Порядок выполнения лабораторной работы

1. Запишите название работы.

2. Составьте таблицы используемых при расчетах постоянных величин.

Составьте таблицы для расчетов. При заполнении столбцов с переменными физическими величинами используйте методы быстрого заполнения.

3. После выполнения лабораторной работы, нужно выполнить тестовое задание по теме работы по параграфам учебника Т.И. Трофимовой «Курс физики» из списка "литература", используя тестовую оболочку "AIST2w" или ответить на контрольные вопросы устно преподавателю.

Лабораторная работа № 1. Исследование гравитационного поля Земли и Луны

Литература: §22, 24, 25

Всякое тело, обладающее массой создает вокруг себя гравитационное поле, которое так же как электрическое поле характеризуется напряженностью и потенциалом. Напряженность гравитационного поля на расстоянии D от центра тела создающего поле равна силе, с которой поле действует на тело массой 1 кг в этой точке:

, (1)

где G = 6,672×10^-11 Н×м²/кг - гравитационная постоянная; М - масса тела, создающего поле; D - расстояние от центра тела, создающего поле до точки, в которой рассчитывается напряженность.

Следовательно, сила с которой поле действует на тело массой m в этой точке поля равна:

(2)

Потенциал гравитационного поля на расстоянии D от центра тела создающего поле равен потенциальной энергии тела массой 1 кг в этой точке поля:

. (3)

Потенциальная энергия тела массой m в этой точке поля равна:

. (4)

Порядок выполнения работы

В этой лабораторной работе вам предлагается исследовать гравитационные поля Земли и Луны, на высотах (h) от 0 м до 385×10⁶ м над поверхностью планеты с шагом 5×10⁶ м, построить графики зависимости напряженности и потенциала от высоты для обоих случаев и для суммарного поля двух планет. По графику, определить на каком расстоянии от Земли напряженность суммарного поля обращается в ноль.

1. Заполните таблицу констант (таблица 1):

Таблица 1

2. Составьте расчетную таблицу (таблица 2).

Таблица 2

· при заполнении столбца "h" используйте быстрое заполнение с использованием арифметической прогрессии с шагом 500000 м = 5Е+6;

· введите в ячейки формулы для расчета напряженности (1) и потенциала (3) гравитационного поля Земли, при этом расстояние от центра планеты до точки, в которой происходит расчет равно сумме радиуса планеты и высоты точки над поверхностью планеты: D=R+h. Скопируйте формулы на весь столбец;

· введите в ячейки формулы для расчета напряженности (1) и потенциала (3) гравитационного поля Луны, при этом расстояние от центра планеты до точки, в которой происходит расчет равно: D = R_л – h +385E+6;

· введите в ячейки формулы для расчета напряженности (1) и потенциала (3) суммарного поля планет;

· В одних координатных осях постройте зависимости напряженностей гравитационных полей от высоты "h": Ез(h), Ел(h), (Ез- Ел)(h). По графику, определить на каком расстоянии от Земли напряженность суммарного поля обращается в ноль;

· В одних координатных осях постройте зависимости потенциалов гравитационных полей от высоты "h": fз(h), fл(h), (fз- fл)(h).

Контрольные вопросы

1. Как определяется гравитационная постоянная и каков ее физический смысл?

2. Что такое напряженность поля тяготения?

3. Какое поле тяготения называется однородным? Центральным?

4. Какие величины вводятся для характеристики поля тяготения и какова связь между ними? Дайте их определения.

5. Известно, что сила тяготения пропорциональна массе тела. Почему же тяжелое тело не падает быстрее легкого?