כוחות כבידה. חוק הכבידה האוניברסלית. משקל גוף הגדרת כוח כבידה

הערך המספרי של G נקבע לראשונה על ידי המדען האנגלי הנרי קוונדיש (1731 - 1810), לאחר שערך ניסויים ב-1798 במתקן שנקרא מאזן פיתול.

הניסיון של קוונדיש היה כדלקמן:

תקליטור זרוע נדנדה תלוי בחוט AB אלסטי, שבקצותיו מחוברים שני כדורי עופרת זהים, שהמסות שלהם מ' ידועות. כאשר מביאים כדורים גדולים במסות M לכדורים אלה, הכדורים, נמשכים אליהם, מסובבים את החוט בזווית מסוימת. בעזרת זווית הפיתול של החוט, ניתן לחשב את כוח הכבידה ובהכרת מסות הכדורים והמרחקים ביניהם, למצוא את הערך של G.

הניסויים המגוונים והמדויקים ביותר נתנו לתוצאה 6.67 * 10 -1

כמו כל חוקים אחרים, לחוק הכבידה האוניברסלית יש גבולות מסוימים של תחולה. זה ישים עבור:

1. נקודות מהותיות,

2. גופים בצורת כדור,

3. כדור בעל רדיוס גדול יותר באינטראקציה עם גופים שמידותיהם קטנות בהרבה מגודל הכדור.

כוחות הכבידה בין גופים בעלי מסה קטנה הם זניחים, ולכן לעתים קרובות איננו מבחינים בהם. עם זאת, עבור גופים בעלי מסות גדולות, כוחות אלו מגיעים לערכים גדולים. שדה הכבידה הוא אחד מסוגי החומר. הוא מאפיין שינויים בתכונות הפיזיקליות והגיאומטריות של החלל ליד מסיביות במונחים של כוח על עצמים פיזיקליים אחרים.

חללית במשקל 8 טון התקרבה לתחנה מסלולית במשקל 20 טון במרחק של 100 מטר. מצא את כוח המשיכה ההדדית שלהם.

ו - ? חישוב פתרון SI

M 1 = 8 t 8 * 10 3 ק"ג

m 2 = 20 t 20* 10 3 ק"ג

ח= 100 מ'

G = 6.67 * 10 -1

תשובה: 1.07*10 -6 נ.

כוח משיכה. משקל גוף. חוסר משקל.

מטרה: להבהיר שאינטראקציה מתרחשת דרך שדה הכבידה, והמושג חוסר משקל הוא מושג יחסי.

סוג שיעור

1. רגע ארגוני

2. שיעורי בית

3. סקר פרונטלי

4. הסבר חומר

5. סיכום שיעור

במהלך השיעורים.

שיעורי בית:

אילו כוחות פועלים בין גופים?

מה אומר חוק הכבידה האוניברסלית?

באיזו נוסחה משתמשים לחישוב כוח הכבידה?

גבולות התחולה של חוק הכבידה האוניברסלית?

מהו קבוע הכבידה?

המהות של ניסוי קוונדיש?

כל הגופים הם הכוח שבו גוף, עקב משיכתו לכדור הארץ, פועל על תומך או מתלה.

מדוע מתעורר כוח כזה, איך הוא מכוון ולמה הוא שווה?

שקול, למשל, גוף תלוי בקפיץ, שקצהו השני קבוע.

הגוף נתון לכוח הכבידה כלפי מטה. לכן הוא מתחיל ליפול, גורר איתו את הקצה התחתון של המעיין. בגלל זה, הקפיץ יתעוות, והכוח האלסטי של הקפיץ יופיע. הוא מחובר לקצה העליון של הגוף ומכוון כלפי מעלה. הקצה העליון של הגוף יפגר אפוא מאחורי חלקיו האחרים בנפילתו, עליהם לא מופעל כוח האלסטי של הקפיץ. כתוצאה מכך, הגוף מעוות. כוח נוסף מתעורר - הכוח האלסטי של הגוף המעוות. הוא מחובר לקפיץ ומכוון כלפי מטה. כוח זה הוא משקל הגוף.

לפי החוק השלישי של ניוטון, הכוחות האלסטיים הללו שווים בגודלם ומכוונים לכיוונים מנוגדים. לאחר מספר תנודות, הגוף על הקפיץ מוצא את עצמו במנוחה. המשמעות היא שכוח הכבידה שווה בגודלו לכוח האלסטי של הקפיץ. אבל משקל הגוף שווה גם לכוח הזה, ולכן, בדוגמה שלנו, משקל הגוף, אותו אנו מציינים באות, שווה במודולוס לכוח הכבידה.

הַגדָרָה

חוק הכבידה האוניברסלית התגלה על ידי I. ניוטון:

שני גופים מושכים זה את זה עם , ביחס ישר למוצר שלהם וביחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם:

תיאור חוק הכבידה האוניברסלית

המקדם הוא קבוע הכבידה. במערכת SI, לקבוע הכבידה יש את המשמעות:

הקבוע הזה, כפי שניתן לראות, הוא קטן מאוד, ולכן כוחות הכבידה בין גופים בעלי מסות קטנות גם הם קטנים ולמעשה אינם מורגשים. עם זאת, התנועה של גופים קוסמיים נקבעת לחלוטין על ידי כוח הכבידה. הנוכחות של כבידה אוניברסלית או, במילים אחרות, אינטראקציה כבידה מסבירה במה "נתמכים" כדור הארץ וכוכבי הלכת, ומדוע הם נעים סביב השמש לאורך מסלולים מסוימים, ואינם עפים ממנה. חוק הכבידה האוניברסלית מאפשר לנו לקבוע מאפיינים רבים של גרמי השמיים - המוני כוכבי לכת, כוכבים, גלקסיות ואפילו חורים שחורים. חוק זה מאפשר לחשב את מסלולי כוכבי הלכת בדיוק רב וליצור מודל מתמטי של היקום.

באמצעות חוק הכבידה האוניברסלית, ניתן לחשב גם מהירויות קוסמיות. לדוגמה, המהירות המינימלית שבה גוף שנע אופקית מעל פני כדור הארץ לא ייפול עליו, אלא ינוע במסלול מעגלי היא 7.9 ק"מ לשנייה (מהירות בריחה ראשונה). על מנת לעזוב את כדור הארץ, כלומר. כדי להתגבר על משיכת הכבידה שלו, הגוף חייב להיות בעל מהירות של 11.2 קמ"ש (מהירות בריחה שנייה).

כוח הכבידה הוא אחת מתופעות הטבע המדהימות ביותר. בהיעדר כוחות כבידה, קיומו של היקום לא יכול היה להתעורר. כוח הכבידה אחראי לתהליכים רבים ביקום - לידתו, קיום סדר במקום כאוס. טבע הכבידה עדיין לא מובן במלואו. עד עכשיו, איש לא הצליח לפתח מנגנון ומודל הגונים של אינטראקציה כבידה.

כוח משיכה

מקרה מיוחד של ביטוי של כוחות כבידה הוא כוח הכבידה.

כוח הכבידה מופנה תמיד אנכית כלפי מטה (לכיוון מרכז כדור הארץ).

אם כוח הכבידה פועל על גוף, אז הגוף עושה זאת. סוג התנועה תלוי בכיוון ובגודל המהירות ההתחלתית.

אנו נתקלים בהשפעות של כוח הכבידה מדי יום. , לאחר זמן מה הוא מוצא את עצמו על הקרקע. הספר, המשתחרר מהידיים, נופל למטה. לאחר שקפץ, אדם אינו עף לחלל החיצון, אלא נופל ארצה.

בהתחשב בנפילה החופשית של גוף ליד פני כדור הארץ כתוצאה מהאינטראקציה הכבידה של גוף זה עם כדור הארץ, אנו יכולים לכתוב:

מאיפה האצה של הנפילה החופשית:

תאוצת הכבידה אינה תלויה במסת הגוף, אלא תלויה בגובה הגוף מעל כדור הארץ. הגלובוס פחוס מעט בקטבים, ולכן גופים הממוקמים ליד הקטבים ממוקמים קצת יותר קרוב למרכז כדור הארץ. בהקשר זה, תאוצת הכבידה תלויה בקו הרוחב של האזור: בקוטב היא מעט גדולה יותר מאשר בקו המשווה וקווי רוחב אחרים (בקו המשווה m/s, בקוטב הצפוני m/s.

אותה נוסחה מאפשרת לך למצוא את תאוצת הכבידה על פני השטח של כל כוכב לכת בעל מסה ורדיוס.

דוגמאות לפתרון בעיות

דוגמה 1 (בעיה לגבי "שקילת" כדור הארץ)

תרגיל

רדיוס כדור הארץ הוא ק"מ, תאוצת הכבידה על פני כוכב הלכת היא m/s. באמצעות נתונים אלה, העריכו את מסת כדור הארץ בקירוב.

פִּתָרוֹן

האצת הכבידה על פני כדור הארץ:

מאיפה המסה של כדור הארץ:

במערכת C, רדיוס כדור הארץ M.

החלפת ערכים מספריים של כמויות פיזיקליות בנוסחה, אנו מעריכים את מסת כדור הארץ:

תשובה

מסת כדור הארץ ק"ג.

דוגמה 2

תרגיל

לוויין כדור הארץ נע במסלול מעגלי בגובה של 1000 ק"מ מפני השטח של כדור הארץ. באיזו מהירות נע הלוויין? כמה זמן ייקח ללוויין להשלים מהפכה אחת סביב כדור הארץ?

פִּתָרוֹן

לפי , הכוח הפועל על הלוויין מכדור הארץ שווה למכפלת מסת הלוויין והתאוצה שבה הוא נע:

כוח המשיכה הכבידה פועל על הלוויין מצד כדור הארץ, שלפי חוק הכבידה האוניברסלי שווה ל:

היכן והן המסות של הלוויין וכדור הארץ, בהתאמה.

מכיוון שהלוויין נמצא בגובה מסוים מעל פני כדור הארץ, המרחק ממנו למרכז כדור הארץ הוא:

איפה הרדיוס של כדור הארץ.

אובי-וואן קנובי אמר שהכוח מחזיק את הגלקסיה ביחד. אותו הדבר ניתן לומר על כוח הכבידה. עובדה: כוח הכבידה מאפשר לנו ללכת על כדור הארץ, לכדור הארץ להסתובב סביב השמש ולשמש לנוע סביב החור השחור העל-מסיבי שבמרכז הגלקסיה שלנו. איך להבין את כוח המשיכה? זה נדון במאמר שלנו.

בוא נאמר מיד שלא תמצא כאן תשובה נכונה ייחודית לשאלה "מהו כוח הכבידה". כי זה פשוט לא קיים! כוח הכבידה הוא אחת התופעות המסתוריות ביותר, שמדענים מתלבטים לגביה ועדיין לא יכולים להסביר את טיבו במלואו.

יש הרבה השערות ודעות. יש יותר מתריסר תיאוריות של כוח הכבידה, אלטרנטיביות וקלאסיות. נסתכל על המעניינים, הרלוונטיים והמודרניים ביותר.

האם אתה רוצה מידע שימושי נוסף ואת החדשות האחרונות בכל יום? הצטרפו אלינו בטלגרם.

כוח הכבידה הוא אינטראקציה בסיסית פיזית

ישנן 4 אינטראקציות בסיסיות בפיזיקה. בזכותם העולם הוא בדיוק מה שהוא. כוח הכבידה הוא אחד מאינטראקציות אלה.

אינטראקציות בסיסיות:

כוח משיכה;
אלקטרומגנטיות;
אינטראקציה חזקה;
אינטראקציה חלשה.

כוח הכבידה הוא החלש מבין ארבעת כוחות היסוד.

נכון לעכשיו, התיאוריה הנוכחית המתארת את כוח הכבידה היא GTR (תורת היחסות הכללית). הוא הוצע על ידי אלברט איינשטיין בשנים 1915-1916.

עם זאת, אנו יודעים שמוקדם מדי לדבר על האמת הסופית. אחרי הכל, כמה מאות שנים לפני הופעת תורת היחסות הכללית בפיזיקה, התיאוריה של ניוטון שלטה בתיאור כוח הכבידה, שהורחבה באופן משמעותי.

במסגרת תורת היחסות הכללית, אי אפשר כיום להסביר ולתאר את כל הנושאים הקשורים לכוח המשיכה.

לפני ניוטון, הייתה האמונה הרווחת שכוח הכבידה על פני כדור הארץ וכוח הכבידה בשמים הם דברים שונים. האמינו שכוכבי הלכת נעים לפי החוקים האידיאליים שלהם, שונים מאלה שעל כדור הארץ.

ניוטון גילה את חוק הכבידה האוניברסלית בשנת 1667. כמובן, החוק הזה היה קיים גם בתקופת הדינוזאורים והרבה קודם לכן.

פילוסופים עתיקים חשבו על קיומו של כוח הכבידה. גלילאו חישב בניסוי את תאוצת הכבידה על פני כדור הארץ, וגילה שהיא זהה לגופים בכל מסה. קפלר חקר את חוקי התנועה של גרמי השמיים.

ניוטון הצליח לנסח ולהכליל את תוצאות התצפיות שלו. הנה מה שהוא קיבל:

שני גופים מושכים זה את זה בכוח הנקרא כוח כבידה או כוח משיכה.

נוסחה לכוח המשיכה בין גופים:

G הוא קבוע הכבידה, m הוא מסת הגופים, r הוא המרחק בין מרכזי המסה של גופים.

מהי המשמעות הפיזית של קבוע הכבידה? זה שווה לכוח שבו גופים בעלי מסה של 1 קילוגרם כל אחד פועלים זה על זה, כשהם במרחק של מטר אחד מהשני.

לפי התיאוריה של ניוטון, כל עצם יוצר שדה כבידה. הדיוק של חוק ניוטון נבדק במרחקים של פחות מסנטימטר אחד. כמובן, עבור מסות קטנות כוחות אלו אינם משמעותיים וניתן להזניח אותם.

הנוסחה של ניוטון ישימה הן עבור חישוב כוח המשיכה של כוכבי לכת לשמש והן עבור עצמים קטנים. אנחנו פשוט לא שמים לב לכוח שבו, נניח, הכדורים על שולחן ביליארד נמשכים. עם זאת, כוח זה קיים וניתן לחשב אותו.

כוח המשיכה פועל בין כל גופים ביקום. השפעתו משתרעת לכל מרחק.

חוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון אינו מסביר את טבעו של כוח הכבידה, אלא קובע חוקים כמותיים. התיאוריה של ניוטון אינה סותרת את GTR. זה די מספיק לפתרון בעיות מעשיות בקנה מידה של כדור הארץ ולחישוב תנועת גרמי השמיים.

כוח הכבידה בתורת היחסות הכללית

למרות העובדה שהתיאוריה של ניוטון די ישימה בפועל, יש לה מספר חסרונות. חוק הכבידה האוניברסלית הוא תיאור מתמטי, אך אינו מספק תובנה לגבי הטבע הפיזי הבסיסי של הדברים.

לפי ניוטון, כוח הכבידה פועל בכל מרחק. וזה עובד באופן מיידי. בהתחשב בכך שהמהירות המהירה ביותר בעולם היא מהירות האור, יש אי התאמה. איך כוח הכבידה יכול לפעול באופן מיידי בכל מרחק, כשלוקח לאור לא רגע, אלא מספר שניות או אפילו שנים להתגבר עליהם?

במסגרת תורת היחסות הכללית, הכבידה נחשבת לא ככוח הפועל על גופים, אלא כעקמומיות של מרחב וזמן בהשפעת המסה. לפיכך, כוח הכבידה אינו אינטראקציה של כוח.

מהי השפעת כוח הכבידה? בואו ננסה לתאר את זה באמצעות אנלוגיה.

בואו נדמיין חלל בצורה של יריעה אלסטית. אם תניח עליו כדור טניס קל, המשטח יישאר ישר. אבל אם מניחים משקל כבד ליד הכדור, הוא ילחץ על חור על המשטח, והכדור יתחיל להתגלגל לעבר המשקל הגדול והכבד. זה "כוח הכבידה".

דרך אגב! לקוראינו יש כעת 10% הנחה על

גילוי גלי כבידה

גלי כבידה נחזו על ידי אלברט איינשטיין עוד ב-1916, אך הם התגלו רק מאה שנים מאוחר יותר, ב-2015.

מהם גלי כבידה? בואו נצייר שוב אנלוגיה. אם תזרקו אבן למים רגועים, יופיעו עיגולים על פני המים מהמקום בו היא נופלת. גלי כבידה הם אותם אדוות, הפרעות. רק לא על המים, אלא במרחב-זמן העולמי.

במקום מים יש מרחב-זמן, ובמקום אבן, נגיד, חור שחור. כל תנועה מואצת של מסה יוצרת גל כבידה. אם הגופים נמצאים במצב של נפילה חופשית, כאשר יעבור גל כבידה, המרחק ביניהם ישתנה.

מכיוון שכוח הכבידה הוא כוח חלש מאוד, זיהוי גלי כבידה נקשר לקשיים טכניים גדולים. טכנולוגיות מודרניות אפשרו לזהות פרץ של גלי כבידה רק ממקורות סופר מסיביים.

אירוע מתאים לזיהוי גל כבידה הוא מיזוג של חורים שחורים. למרבה הצער או למרבה המזל, זה קורה לעתים רחוקות למדי. עם זאת, מדענים הצליחו לרשום גל שממש התגלגל על פני חלל היקום.

כדי לתעד גלי כבידה נבנה גלאי בקוטר 4 קילומטרים. במהלך מעבר הגל נרשמו רעידות של מראות על מתלים בוואקום והפרעות האור המוחזר מהן.

גלי כבידה אישרו את תקפותה של תורת היחסות הכללית.

כוח הכבידה וחלקיקים יסודיים

במודל הסטנדרטי, חלקיקים יסודיים מסוימים אחראים לכל אינטראקציה. אנו יכולים לומר שחלקיקים הם נשאים של אינטראקציות.

הגרביטון, חלקיק היפותטי חסר מסה עם אנרגיה, אחראי על כוח הכבידה. אגב, בחומר הנפרד שלנו, קרא עוד על בוזון היגס, שגרם לרעש רב, וחלקיקים יסודיים אחרים.

לבסוף, הנה כמה עובדות מעניינות על כוח הכבידה.

10 עובדות על כוח הכבידה

כדי להתגבר על כוח הכבידה של כדור הארץ, הגוף חייב להיות בעל מהירות של 7.91 קמ"ש. זוהי מהירות הבריחה הראשונה. מספיק שגוף (למשל, גשושית חלל) ינוע במסלול סביב כוכב הלכת.
כדי לברוח משדה הכבידה של כדור הארץ, על החללית להיות בעלת מהירות של לפחות 11.2 קמ"ש. זוהי מהירות הבריחה השנייה.
העצמים בעלי כוח המשיכה החזק ביותר הם חורים שחורים. כוח המשיכה שלהם כל כך חזק שהם אפילו מושכים אור (פוטונים).
לא תמצא את כוח הכבידה באף משוואה של מכניקת הקוונטים. העובדה היא שכאשר אתה מנסה לכלול את כוח המשיכה במשוואות, הם מאבדים את הרלוונטיות שלהם. זוהי אחת הבעיות החשובות ביותר של הפיזיקה המודרנית.
מקור המילה כוח משיכה בלטינית "gravis", שפירושה "כבד".
ככל שהאובייקט מסיבי יותר, כוח המשיכה חזק יותר. אם אדם השוקל 60 קילוגרם על פני כדור הארץ שוקל את עצמו על צדק, המאזניים יראו 142 קילוגרמים.
מדעני נאס"א מנסים לפתח אלומת כבידה שתאפשר להזיז עצמים ללא מגע, ולהתגבר על כוח הכבידה.
גם אסטרונאוטים במסלול חווים את כוח הכבידה. ליתר דיוק, מיקרו-כבידה. נראה שהם נופלים בלי סוף יחד עם הספינה שבה הם נמצאים.
כוח הכבידה תמיד מושך ואף פעם לא דוחה.
החור השחור, בגודל של כדור טניס, מושך אליו עצמים באותו כוח כמו כוכב הלכת שלנו.

עכשיו אתה יודע את ההגדרה של כוח המשיכה ויכול לדעת באיזו נוסחה משתמשים כדי לחשב את כוח המשיכה. אם הגרניט של המדע לוחץ אותך לקרקע חזק יותר מכוח הכבידה, צור קשר עם שירות הסטודנטים שלנו. אנו נעזור לך ללמוד בקלות תחת העומסים הכבדים ביותר!

חוק זה, הנקרא חוק הכבידה האוניברסלית, כתוב בצורה מתמטית באופן הבא:

כאשר m 1 ו-m 2 הם המסות של הגופים, R הוא המרחק ביניהם (ראה איור 11a), ו-G הוא קבוע הכבידה השווה ל-6.67.10-11 N.m 2 /kg2.

חוק הכבידה האוניברסלית נוסח לראשונה על ידי I. ניוטון כאשר ניסה להסביר את אחד מחוקי I. קפלר, הקובע כי עבור כל כוכבי הלכת היחס בין הקובייה של המרחק R שלהם לשמש לריבוע התקופה T של המהפכה סביבו זהה, כלומר.

הבה נגזור את חוק הכבידה האוניברסלית כפי שעשה ניוטון, בהנחה שכוכבי הלכת נעים במעגלים. לאחר מכן, לפי החוק השני של ניוטון, כוכב לכת בעל מסה mPl הנע במעגל ברדיוס R עם מהירות v ותאוצה צנטריפטית v2/R חייב להיות מופעל על ידי כוח F המכוון לשמש (ראה איור 11b) ושווה ל- :

ניתן לבטא את המהירות v של כוכב הלכת במונחים של רדיוס המסלול R ותקופת המסלול T:

החלפה של (11.4) לתוך (11.3) נקבל את הביטוי הבא עבור F:

מחוק קפלר (11.2) עולה כי T2 = const.R3. לכן, (11.5) ניתן להפוך ל:

לפיכך, השמש מושכת כוכב לכת עם כוח פרופורציונלי ישר למסה של כוכב הלכת וביחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם. נוסחה (11.6) דומה מאוד ל-(11.1), הדבר היחיד שחסר הוא מסת השמש במונה השבר מימין. עם זאת, אם כוח המשיכה בין השמש לכוכב הלכת תלוי במסה של כוכב הלכת, אז כוח זה חייב להיות תלוי גם במסה של השמש, מה שאומר שהקבוע בצד ימין של (11.6) מכיל את המסה של השמש כאחד הגורמים. לכן, ניוטון הציג את ההנחה המפורסמת שלו שכוח הכבידה צריך להיות תלוי במכפלה של המוני הגופים והחוק הפך לדרך שבה כתבנו אותו (11.1).

חוק הכבידה האוניברסלית והחוק השלישי של ניוטון אינם סותרים זה את זה. לפי הנוסחה (11.1), הכוח שבו גוף 1 מושך את גוף 2 שווה לכוח שבו גוף 2 מושך את גוף 1.

עבור גופים בגדלים רגילים, כוחות הכבידה קטנים מאוד. לכן, שתי מכוניות העומדות זו ליד זו נמשכות זו לזו בכוח השווה למשקל של טיפת גשם. מאז ש-G. Cavendish קבע את ערכו של קבוע הכבידה בשנת 1798, הנוסחה (11.1) סייעה לגלות תגליות רבות ב"עולם המסות והמרחקים העצומים". לדוגמה, לדעת את גודל התאוצה עקב כוח הכבידה (g=9.8 m/s2) ואת רדיוס כדור הארץ (R=6.4.106 m), נוכל לחשב את המסה שלו m3 באופן הבא. כל גוף בעל מסה m1 ליד פני כדור הארץ (כלומר, במרחק R ממרכזו) מופעל על ידי כוח משיכה של כבידה השווה ל-m1g, שהחלפתו ב-(11.1) במקום F נותן:

מהמקום בו אנו מוצאים כי m З = 6.1024 ק"ג.

סקירת שאלות:

· לנסח את חוק הכבידה האוניברסלית?

· מהו קבוע הכבידה?

אורז. 11. (א) – לניסוח חוק הכבידה האוניברסלית; (ב) - לגזירת חוק הכבידה האוניברסלית מחוק קפלר.

§ 12. כוח המשיכה. מִשׁקָל. חוסר משקל. מהירות החלל הראשון.

אינטראקציה כבידה מתבטאת במשיכה של גופים זה לזה. אינטראקציה זו מוסברת על ידי נוכחות של שדה כבידה סביב כל גוף.

מודול כוח האינטראקציה הכבידה בין שתי נקודות חומר בעלות מסה m 1 ו- m 2 הממוקמות במרחק אחד מהשני

(2.49)

כאשר F 1.2, F 2.1 - כוחות אינטראקציה המכוונים לאורך הקו הישר המחבר את נקודות החומר, G = 6.67
- קבוע כבידה.

מערכת יחסים (2.3) נקראת חוק הכבידה האוניברסליתגילה ניוטון.

אינטראקציית כבידה תקפה לנקודות וגופים חומריים בעלי חלוקה סימטרית כדורית של מסות, שהמרחק ביניהן נמדד ממרכזיהם.

אם ניקח שאחד מהגופים המקיימים אינטראקציה הוא כדור הארץ, והשני הוא גוף בעל מסה m, הממוקם ליד או על פניו, אז פועל ביניהם כוח משיכה

, (2.50)

כאשר M 3 ,R 3 - מסה ורדיוס של כדור הארץ.

יַחַס
- ערך קבוע השווה ל-9.8 m/s 2, המסומן g, בעל ממד התאוצה ונקרא האצת נפילה חופשית.

תוצר של מסת הגוף m והאצת נפילה חופשית , שקוראים לו כוח משיכה

. (2.51)

בניגוד לכוח האינטראקציה הכבידה מודול כוח הכבידה
תלוי בקו הרוחב הגיאוגרפי של מיקומו של הגוף על פני כדור הארץ. בקטבים
, ובקו המשווה הוא יורד ב-0.36%. הבדל זה נובע מהעובדה שכדור הארץ מסתובב על צירו.

כשהגוף מוסר ביחס לפני השטח של כדור הארץ לגובה כוח המשיכה יורד

, (2.52)

איפה
- האצת נפילה חופשית בגובה h מכדור הארץ.

מסה בנוסחאות (2.3-2.6) היא מדד לאינטראקציה כבידה.

אם תולים גוף או מניחים אותו על משענת קבועה, הוא יהיה במנוחה ביחס לכדור הארץ, כי כוח הכבידה מאוזן על ידי כוח התגובה הפועל על הגוף מהתמיכה או המתלה.

כוח התגובה- הכוח שבו פועלים גופים אחרים על גוף נתון, המגביל את תנועתו.

כוח תגובה קרקע רגילמחובר לגוף ומכוון בניצב למישור התמיכה.

כוח תגובה של חוט(הַשׁעָיָה) מכוון לאורך החוט (השעיה)

משקל גוף –הכוח שבו הגוף לוחץ על התמיכה או מותח את חוט המתלה ומופעל על התומך או המתלה.

משקל שווה מספרית לכוח הכבידה אם הגוף נמצא על משטח אופקי של תומך במצב של מנוחה או תנועה ליניארית אחידה. במקרים אחרים, משקל הגוף וכוח הכבידה אינם שווים בגודלם.

2.6.3.כוחות חיכוך

כוחות חיכוך נוצרים כתוצאה מאינטראקציה של גופים נעים ומנוחים במגע זה עם זה.

יש חיכוך חיצוני (יבש) ופנימי (צמיג).

חיכוך יבש חיצונימחולק ב:

סוגי החיכוך החיצוני המפורטים תואמים לכוחות החיכוך, המנוחה, ההחלקה והגלגול.

עם

חיכוך סטטי
פועל בין המשטחים של גופים המקיימים אינטראקציה כאשר גודל הכוחות החיצוניים אינו מספיק כדי לגרום לתנועה היחסית שלהם.

אם מופעל כוח חיצוני הולך וגובר על גוף במגע עם גוף אחר , במקביל למישור המגע (איור 2.2.א), ואז בעת שינוי מאפס לערך כלשהו
תנועת הגוף אינה מתרחשת. הגוף מתחיל לנוע ב-F F tr. מקסימום