваемых тел. Кроме того, сила тяжести характеризуется тем, что подчиняется закону, обратно пропорциональному квадрату расстояния. Другие силы могут зависеть от расстояния по-разному; известно много таких сил. Все тяжелые тела взаимно испытывают гравитацию, эта сила вызывает движение планет вокруг Солнца и спутников вокруг планет. Теория гравитации, теория, созданная Ньютоном, стояла у истоков современной науки. Другая теория гравитации, разработанная Эйнштейном, является величайшим достижением теоретической физики 20 века. На протяжении веков развития человечества люди наблюдали явление взаимного притяжения тел и измеряли его значение; они пытались поставить это явление себе на службу, превзойти его влияние и, наконец, уже совсем недавно, вычислить его с предельной точностью на первых шагах вглубь Вселенной. Широко известна история о том, что падение яблока с дерева привело к открытию закона всемирного тяготения Ньютона. Мы не знаем, насколько достоверна эта история, но факт остается фактом: «почему Луна не падает на землю?» Заинтересовал Ньютон и привел его к открытию закона всемирного тяготения. Силы гравитации иначе называют гравитационными. Закон всемирного тяготения Заслуга Ньютона заключается не только в его гениальной догадке о взаимном притяжении тел, но и в том, что ему удалось найти закон их взаимодействия, то есть формулу для расчета силы тяжести между двумя телами. Закон всемирного тяготения гласит: любые два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Ньютон вычислил ускорение, сообщаемое Луне Землей. Ускорение свободно падающих тел у поверхности земли составляет 9,8 м / с. Луна удалена от Земли на расстояние, равное примерно 60 земным радиусам. Следовательно, рассуждал Ньютон, ускорение на этом расстоянии будет. Луна, падающая с таким ускорением, должна за первую секунду приблизиться к Земле на 0,27 / 2 = 0,13 см. Но Луна, кроме того, движется по инерции в направлении мгновенной скорости, т. е. по прямой, касательной в данной точке ее орбиты вокруг Земли. Двигаясь по инерции, Луна должна удаляться от Земли, как показывает расчет, за одну секунду на 1,3 мм. Конечно, мы не наблюдаем такого движения, при котором в первую секунду Луна двигалась бы по радиусу к центру Земли, а во вторую секунду - по касательной. Оба движения непрерывно складываются. Луна движется по кривой, близкой к окружности. Рассмотрим эксперимент, из которого видно, как сила притяжения, действующая на тело под прямым углом к направлению движения по инерции, преобразует прямолинейное движение в криволинейное. Мяч, скатившись с наклонного желоба, продолжает по инерции двигаться по прямой. Если положить магнит сбоку, то под действием силы притяжения к магниту траектория мяча искривляется. Как он ни старался, нельзя бросать пробковый шарик так, чтобы он описывал круг в воздухе, но, привязав нитью non-mu, можно сделать шарик-щаться медикам по кругу вокруг руки. Опыт: груз, подвешенный на нити, проходящей через стеклянную трубку, тянет нить. Потянув нить сила вызывает центростремительное ускорение, которое характеризует изменение линейной скорости в направлении. Луна вращается вокруг Земли, провел под действием силы тяжести. Стальной трос, которым бы заменили жёны лонжерок, имел диаметр около 600 км. Но, несмотря на такую огромную силу притяжения, Луна не падает на Землю, поскольку имеет начальную скорость и к тому же движется по инерции. Зная расстояние от Земли до Луны и количество оборотов Луны вокруг Земли, Ньютон определил величину центростремительного ускорения Луны. Получилось столько же - 0,0027 м / с2. Прекратите силу притяжения Луны к Земле - и она по прямой, если-НИИ умчится в бездну космического пространства. Вылететь тангенциально бортик, если нить лопнула удерживающая бортик при вращении. Когда нить обрывается, шарики бегут по касательной. Глаз работают-но ловят их прямолинейное движение, когда они лишены соприкосновения, а если сделать чер-тер, то следует-дуновение, шары будут двигаться по прямой, касательной по окружности ноости. Перестаньте двигаться по инерции - и Луна упадет на Землю. По подсчетам Ньютона, падение должно было длиться четыре дня девятнадцать часов пятьдесят четыре минуты пятьдесят семь секунд. Используя формулу закона всемирного тяготения, можно определить ка кой силы, притягивающей Землю к Луне: где G - гравитационная постоянная-Янней, m 1 и m 2 - масса Земли и Луны, r - расстояние между ними. Подставляя конкретные данные в формулу, получаем значение силы, с которой Земля притягивает Луну, и оно составляет примерно 2 * 10 17 Н Закон всемирного тяготения применим ко всем телам, а это означает, что Солнце также притягивает Луну. Посчитаем с какой силой? Вес Солнца в 300 000 раз больше массы Земли, но расстояние между Солнцем и Луной больше, чем расстояние между Землей и Луной, в 400 раз. Следовательно, в формуле числитель увеличится в 300 000 раз, а знаменатель - в 400, или в 160 000 раз. Сила тяжести будет почти вдвое больше. Но почему луна не падает на солнце? Луна падает на Солнце так же, как и на Землю, то есть достаточно, чтобы оставаться примерно на том же расстоянии, вращаясь вокруг Солнца. Вращается Земля вокруг Солнца вместе со своим спутником - Луной, это значит, и вращается Луна вокруг Солнца Возникает следующий вопрос: Луна не падает на Землю, потому что, имея начальную скорость, она движется по инерции. Но согласно третьему закону Ньютона силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположно направлены. Следовательно, с какой силой Земля притягивает к себе Луну, с такой же силой Луна притягивает Землю. Почему Земля не падает на Луну? Или он тоже вращается вокруг Луны? Дело в том, что и Луна, и Земля вращаются вокруг общего центра масс, или упрощенно, можно сказать, вокруг общего центра тяжести. Вспомните опыт работы с шарами и центробежными машинами. Масса одного из шаров в два раза больше массы другого. Чтобы шары, связанные нитью, оставались в равновесии относительно оси вращения во время вращения, их расстояние от оси или центра вращения должно быть обратно пропорционально массам. Точка или центр, вокруг которого вращаются эти шары, называется центром масс двух шаров. Третий закон Ньютона в эксперименте с шарами не нарушается: силы, с которыми шары тянут друг друга к общему центру масс, равны. В системе Земля - Луна общий центр масс Обра -чается вокруг Солнца. Мы называем вес тела силой, вызванной гравитацией Земли, с которой тело давит на любую опору: например, чашу весов или растягивает пружину динамометра. Если поставить под Луну (со стороны Обра-зазора Земли) подставку, то Луну ее не толкнуть. Луна и пружина динамо-метра не растянутся, если их можно было повесить. Все действие гравитационной силы Луны со стороны Земли выражается только в удержании Луны на орбите, в придании ей центробежного ускорения. Про Луну можно сказать, что по отношению к Земле она невесомая сома, а также невесомая пре-мета в космическом зонде, когда работа двигателя прекращается и у корабля действует только эффективная сила притяжения к Земле, но эта сила Нюансом веса не назовешь ... Все предметы, выпущенные космонавтами из рук (перьевая ручка, блокнот), не падают, а свободно плавают внутри кабины. Все тела на Луне, по отношению к Луне, конечно, строг и будет падать на его поверхности, если они не поддерживаются чем - то, но по отношению к Земле эти тела будут невесомы и не может упасть на Землю. В системе Земля - Луна силы взаимного притяжения Земли и Луны равны и противоположно направлены, а именно к центру масс. Обе эти силы центростремительны. Здесь нет центробежной силы. Расстояние от Земли до Луны примерно 384 000 км. Отношение массы Луны к массе Земли 1/81. Следовательно, расстояния от центра масс до центров Луны и Земли будут обратно пропорциональны этим числам. Разделив 384000 км на 81, мы получим около 4700 км. Это означает, что центр масс находится на расстоянии 4700 км от центра Земли. Радиус Земли около 6400 км. Следовательно, центр масс системы Земля-Луна находится внутри земного шара. Поэтому, если не гоняться за точностью, можно говорить о вращении Луны вокруг Земли. С Земли на Луну или с Луны на Землю легче лететь, потому что известно, что для того, чтобы ракета стала искусственным спутником Земли, ей нужно сообщить ее начальную скорость? 8 км / сек. Для ракеты, чтобы выйти из сферы Земли тяжести, так называемой второй космической скорости, равной 11,2 км / с, необходимо . Для запуска ракет с Луны нужна меньшая скорость, потому что сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. Тела внутри ракеты становятся невесомыми с момента, когда двигатели перестают работать, и ракета будет свободно летать по орбите вокруг Земли, находясь в гравитационном поле Земли. При свободном полете вокруг Земли как спутник, так и все находящиеся в нем объекты относительно центра масс Земли движутся с одинаковым центростремительным ускорением и, следовательно, невесомые. Как на центробежной машине шарики, не связанные ниткой, двигались: по радиусу или по касательной к окружности? Ответ зависит от выбора системы счета, то есть от того, относительно какого эталонного тела мы будем рассматривать движение шаров. Если в качестве системы отсчета взять поверхность стола, то шары двигались по касательным к описываемым ими окружностям. Если в качестве системы отсчета взять само вращающееся устройство, то шары двигались по радиусу. Без указания системы отсчета вопрос о движении вообще не имеет смысла. Двигатсья - означает двигаться относительно других тел, и нам необходимо достичь точки, относительно которой. Если рассматривать движение Ривы относительно Земли, Луна рисуется в круге-Земле. Если за тело счета взять Солнце, то оно находится вокруг Солнца. Могут ли Земля и Луна столкнуться? Их орбиты вокруг Солнца пересекаются, и то не раз. Конечно, нет. Столкновение возможно только в том случае, если орбита Луны относительно Земли пересекла Землю. При положении Земли или Луны в точке пересечения показанных орбит (относительно Солнца) расстояние между Землей и Луной составляет в среднем 380 000 км. Чтобы лучше это разобраться, нарисуем продувку следами. Изо-земная орбита Бразилии имеет дугу окружности PA-радиусом 15 см (расстояние от Земли до Солнца, как известно, равно 150 млн км). На дуге, равной части круга (месячный путь Земли), он отметил пять точек на равных расстояниях, считая крайние. Эти точки будут центрами лунных орбит относительно Земли в последовательных четвертях месяца. Радиус лунных орбит может не быть изображен в том же масштабе, как орбита Земли обращается, так как он будет слишком мал. Для рисования лунных орбит выбранный масштаб нужно увеличить примерно в десять раз, тогда радиус лунной орбиты составит около 4 мм. После этого я указал положение Луны на каждой орбите, начиная с полнолуния, и соединил отмеченные точки плавной пунктирной линией. Основная задача заключалась в разделении опорных тел. В эксперименте с центробежной машиной оба эталонных тела одновременно проецируются на плоскость стола, поэтому сосредоточить внимание на одном из них очень сложно. Мы решили нашу проблему следующим образом. Линейка из плотной бумаги (ее можно заменить полоской из жести, плексигласа и т. д.) Будет служить стержнем, по которому скользит картонный круг, напоминающий шар. Двойной круг, приклеен по окружности, а на двух диаметрально противоположных сторон, пазы, через которые оставили линейка имеет резьбу. По оси линейки проделываются отверстия. Контрольные тела - линейка и чистый лист бумаги, который мы прикрепили к листу фанеры кнопками, чтобы не испортить стол. Устанавливает линейку на штифт в качестве упора оси в фанеру. При повороте линейки на равные углы последовательные отверстия оказывались на одной прямой. Но когда правитель был обращен, картонный круг скользил по ней, последующие должны были быть обозначены на бумаге позиции, которые. Для этого в центре круга также проделывали отверстие. На каждом повороте линейки острием карандаша отмечалось положение центра круга на бумаге. Когда линейная ка прошла через все заранее запланированные для нее сроки сдачи. После соединяли знаки на бумаге, мы сделали уверены, что центр окружности перемещается относительно второго опорного тела вдоль прямой линии, или, вернее, по касательной к исходной окружности. Но работая над устройством, я сделал несколько интересных открытий. Во-первых, при равномерном вращении стержня (линейки) шарик (круг) движется по нему не равномерно, а с ускорением. По инерции тело должно двигаться равномерно и прямолинейно - это закон природы. Но разве наш мяч двигался только по инерции, то есть свободно? Нет! Штанга толкнула его и сообщила ему ускорение. Кроме того, трение между шаром и стержнем препятствует движению. Если предположить, что сила трения равна силе, сообщающей мячу ускорение, то движение шара по стержню должно быть равномерным. Согласно кривой Уан-Коя, проследите профиль кулачка в некоторых устройствах, даже когда они хотят превратить вращательное движение в равномерное движение. Если поставить две такие кривые вместе, то кулачок получит сердце - профилированный форму. При равномерном вращении детали такой формы, стержень, лежащий на ней, совершит поступательное-обратное движение. Я сделал модель такого кулачка и модель механизма равномерного наматывания ниток на катушку. При выполнении задания никаких открытий не сделал. Но я многому научился, составляя эту диаграмму. Необходимо было правильно определить положение Луны в ее фазах, очаге-матери о направлении движения Луны и Земли по своим орбитам. На чертеже есть неточности. Я сейчас о них расскажу. При выбранном масштабе некорректно отображается кривизна лунной орбиты. Он должен быть все время вогнутым по отношению к Солнцу, то есть центр кривизны должен находиться внутри орбиты. К тому же в году не 12 лунных месяцев, а больше. Но одну двенадцатую круга построить легко, поэтому я условно предположил, что в году 12 лунных месяцев. И, наконец, вокруг Солнца вращается не сама Земля, а общий центр масс системы Земля-Луна. Заключение Одним из ярких примеров достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун расчетами - «на кончике пера». Уран, следующая за Сатурном планета, которая на протяжении многих веков считалась самой далекой из планет, была открыта В. Гершелем в конце 18 века. Уран практически не виден невооруженным глазом. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран практически не отклоняется от пути, по которому он должен идти, учитывая возмущения со всех известных планет. Таким образом, была проверена столь строгая и точная теория движения небесных тел. Веррие (Франция) и Адамс (Англия) высказали предположение, что если часть известных планет не объясняет отклонение возмущения в движении Урана, значит, существует притяжение еще неизвестного тела. Они почти одновременно вычислили, где за Ураном должно находиться неизвестное тело, вызывающее эти отклонения своим притяжением. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место в запретной зоне, где неизвестная планета должна была находиться в это время. Эта планета была обнаружена в телескоп в указанном ими месте в 1846 году. Она была названа Нептун. Нептун невидим невооруженным глазом. Таким образом, разногласия между теорией и практикой, казалось, подорвали авторитет материалистической науки, привели к ее торжеству. Список литературы М. И. Блудов - Беседы по физике, часть первая, издание второе, переработанное, Москва «Просвещение» 1973 г. Б.А. Воронцов-Велямов - Астрономия! 1 класс, 19 выпуск, Москва «Просвещение» 1992г. А.А. Леонович - Я знаю мир, Физика, Москва АСТ 1997. Перышкин А.В. , Гутник Е.М. - Физика 9 класс, Издательство "Дрофа" 1997. Я.И. Перельман - Занимательная физика, кн. 2, т. 19, изд-во Наука, Москва, 1977. |