1 Newtonův gravitační zákon



Podobné dokumenty
7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

[GRAVITAČNÍ POLE] Gravitace Gravitace je všeobecná vlastnost těles.

Pohyby HB v některých význačných silových polích

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Obsah. Obsah. 2.3 Pohyby v radiálním poli Doplňky 16. F g = κ m 1m 2 r 2 Konstantu κ nazýváme gravitační konstantou.

Mgr. Jan Ptáčník. Astronomie. Fyzika - kvarta Gymnázium J. V. Jirsíka

1.6.9 Keplerovy zákony

GRAVITAČNÍ POLE. Všechna tělesa jsou přitahována k Zemi, příčinou tohoto je jevu je mezi tělesem a Zemí

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

ČLOVĚK A ROZMANITOST PŘÍRODY VESMÍR A ZEMĚ. GRAVITACE

GRAVITAČNÍ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

R5.1 Vodorovný vrh. y A

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

Newtonův gravitační zákon Gravitační a tíhové zrychlení při povrchu Země Pohyby těles Gravitační pole Slunce

R2.213 Tíhová síla působící na tělesa je mnohem větší než gravitační síla vzájemného přitahování těles.

FYZIKA I. Gravitační pole. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

Kroužek pro přírodovědecké talenty II lekce 13

Kroužek pro přírodovědecké talenty I lekce 3 SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

MECHANIKA POHYBY V HOMOGENNÍM A RADIÁLNÍM POLI Implementace ŠVP

VESMÍR, SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Astronomie, sluneční soustava

Interpretace pozorování planet na obloze a hvězdné obloze

Finále 2018/19, kategorie GH (6. a 7. třída ZŠ) řešení. A Přehledový test. (max. 20 bodů)

Interpretace pozorování planet na obloze a hvězdné obloze

Interpretace pozorování planet na obloze a hvězdné obloze

NAŠE ZEMĚ VE VESMÍRU Zamysli se nad těmito otázkami

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Všechny galaxie vysílají určité množství elektromagnetického záření. Některé vyzařují velké množství záření a nazývají se aktivní.

Kamenné a plynné planety, malá tělesa

VY_52_INOVACE_137.notebook. April 12, V rozlehlých prostorách vesmíru je naše planeta jen maličkou tečkou.

BIOMECHANIKA KINEMATIKA

Objevte planety naší sluneční soustavy Za 90 minut přes vesmír Na výlet mezi Ehrenfriedersdorf a Drebach

Fyzika 1 - rámcové příklady Kinematika a dynamika hmotného bodu, gravitační pole

Kamenné a plynné planety, malá tělesa

Kroužek pro přírodovědecké talenty I lekce 3 SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Astronomie. Astronomie má nejužší vztah s fyzikou.

ASTRO Keplerovy zákony pohyb komet

Dynamika pro učební obory

Test obsahuje látku 5. ročníku z učiva o vesmíru. Ověřuje teoretické znalosti žáků. Časově odpovídá jedné vyučovací hodině.

PLANETY SLUNEČNÍ SOUSTAVY

Úvod do nebeské mechaniky

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Gymnázium Dr. J. Pekaře Mladá Boleslav. Zeměpis I. ročník PLANETY SLUNEČNÍ SOUSTAVY. Jméno a příjmení: Martin Kovařík. David Šubrt. Třída: 5.

Úvod do nebeské mechaniky

Astronomie Sluneční soustavy I. PřF UP, Olomouc,

Vesmír. jako označen. ení pro. stí. Podle některých n. dílech. a fantasy literatury je některn

KEPLEROVY ZÁKONY. RNDr. Vladimír Vaščák. Metodický list

Astrofyzika. 1. Sluneční soustava. Slunce. Sluneční atmosféra. Slunce Slunce planety planetky komety, meteoroidy prach, plyny

Popis tíhové síly a gravitace. Očekávaný výstup. Řešení základních příkladů. Datum vytvoření Druh učebního materiálu.

ročník 9. č. 21 název

Planety sluneč. soustavy.notebook. November 07, 2014

1 Tuhé těleso a jeho pohyb

Galaxie - Mléčná dráha - uspořádaná do tvaru disku - zformovala se 3 miliardy let po velkém třesku - její průměr je světelných let

ZEMĚPIS 6.ROČNÍK VESMÍR-SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Účinky síly: Rozdělení dynamiky. klasická v << c, c = 3 * 10 8 m/s relativistická v < c. Důsledky kontrakce délky, diletace času, změna hm.

ANOTACE vytvořených/inovovaných materiálů

Astronomická jednotka (AU)

Gravitační vlny detekovány! Gravitační vlny detekovány. Petr Valach ExoSpace.cz Seminář ExoSpace.

9. Astrofyzika. 9.4 Pod jakým úhlem vidí průměr Země pozorovatel na Měsíci? Vzdálenost Měsíce od Země je km.

Přírodovědný klub při ZŠ a MŠ Na Nábřeží Havířov

7.Vesmír a Slunce Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Test jednotky, veličiny, práce, energie, tuhé těleso

2. Poloměr Země je km. Následující úkoly spočtěte při představě, že kolem rovníku nejsou hory ani moře. a) Jak dlouhý je rovníkový obvod Země?

OBSAH ÚVOD. 6. přílohy. 1. obsah. 2. úvod. 3. hlavní část. 4. závěr. 5. seznam literatury. 1. Cíl projektu. 2. Pomůcky

VY_32_INOVACE_FY.20 VESMÍR II.

VESMÍR. Mléční dráha. Sluneční soustava a její objekty. Planeta Země jedinečnost života. Životní prostředí na Zemi


Astronomie a astrofyzika

78 Gravitace. Kapitola 6. Cíle. Víte, že Keplerovy zákony pohybu planet

DYNAMIKA HMOTNÉHO BODU. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 1. ročník - Mechanika

Země třetí planetou vhodné podmínky pro život kosmického prachu a plynu Měsíc

Pohyby tuhého tělesa Moment síly vzhledem k ose otáčení Skládání a rozkládání sil Dvojice sil, Těžiště, Rovnovážné polohy tělesa

Ukázkové řešení úloh ústředního kola kategorie GH A) Příklady

Sluneční soustava. Bc. Irena Staňková. Čeština

03 - síla. Síla. Jak se budou chovat vozíky? Na obrázku jsou síly znázorněny tak, že 10 mm odpovídá 100 N. Určete velikosti těchto sil.

Tělesa sluneční soustavy

VESMÍR. Prvouka 3. ročník

Ukázkové řešení úloh ústředního kola kategorie EF A) Úvodní test

Hmotný bod - model (modelové těleso), který je na dané rozlišovací úrovni přiřazen reálnému objektu (součástce, části stroje);

Pracovní list Název projektového úkolu VESMÍRNÉ OTÁZKY A ODPOVĚDI Třída V. Název společného projektu MEZI NEBEM A ZEMÍ

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

13 otázek za 1 bod = 13 bodů Jméno a příjmení:

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_B

VESMÍR. Vesmír vznikl Velkým Třeskem (Big Bang) asi před 14 (13,8) miliardami let

Vesmír. Studijní text k výukové pomůcce. Helena Šimoníková D

ČÁST V F Y Z I K Á L N Í P O L E. 18. Gravitační pole 19. Elektrostatické pole 20. Elektrický proud 21. Magnetické pole 22. Elektromagnetické pole

Pouť k planetám. Která z možností je správná odpověď? OTÁZKY

VÍTEJTE V BÁJEČNÉM SVĚTĚ VESMÍRU VESMÍR JE VŠUDE KOLEM NÁS!

Měsíc přirozená družice Země

Mechanika - kinematika

pohyb hvězdy ve vesmírném prostoru vlastní pohyb hvězdy pohyb, změna, souřadné soustavy vzhledem ke stálicím precese,

Dynamika. Síla a její účinky na těleso Newtonovy pohybové zákony Tíhová síla, tíha tělesa a síly brzdící pohyb Dostředivá a odstředivá síla

Vyřešením pohybových rovnic s těmito počátečními podmínkami dostáváme trajektorii. x = v 0 t cos α (1) y = h + v 0 t sin α 1 2 gt2 (2)

March 01, IAM SMART F9.notebook : : : :51. nemění. perihélium afélium elipsa. Pohyby Země.

Pojmy vnější a vnitřní planety

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, fyzikální pomůcky

Newtonův gravitační zákon

Transkript:

Studentovo minimum GNB Gravitační pole 1 Newtonův gravitační zákon gravis latinsky těžký každý HB (planeta, těleso, částice) je zdrojem tzv. gravitačního pole OTR (obecná teorie relativity Albert Einstein, 1915) každá energie nebo hmota zakřivuje prostoročas, gravitace = geometrie časoprostoru (těžký předmět na rovném nataženém prostěradle toto pokřiví) Teorie gravitace klasická Newton platí pro slabá gravitační pole, neplatí obecně relativistická Einstein obecná platnost (alespoň prozatím) m 1, m 2.. hmotnosti těles r vzájemná vzdálenost středů těles F g. gravitační síla gravitační konstanta m 1 m 2 F g F g Každá dvě tělesa (HB) se navzájem přitahují stejně velkými gravitačními silami F g, F g opačného směru. Velikost gravitační síly je přímoúměrná součinu hmotností obou těles a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti. Za hmotné body (HB) lze považovat i nekulová tělesa, např. družice, planety, pokud jejich vzdálenost je mnohem větší než jejich rozměry.

2 Intenzita gravitačního pole Studentovo minimum GNB Gravitační pole značíme. K jednotka [K] = N kg = m s -2 vektorová veličina Gravitační pole tělesa (např. Země) působí na těleso o hmotnosti m v různých svých místech různě velkou silou Intenzita gravitačního pole ve vzdálenosti r od centrálního tělesa o hmotnosti M Vztah platí pro povrch tělesa (maximální intenzita) a vzdálenosti nad povrchem (intenzita s rostoucí vzdáleností klesá se čtvercem vzdálenosti) Pro Zemi: Centrální gravitační pole Vektory intenzity gravitačního pole směřují do středu Př. kolem celé naší Země nebo kolem koule K K (ve dvojnásobné vzdálenosti je intenzita ¼) Homogenní gravitační pole Vektory intenzity jsou rovnoběžné, velikost intenzity je konstantní, např. při povrchu Země v malé výšce a malé oblasti K

3 Gravitační a tíhové zrychlení Studentovo minimum GNB Gravitační pole Srovnej definici intenzity gravitačního pole a zrychlení dle 2.Newtonova zákona Intenzita gravitačního pole v daném místě pole je rovna gravitačnímu zrychlení, které tělesu v tomto místě uděluje gravitační síla. Pro Zemi platí: S rostoucí výškou h nad povrchem Země klesá hodnota gravitačního zrychlení a g a g g r hodnota g = 9,81 m s -2 plyne pro h = 0 m osa rotace m F o (odstředivá síla) R Z F g F G tíhová síla (vektorový součet gravitační a odstředivé síly) směr F G označujeme za svislý a určuje se volně zavěšenou olovnicí Na rovníku je odstředivá síla největší F G je nejmenší a g je nejmenší (g = 9,78 ms -2 ) Na pólu je odstředivá síla nulová F G je stejně veliká jako F g a g je největší (g = 9,83 ms -2 )

4 Tíhová síla a tíha tělesa Studentovo minimum GNB Gravitační pole tíhová síla F G [F G ] = N působiště má v těžišti tělesa vzniká působením Země na těleso tíha G [G] = N působiště má v místě dotyku tělesa s podložkou nebo v místě závěsu vyjadřuje působení tělesa na jiné těleso F G G G F G Stav beztíže Např. při volném pádu je G = 0 (těleso nepůsobí na jiné těleso) ale F G 0 protože těleso padá se zrychlením. Pozn. Černé díry a Schwarzildův poloměr (horizont událostí)

Studentovo minimum GNB Gravitační pole 5 Pohyby těles v homogenním tíhovém poli Země 1) volný pád 2) vrh svislý vzhůru pohyb je složen ze dvou pohybů: pohyb nahoru rovnoměrně zpomalený přímočarý pohyb dolů volný pád v 0 počáteční rychlost h maximální výška vrhu v = 0 m/s v 0 = g t h t h doba výstupu s = v 0 v 0 / g ½ g v 0 2 /g 2 = ½ v 0 2 /g 2 3) vodorovný vrh koná těleso, jemuž udělíme ve vodorovném směru počáteční rychlost v 0 složen z volného pádu ve směru osy y a rovnoměrného přímočarého pohybu ve směru osy x trajektorie: část paraboly s vrcholem v místě vrhu h v 0 vrh trvá t h sekund, což znamená, že y = 0 h = ½ g t 2 doba vrhu Délka vrhu d = x = v 0 t h d délka vrhu délka vrhu

Studentovo minimum GNB Gravitační pole 4) vrh šikmý koná těleso, které je vystřeleno rychlostí v 0 pod tzv. elevačním úhlem α v ideálním případě je trajektorií parabola ve vzduchu vlivem odporu prostředí je trajektorií tzv. balistická křivka 6 Pohyby těles v centrálním gravitačním poli Země v 0 1 4 2 3 1. trajektorie 1 část elipsy (pro malé v 0 ): těleso dopadne na zem 2. trajektorie 2 elipsa: těleso oběhne Zemi 3. trajektorie 3 kružnice: těleso se pohybuje kolem Země tzv. kruhovou rychlostí 4. trajektorie 4 parabola: těleso opouští gravitační pole Země tzv. parabolickou rychlostí Výpočet kruhové rychlosti v k F d = F g (mv 2 ) / (R Z +h) = (ᴂ m M Z ) / (R Z +h) 2 první kosmická rychlost (pro h = 0) rychlostí v k se pohybují některé umělé družice Země nezávisí na hmotnosti tělesa je funkcí výšky h nad Zemí Pohybuje-li se těleso větší rychlostí než v k je jeho trajektorie opět elipsa, která má dva významné body: perigeum těleso je nejblíže Zemi apogeum těleso je nejdále od Země Dosáhne-li těleso rychlosti uniká z gravitačního pole Země, neopustí však Sluneční soustavu. Pro těleso unikne ze Sluneční soustavy (překoná gravitační pole Slunce)

Studentovo minimum GNB Gravitační pole 7 Pohyby těles v gravitačním poli Slunce geocentrický názor středem vesmíru je Země a vše se točí kolem ní (zastávala zejména církev ještě kolem roku 1633) heliocentrický názor středem vesmíru a sluneční soustavy je Slunce (Koperník, Galileo, Kepler, Brahe) Slunce není středem vesmíru, který je nekonečný Giordano Bruno (za kacířské názory upálen církví r.1600) Tycho Brahe dánský astronom (1546 1601), údajně otráven rtutí, 2009 nové prozkoumání jeho ostatků, o jeho smrti napsal detektivku Čtvrtá kostka spisovatel Jan Rybář Johannes Kepler německý astronom (1571 1630), navázal na výsledky Tycha Brahe Oba působili ve službách císaře Rudolfa II. V Praze Keplerovy zákony Platí nejen pro naši Sluneční soustavu ale pro jakýkoliv systém, ve kterém hmotnost centrálního tělesa je >> hmotnosti obíhajících těles (např. Jupiter a jeho měsíce, umělé družice Země) 1. Planety se pohybují kolem Slunce po elipsách, málo odlišných od kružnic, v jejichž společném ohnisku je Slunce. perihélium přísluní těleso je nejblíže Slunci afélium odsluní těleso je nejdále od Slunce 2. Obsahy ploch opsaných průvodičem planety za jednotku času jsou konstantní. v a v p > v a v p na severní polokouli: v zimě jsme Slunci nejblíže zimní půlrok trvá 179 dní v létě jsme Slunci nejdále letní půlrok trvá 186 dní 3. Poměr druhých mocnin oběžných dob 2 planet je roven poměru třetích mocnin hlavních poloos jejich trajektorií. T 1, T 2 oběžné doby planet a 1, a 2 délky hlavních poloos 1 AU = 149,6 10 6 km astronomická jednotka (střední vzdálenost Země Slunce)

8 Sluneční soustava Studentovo minimum GNB Gravitační pole Centrální těleso: Slunce, M S = 2 10 30 kg což je 99,38 % hmotnosti celé Sluneční soustavy Slunce je hvězda probíhají v něm termonukleární reakce (TNR) povrch Slunce má teplotu cca 6000 K, nitro Slunce má teplotu až 10 6 K rotuje kolem osy s periodou 25 dní Planety Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun Názvy planet jsou současně jména bohů ze starořímské mytologie (Merkur bůh obchodu, celníků; v řecké mytologii mu odpovídá Hermés; Venuše bohyně krásy a lásky; řecká Afrodita; Země (Gaia); Mars bůh slunce a války, řecký Apollón); Jupiter nejvyšší bůh, řecký Zeus (2p.Dia); Neptun řecký Poseidon, vládce moří a oceánů; Sumerové znali 12 planet Mezi Marsem a Jupiterem v místě, kde by měla být další planeta, je pás asteroidů Vnitřní planety: Merkur, Venuše Vnější planety: Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun Planetky průměr od několika metrů do cca 100 km např. ale Ceres má průměr 1000 km Pluto od roku 2006 trpasličí planeta Měsíce Země Měsíc - Ceres obíhají kolem planet náš Měsíc: doba rotace = době oběhu tzv. vázaná rotace, Měsíc je k Zemi natočen stále stejnou stranou Komety jádro několik km složené z ledu a prachu, CO 2 nebo metanu koma plynný kulový obal kolem jádra ohon plyn a prachové částice sahající do vzdálenosti až 10 6 km od jádra pravidelně se vrací komety: Halleyova (za 75 76 let, průlet 12. př. n. l. mohl dát za vznik hvězdě nad Betlémem), Hale-Boppova (za 2383 let, poprvé 1997), Kohoutkova (objev 1973, návrat ke Slunci 1981, 1987, 1994 ) Meteoroidy velikost několik mm až desítek metrů pohybují se mezi planetami ve sluneční soustavě po průchodu atmosférou vzniká optický úkaz zvaný meteor (rozžhavený meteoroid hoří) velice jasný meteor se nazývá bolid po dopadu na zem se zbytek nazývá meteorit Bolid nad Mohavskou pouští Meziplanetární látka vodík, hélium, prach, sluneční vítr, kosmické záření