« Fizica - clasa a X-a"

De ce se mișcă Luna în jurul Pământului?
Ce se întâmplă dacă luna se oprește?
De ce se învârt planetele în jurul Soarelui?

Capitolul 1 a discutat în detaliu că globul oferă tuturor corpurilor din apropierea suprafeței Pământului aceeași accelerație - accelerația gravitației. Dar dacă globul oferă accelerație unui corp, atunci, conform celei de-a doua legi a lui Newton, acesta acționează asupra corpului cu o anumită forță. Se numește forța cu care acționează Pământul asupra unui corp gravitaţie. Mai întâi vom găsi această forță și apoi vom lua în considerare forța gravitației universale.

Accelerația în valoare absolută este determinată din a doua lege a lui Newton:

În general, depinde de forța care acționează asupra corpului și de masa acestuia. Deoarece accelerația gravitației nu depinde de masă, este clar că forța gravitațională trebuie să fie proporțională cu masa:

Mărimea fizică este accelerația gravitației, este constantă pentru toate corpurile.

Pe baza formulei F = mg, puteți specifica o metodă simplă și practic convenabilă pentru măsurarea masei corpurilor prin compararea masei unui corp dat cu o unitate standard de masă. Raportul dintre masele a două corpuri este egal cu raportul forțelor gravitaționale care acționează asupra corpurilor:

Aceasta înseamnă că masele corpurilor sunt aceleași dacă forțele gravitaționale care acționează asupra lor sunt aceleași.

Aceasta este baza pentru determinarea maselor prin cântărire pe cântare cu arc sau pârghie. Asigurându-se că forța de presiune a unui corp pe un cântar, egală cu forța gravitațională aplicată corpului, este echilibrată de forța de presiune a greutăților pe o altă plată de cântare, egală cu forța gravitațională aplicată asupra greutățile, determinăm astfel masa corpului.

Forța gravitației care acționează asupra unui corp dat din apropierea Pământului poate fi considerată constantă doar la o anumită latitudine, în apropierea suprafeței Pământului. Dacă corpul este ridicat sau mutat într-un loc cu o latitudine diferită, atunci accelerația gravitației și, prin urmare, forța gravitației, se va schimba.

Forța gravitației universale.

Newton a fost primul care a demonstrat cu strictețe că cauza căderii unei pietre pe Pământ, mișcarea Lunii în jurul Pământului și planetele din jurul Soarelui sunt aceleași. Acest forța gravitației universale, care acționează între orice corp din Univers.

Newton a ajuns la concluzia că, dacă nu pentru rezistența aerului, atunci traiectoria unei pietre aruncate din munte înalt(Fig. 3.1) cu o anumită viteză, ar putea deveni de așa natură încât să nu ajungă deloc la suprafața Pământului, ci să se miște în jurul ei în același mod în care planetele își descriu orbitele în spațiul ceresc.

Newton a găsit acest motiv și a reușit să-l exprime cu precizie sub forma unei formule - legea gravitației universale.

Deoarece forța gravitației universale conferă aceeași accelerație tuturor corpurilor, indiferent de masa lor, ea trebuie să fie proporțională cu masa corpului asupra căruia acționează:

„Graviația există pentru toate corpurile în general și este proporțională cu masa fiecăruia dintre ele... toate planetele gravitează una spre alta...” I. Newton

Dar întrucât, de exemplu, Pământul acționează asupra Lunii cu o forță proporțională cu masa Lunii, atunci Luna, conform celei de-a treia legi a lui Newton, trebuie să acționeze asupra Pământului cu aceeași forță. Mai mult, această forță trebuie să fie proporțională cu masa Pământului. Dacă forța gravitației este cu adevărat universală, atunci din partea unui corp dat o forță trebuie să acționeze asupra oricărui alt corp proporțional cu masa acestui alt corp. În consecință, forța gravitației universale trebuie să fie proporțională cu produsul maselor corpurilor care interacționează. De aici rezultă formularea legii gravitației universale.

Legea gravitației universale:

Forța de atracție reciprocă dintre două corpuri este direct proporțională cu produsul maselor acestor corpuri și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele:

Se numește factorul de proporționalitate G constantă gravitațională.

Constanta gravitațională este numeric egală cu forța de atracție dintre două puncte materiale care cântăresc 1 kg fiecare, dacă distanța dintre ele este de 1 m Într-adevăr, cu mase m 1 = m 2 = 1 kg și distanța r = 1 m, se obține. G = F (numeric).

Trebuie avut în vedere că legea gravitației universale (3.4) ca lege universală este valabilă pentru punctele materiale. În acest caz, forțele de interacțiune gravitațională sunt direcționate de-a lungul liniei care leagă aceste puncte (Fig. 3.2, a).

Se poate arăta că corpurile omogene în formă de minge (chiar dacă nu pot fi considerate puncte materiale, Fig. 3.2, b) interacționează și cu forța determinată de formula (3.4). În acest caz, r este distanța dintre centrele bilelor. Forțele de atracție reciprocă se află pe o linie dreaptă care trece prin centrele bilelor. Se numesc astfel de forțe central. Corpurile pe care le considerăm de obicei căderea pe Pământ au dimensiuni mult mai mici decât raza Pământului (R ≈ 6400 km).

Astfel de corpuri pot fi considerate, indiferent de forma lor, ca puncte materiale și pot determina forța de atracție a acestora către Pământ folosind legea (3.4), ținând cont că r este distanța de la un corp dat până la centrul Pământului.

O piatră aruncată pe Pământ se va abate sub influența gravitației de la o cale dreaptă și, după ce a descris o traiectorie curbă, va cădea în cele din urmă pe Pământ. Dacă îl arunci cu o viteză mai mare, va cădea mai departe”. I. Newton

Determinarea constantei gravitaționale.

Acum să aflăm cum să găsim constanta gravitațională. În primul rând, rețineți că G are un nume specific. Acest lucru se datorează faptului că unitățile (și, în consecință, numele) tuturor cantităților incluse în legea gravitației universale au fost deja stabilite mai devreme. Legea gravitației oferă o nouă legătură între cantitățile cunoscute cu anumite nume de unități. De aceea coeficientul se dovedește a fi o mărime numită. Folosind formula legii gravitației universale, este ușor de găsit denumirea unității constantei gravitaționale în SI: N m 2 / kg 2 = m 3 / (kg s 2).

Pentru a cuantifica G, este necesar să se determine independent toate mărimile incluse în legea gravitației universale: ambele mase, forța și distanța dintre corpuri.

Dificultatea este că forțele gravitaționale dintre corpuri de mase mici sunt extrem de mici. Din acest motiv, nu observăm atracția corpului nostru față de obiectele din jur și atracția reciprocă a obiectelor unul față de celălalt, deși forțele gravitaționale sunt cele mai universale dintre toate forțele din natură. Doi oameni cu mase de 60 kg la o distanță de 1 m unul de celălalt sunt atrași cu o forță de numai aproximativ 10 -9 N. Prin urmare, pentru măsurarea constantei gravitaționale sunt necesare experimente destul de subtile.

Constanta gravitațională a fost măsurată pentru prima dată de fizicianul englez G. Cavendish în 1798 folosind un instrument numit balanță de torsiune. Diagrama balanței de torsiune este prezentată în Figura 3.3. Un rocker ușor cu două greutăți identice la capete este suspendat de un fir elastic subțire. Două bile grele sunt fixate în apropiere. Forțele gravitaționale acționează între greutăți și bilele staționare. Sub influența acestor forțe, balansoarul rotește și răsucește firul până când forța elastică rezultată devine egală cu forța gravitațională. După unghiul de răsucire puteți determina forța de atracție. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să cunoașteți proprietățile elastice ale firului. Masele corpurilor sunt cunoscute, iar distanța dintre centrele corpurilor care interacționează poate fi măsurată direct.

Din aceste experimente s-a obținut următoarea valoare pentru constanta gravitațională:

G = 6,67 10 -11 Nm 2 / kg 2.

Numai în cazul în care corpuri de masă enormă interacționează (sau cel puțin masa unuia dintre corpuri este foarte mare) forța gravitațională ajunge de mare importanță. De exemplu, Pământul și Luna sunt atrase unul de celălalt cu o forță F ≈ 2 10 20 N.

Dependența accelerației căderii libere a corpurilor de latitudinea geografică.

Unul dintre motivele creșterii accelerației gravitației atunci când punctul în care se află corpul se deplasează de la ecuator la poli este că globul este oarecum turtit la poli și distanța de la centrul Pământului la suprafața sa la polii este mai mic decât la ecuator. Un alt motiv este rotația Pământului.

Egalitatea maselor inerțiale și gravitaționale.

Cea mai frapantă proprietate a forțelor gravitaționale este că ele oferă aceeași accelerație tuturor corpurilor, indiferent de masele lor. Ce ai spune despre un fotbalist a cărui lovitură ar fi accelerată în egală măsură de o minge obișnuită de piele și de o greutate de două kilograme? Toată lumea va spune că acest lucru este imposibil. Dar Pământul este un astfel de „jucător de fotbal extraordinar”, cu singura diferență că efectul său asupra corpului nu este de natura unei lovituri pe termen scurt, ci continuă în mod continuu de miliarde de ani.

În teoria lui Newton, masa este sursa câmpului gravitațional. Ne aflăm în câmpul gravitațional al Pământului. În același timp, suntem și surse ale câmpului gravitațional, dar datorită faptului că masa noastră este semnificativ mai mică decât masa Pământului, câmpul nostru este mult mai slab și obiectele din jur nu reacționează la el.

Proprietatea extraordinară a forțelor gravitaționale, așa cum am spus deja, se explică prin faptul că aceste forțe sunt proporționale cu masele ambelor corpuri care interacționează. Masa unui corp, care este inclusă în a doua lege a lui Newton, determină proprietățile inerțiale ale corpului, adică capacitatea sa de a dobândi o anumită accelerație sub influența unei forțe date. Acest masa inertă m și.

S-ar părea, ce legătură poate avea cu capacitatea corpurilor de a se atrage unul pe altul? Masa care determină capacitatea corpurilor de a se atrage între ele este masa gravitațională m r.

Din mecanica newtoniană nu rezultă deloc că masele inerțiale și gravitaționale sunt aceleași, adică

m și = m r . (3,5)

Egalitatea (3.5) este o consecință directă a experimentului. Înseamnă că putem vorbi pur și simplu despre masa unui corp ca măsură cantitativă a proprietăților sale inerțiale și gravitaționale.

Forțele gravitaționale. Legea gravitației universale. Gravitaţie.

Interacțiunea caracteristică tuturor corpurilor Universului și care se manifestă prin atracția lor reciprocă unul față de celălalt se numește gravitațională, și fenomenul gravitației universale în sine gravitaţie .

Interacțiune gravitațională realizat printr-un tip special de materie numit câmp gravitațional.

Forțe gravitaționale (forțe gravitaționale) sunt cauzate de atracția reciprocă a corpurilor și sunt direcționate de-a lungul liniei care leagă punctele de interacțiune.

Newton a primit expresia pentru forța gravitației în 1666, când avea doar 24 de ani.

Legea gravitației: două corpuri sunt atrase unul de celălalt cu forțe direct proporționale cu produsul maselor corpurilor și invers proporționale cu pătratul distanței dintre ele:

Legea este valabila cu conditia ca dimensiunile corpurilor sa fie neglijabile fata de distantele dintre ele. De asemenea, formula poate fi folosită pentru a calcula forțele gravitației universale, pentru corpuri sferice, pentru două corpuri, dintre care unul este o minge, celălalt un punct material.

Se numește coeficientul de proporționalitate G = 6,68·10 -11 constantă gravitațională.

Sensul fizic Constanta gravitațională este aceea că este numeric egală cu forța cu care sunt atrase două corpuri cu o greutate de 1 kg fiecare, situate la o distanță de 1 m unul de celălalt.

Gravitaţie

Se numește forța cu care Pământul atrage corpurile din apropiere gravitaţie , iar câmpul gravitațional al Pământului este câmp gravitațional .

Forța gravitației este îndreptată în jos, spre centrul Pământului. În corp trece printr-un punct numit centrul de greutate. Centrul de greutate al unui corp omogen având un centru de simetrie (o bilă, o placă dreptunghiulară sau rotundă, un cilindru etc.) este situat în acest centru. Mai mult, este posibil să nu coincidă cu niciunul dintre punctele unui corp dat (de exemplu, lângă un inel).

În cazul general, atunci când este necesar să se găsească centrul de greutate al oricărui corp de formă neregulată, ar trebui să se procedeze de la următorul model: dacă corpul este suspendat pe un fir atașat secvențial de diferite puncte ale corpului, atunci direcțiile marcat de fir se va intersecta într-un punct, care este tocmai centrul de greutate al acestui corp.

Modulul de gravitație este determinat folosind legea gravitației universale și este determinat de formula:

Ft = mg, (2,7)

unde g este accelerația de cădere liberă a corpului (g=9,8 m/s 2 ≈10 m/s 2).

Deoarece direcția de accelerație a căderii libere g coincide cu direcția gravitației F t, putem rescrie ultima egalitate sub forma

Din (2.7) rezultă că, adică raportul dintre forța care acționează asupra unui corp de masă m în orice punct al câmpului și masa corpului determină accelerația gravitației într-un punct dat al câmpului.

Pentru punctele situate la o înălțime h față de suprafața Pământului, accelerația de cădere liberă a unui corp este egală cu:

(2.8)

unde RZ este raza Pământului; MZ - masa Pământului; h este distanța de la centrul de greutate al corpului până la suprafața Pământului.

Din această formulă rezultă că,

În primul rând, accelerația căderii libere nu depinde de masa și dimensiunea corpului și,

în al doilea rând, cu creșterea înălțimii deasupra Pământului, accelerația căderii libere scade. De exemplu, la o altitudine de 297 km, se dovedește a fi nu 9,8 m/s 2, ci 9 m/s 2.

O scădere a accelerației gravitației înseamnă că și forța gravitației scade pe măsură ce înălțimea deasupra Pământului crește. Cu cât un corp este mai departe de Pământ, cu atât mai slab îl atrage.

Din formula (1.73) este clar că g depinde de raza Pământului R z.

Însă din cauza aplatizării Pământului în locuri diferite are sens diferit: scade pe masura ce te deplasezi de la ecuator la pol. La ecuator, de exemplu, este egal cu 9,780 m/s 2, iar la pol - 9,832 m/s 2. În plus, valorile locale g pot diferi de valorile lor medii g av datorită structurii eterogene a scoarței și subsolului terestre, lanțurilor muntoase și depresiunilor, precum și zăcămintelor minerale. Se numește diferența dintre valorile lui g și g cf

După ce lege ai de gând să mă spânzurezi?
- Și îi spânzurăm pe toți după o singură lege - legea gravitației universale.

Legea gravitației

Fenomenul gravitației este legea gravitației universale. Două corpuri acționează unul asupra celuilalt cu o forță care este invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele și direct proporțională cu produsul maselor lor.

Matematic putem exprima această mare lege prin formula

Gravitația acționează pe distanțe mari în Univers. Dar Newton a susținut că toate obiectele sunt atrase reciproc. Este adevărat că oricare două obiecte se atrag unul pe celălalt? Imaginează-ți doar, se știe că Pământul te atrage stând pe un scaun. Dar te-ai gândit vreodată că un computer și un mouse se atrag unul pe celălalt? Sau un creion și un stilou întins pe masă? În acest caz, înlocuim masa stiloului și masa creionului în formulă, împărțim la pătratul distanței dintre ele, ținând cont de constanta gravitațională și obținem forța atracției lor reciproce. Dar va fi atât de mic (din cauza maselor mici ale stiloului și creionului) încât nu-i simțim prezența. E altă chestiune când despre care vorbim despre Pământ și scaun, sau despre Soare și Pământ. Masele sunt semnificative, ceea ce înseamnă că putem evalua deja efectul forței.

Să ne amintim de accelerația căderii libere. Acesta este efectul legii atracției. Sub influența forței, un corp își schimbă viteza cu cât mai lent, cu atât este mai mare masa. Ca urmare, toate corpurile cad pe Pământ cu aceeași accelerație.

Ce cauzează această forță unică invizibilă? Astăzi este cunoscută și dovedită existența unui câmp gravitațional. Puteți afla mai multe despre natura câmpului gravitațional în materialul suplimentar despre acest subiect.

Gândește-te, ce este gravitația? De unde este? Ce este? Cu siguranță nu se poate ca planeta să privească Soarele, să vadă cât de departe este și să calculeze inversul pătratului distanței în conformitate cu această lege?

Direcția gravitației

Sunt două corpuri, să fie corpul A și B. Corpul A atrage corpul B. Forța cu care acționează corpul A începe asupra corpului B și este îndreptată către corpul A. Adică „ia” corpul B și îl trage spre în sine. Corpul B „face” același lucru cu corpul A.

Fiecare corp este atras de Pământ. Pământul „ia” corpul și îl trage spre centrul său. Prin urmare, această forță va fi întotdeauna îndreptată vertical în jos și este aplicată din centrul de greutate al corpului, se numește forță de greutate.

Principalul lucru de reținut

Câteva metode de explorare geologică, de predicție a mareelor ​​și, mai recent, de calcul al mișcării sateliților artificiali și a stațiilor interplanetare. Calculul în avans al pozițiilor planetare.

Putem realiza singuri un astfel de experiment și nu ghicim dacă planetele și obiectele sunt atrase?

O astfel de experiență directă făcută Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - fizician și chimist englez) folosind dispozitivul prezentat în figură. Ideea a fost să atârnăm o tijă cu două bile de un fir de cuarț foarte subțire și apoi să aduci două bile mari de plumb spre ele din lateral. Atracția bilelor va răsuci firul ușor - ușor, deoarece forțele de atracție dintre obiectele obișnuite sunt foarte slabe. Cu ajutorul unui astfel de dispozitiv, Cavendish a reușit să măsoare direct forța, distanța și magnitudinea ambelor mase și, astfel, să determine constanta gravitațională G.

Descoperirea unică a constantei gravitaționale G, care caracterizează câmpul gravitațional din spațiu, a făcut posibilă determinarea masei Pământului, a Soarelui și a altor corpuri cerești. Prin urmare, Cavendish a numit experiența sa „cântărirea Pământului”.

Interesant este că diversele legi ale fizicii au câteva trăsături comune. Să ne întoarcem la legile electricității (forța Coulomb). Forțele electrice sunt, de asemenea, invers proporționale cu pătratul distanței, dar între sarcini, și apare involuntar gândul că există un sens profund ascuns în acest tipar. Până acum, nimeni nu a putut să-și imagineze gravitația și electricitatea ca două manifestări diferite ale aceleiași esențe.

Forța aici variază și invers cu pătratul distanței, dar diferența de mărime a forțelor electrice și gravitaționale este izbitoare. Încercând să stabilim natura generală a gravitației și a electricității, descoperim o asemenea superioritate a forțelor electrice față de forțele gravitației, încât este greu de crezut că ambele au aceeași sursă. Cum poți spune că unul este mai puternic decât celălalt? La urma urmei, totul depinde de care este masa și care este sarcina. Când discutați cât de puternic acționează gravitația, nu aveți dreptul să spuneți: „Hai să luăm o masă de așa și așa dimensiune”, pentru că o alegi singur. Dar dacă luăm ceea ce ne oferă Natura însăși (numerele și măsurile ei proprii, care nu au nicio legătură cu centimetrii, anii, cu măsurile noastre), atunci vom putea compara. Luăm o particulă încărcată elementară, cum ar fi un electron. Două particule elementare, doi electroni, datorită sarcina electrica se resping reciproc cu o forță invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele, iar datorită gravitației sunt atrași unul de celălalt cu o forță invers proporțională cu pătratul distanței.

Întrebare: Care este raportul dintre forța gravitațională și forța electrică? Gravitația este la repulsie electrică, așa cum unul este la un număr cu 42 de zerouri. Acest lucru provoacă cea mai profundă nedumerire. De unde ar putea veni un număr atât de mare?

Oamenii caută acest coeficient uriaș în alte fenomene naturale. Ei încearcă tot felul de numere mari și, dacă aveți nevoie de un număr mare, de ce să nu luați, să zicem, raportul dintre diametrul Universului și diametrul unui proton - în mod surprinzător, acesta este și un număr cu 42 de zerouri. Și așa spun ei: poate acest coeficient este egal cu raportul dintre diametrul protonului și diametrul Universului? Aceasta este o idee interesantă, dar pe măsură ce Universul se extinde treptat, constanta gravitațională trebuie să se schimbe și ea. Deși această ipoteză nu a fost încă infirmată, nu avem nicio dovadă în favoarea ei. Dimpotrivă, unele dovezi sugerează că constanta gravitațională nu s-a schimbat în acest fel. Acest număr mare rămâne un mister până astăzi.

Einstein a trebuit să modifice legile gravitației în conformitate cu principiile relativității. Primul dintre aceste principii afirmă că o distanță x nu poate fi depășită instantaneu, în timp ce, conform teoriei lui Newton, forțele acționează instantaneu. Einstein a trebuit să schimbe legile lui Newton. Aceste modificări și clarificări sunt foarte mici. Una dintre ele este aceasta: deoarece lumina are energie, energia este echivalentă cu masa și toate masele sunt atrase, lumina este și ea atrasă și, prin urmare, trecând pe lângă Soare, trebuie deviată. Așa se întâmplă de fapt. Forța gravitației este, de asemenea, ușor modificată în teoria lui Einstein. Dar această schimbare foarte ușoară a legii gravitației este suficientă pentru a explica unele dintre neregulile aparente în mișcarea lui Mercur.

Fenomenele fizice din microlume sunt supuse unor legi diferite de fenomenele din lume pe scară largă. Apare întrebarea: cum se manifestă gravitația în lumea la scară mică? Teoria cuantică a gravitației îi va răspunde. Dar nu există încă o teorie cuantică a gravitației. Oamenii nu au avut încă prea mult succes în a crea o teorie a gravitației care este pe deplin în concordanță cu principiile mecanicii cuantice și cu principiul incertitudinii.

Între orice corp din natură există o forță de atracție reciprocă numită forța gravitației universale(sau forțe gravitaționale).

Gravitaţie (a fost descoperit de Isaac Newton în 1682. Când avea încă 23 de ani, el a sugerat că forțele care țin Luna pe orbita ei sunt de aceeași natură cu forțele care fac ca un măr să cadă pe Pământ. mg ) este îndreptată strict vertical; În funcție de distanța până la suprafața globului, accelerația gravitației este diferită. La suprafața Pământului, la latitudini medii, valoarea sa este de aproximativ 9,8 m/s 2 . pe măsură ce te îndepărtezi de suprafața Pământului g scade.

Greutatea corporală (tăria greutății) – este forța cu care acționează un corpsusține orizontal sau întinde suspensia. Se presupune că corpul nemişcat faţă de suport sau suspensie. Lăsați corpul să se întindă pe o masă orizontală nemișcat față de Pământ. Notat prin scrisoare R.

Greutatea corporală și gravitația diferă ca natură: Greutatea unui corp este o manifestare a acțiunii forțelor intermoleculare, iar forța gravitațională este de natură gravitațională.

Dacă accelerația a = 0 , atunci greutatea este egală cu forța cu care corpul este atras de Pământ și anume . [P] = N.

Dacă starea este diferită, atunci greutatea se schimbă:

• daca acceleratie O nu egali 0 , apoi greutatea P = mg - ma (jos) sau P = mg + ma (Sus);
• dacă corpul cade liber sau se mișcă cu accelerație de cădere liberă, de ex. a =g(Fig. 2), atunci greutatea corporală este egală cu 0 (P=0 ). Se numește starea unui corp în care greutatea sa este zero imponderabilitate.

ÎN imponderabilitate Sunt și astronauți. ÎN imponderabilitate Pentru o clipă, și tu te regăsești când sari în timp ce joci baschet sau dansezi.

Experiment acasă: Sticla de plastic cu o gaură în partea de jos și se umple cu apă. O eliberăm din mâinile noastre de la o anumită înălțime. În timp ce sticla cade, apa nu curge din gaură.

Greutatea unui corp care se deplasează cu accelerație (într-un lift) Un corp într-un lift suferă supraîncărcări

Secolele XVI-XVII sunt pe bună dreptate numite de multe dintre cele mai glorioase perioade din lume. În această perioadă au fost puse în mare măsură bazele, fără de care dezvoltarea ulterioară a acestei științe ar fi fost pur și simplu de neconceput. Copernic, Galileo, Kepler au făcut o treabă grozavă în stabilirea fizicii ca știință care poate răspunde la aproape orice întrebare. Într-o serie întreagă de descoperiri se află legea gravitației universale, a cărei formulare finală aparține remarcabilului om de știință englez Isaac Newton.

Semnificația principală a lucrării acestui om de știință nu constă în descoperirea sa a forței gravitației universale - atât Galileo, cât și Kepler au vorbit despre prezența acestei cantități chiar înainte de Newton, ci în faptul că el a fost primul care a demonstrat că aceleași forțe acționează. atât pe Pământ cât și în spațiul cosmic aceleași forțe de interacțiune între corpuri.

Newton a confirmat în practică și a fundamentat teoretic faptul că absolut toate corpurile din Univers, inclusiv cele situate pe Pământ, interacționează între ele. Această interacțiune se numește gravitațională, în timp ce procesul de gravitație universală în sine se numește gravitație.
Această interacțiune are loc între corpuri deoarece există un tip special de materie, spre deosebire de altele, care în știință se numește câmp gravitațional. Acest câmp există și funcționează în jurul oricărui obiect și nu există protecție față de acesta, deoarece are capacitatea unică de a pătrunde în orice material.

Forța gravitației universale, a cărei definiție și formulare a fost dată, este direct dependentă de produsul maselor corpurilor care interacționează și invers dependentă de pătratul distanței dintre aceste obiecte. Conform opiniei lui Newton, confirmată irefutat de cercetările practice, forța gravitației universale se găsește după următoarea formulă:

În ea, de o importanță deosebită este constanta gravitațională G, care este aproximativ egală cu 6,67*10-11(N*m2)/kg2.

Forța gravitației universale cu care corpurile sunt atrase de Pământ este un caz special al legii lui Newton și se numește gravitație. În acest caz, constanta gravitațională și masa Pământului însuși pot fi neglijate, astfel încât formula pentru găsirea forței gravitaționale va arăta astfel:

Aici g nu este altceva decât o accelerație a cărei valoare numerică este aproximativ egală cu 9,8 m/s2.

Legea lui Newton explică nu numai procesele care au loc direct pe Pământ, ci răspunde la multe întrebări legate de structura întregului sistem solar. În special, forța gravitației universale are o influență decisivă asupra mișcării planetelor pe orbitele lor. O descriere teoretică a acestei mișcări a fost făcută de Kepler, dar justificarea ei a devenit posibilă abia după ce Newton și-a formulat celebra sa lege.

Newton însuși a conectat fenomenele gravitației terestre și extraterestre la exemplu simplu: când este tras, nu zboară drept, ci de-a lungul unei traiectorii în formă de arc. Mai mult, cu o creștere a încărcăturii de praf de pușcă și a masei miezului, acesta din urmă va zbura din ce în ce mai departe. În cele din urmă, dacă presupunem că este posibil să obțineți atât de mult praf de pușcă și să construiți un astfel de tun, astfel încât ghiulele să zboare în jurul globului, atunci, după ce a făcut această mișcare, nu se va opri, ci își va continua mișcarea circulară (elipsoidală), transformându-se într-una artificială Ca o consecință, forța gravitației universale este aceeași în natură atât pe Pământ, cât și în spațiul cosmic.