Поле тяготения. Движение в поле центральных сил

Поле тяготения создается взаимодействующими массами покоя тел и поэтому является характерным для тел с большими массами и со значениями скорости движения гораздо меньшими, чем скорость распространения света в вакууме.

Напряженность поля тяготения – векторная физическая величина, равная по величине и направлению силе, действующей на единичную массу, помещенную в данную точку поля:

.

Ускорение, приобретаемое в поле тяготения массой m, направлено к центру большей массы:

.

Ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли

.

Ускорение силы тяжести при круговой траектории движения является центростремительным:

.

Потенциал поля тяготения – это скалярная физическая величина, равная потенциальной энергии единичной массы, помещенной в данную точку поля:

.

Связь между напряженностью и потенциалом поля тяготения:

.

В векторной форме

.

Знак «минус» означает, что напряженность поля тяготения направлена в сторону уменьшения потенциала поля тяготения.

Уравнение движения массы m в поле тяготения при скорости движения тела v₀ << с:

.

Первая космическая скорость

.

Вторая космическая скорость

.

Период обращения спутника, совершающего движение по круговой орбите:

.

«Потенциальная яма» – ограниченная область пространства, определяемая физической природой взаимодействия частиц. В этой области пространства потенциальная энергия частицы меньше, чем вне ее.

Характеристики «потенциальной ямы»:

а) ширина – расстояние, на котором проявляется действие сил притяжения;

б) глубина – разность потенциальных энергий частицы на «краю» ямы и на ее «дне», соответствующем минимуму потенциальной энергии, которую удобнее принять равной нулю.

Основное свойство «потенциальной ямы» – способность удерживать частицу, полная энергия W которой меньше .

Потенциальный барьер – ограниченная в пространстве область, по обе стороны которой потенциальная энергия резко спадает. Прохождение частицы через потенциальный барьер возможно лишь в том случае, если ее полная энергия не меньше высоты потенциального барьера W ³ .