Припливна сила

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з Припливні сили)
Перейти до: навігація, пошук
Рис. 1. Тіло в полі тяжіння маси (розташована праворуч за межами малюнка).
Вгорі: Сили тяжіння максимальні для частин тіла, які знаходяться найближче до маси, і мінімальні для віддалених частин.
Внизу: Припливні сили як різниця сил, що діють на крайні точки і на центр тіла
Рис. 2. Поле припливних прискорень в околицях сферичного тіла. Пряма, що з'єднує m і M, вертикальна. (Тобто тіло, що викликає припливи, розташоване внизу, або вгорі, за межами малюнка)

Припливні сили - сили, що виникають в тілах, що вільно рухаються в неоднорідному силовому полі. Найвідомішим прикладом дії припливних сил є припливи і відпливи на Землі, звідки й пішла їх назва.

У найзагальнішому випадку припливні сили представляють собою сили, що викликають ефекти, які проявляються при впливі неоднорідного силового поля на протяжний об'єкт, незалежно від того, який рух він робить і чим це поле викликано. Силове поле може мати або гравітаційну, або електромагнітну природу (в тому випадку, якщо тіло має електричний заряд, є нерухомим або рухомим щодо джерел поля).

Так, в гравітаційному полі наростаючої інтенсивності (тобто з постійним градієнтом модуля сили тяжіння) спіральна пружина буде вільно падати по прямій з наростаючим прискоренням, розтягнувшись в напрямку падіння на постійну величину настільки, щоб її сили пружності врівноважили б градієнт інтенсивності гравітаційного поля.

Фізична природа припливних сил в полі гравітації[ред.ред. код]

Для протяжного тіла, що знаходиться в гравітаційному полі маси, сили гравітації розрізняються для ближньої і дальної сторін тіла. І різниця цих сил веде до деформації тіла в напрямку градієнта поля. Істотно, що напруженість цього поля в разі, якщо воно створено точковими масами, зменшується обернено пропорційно квадрату віддалення від цих мас. Таке ізотропне в просторі поле є центральне поле. Мірилом напруженості гравітаційного поля є прискорення вільного падіння.

Завдяки тому, що в широкому діапазоні значень напруженості виявляється справедливим принцип суперпозиції полів, напруженість поля завжди може бути знайдена шляхом векторного додавання полів, створених окремими частинами джерела поля в тому випадку, коли за умовами завдання його не можна вважати точковим. Не менш істотна і та обставина, що в разі однорідного по щільності протяжного сферичного тіла вдається уявити створюване їм поле як поле точкового джерела, що володіє масою, яка дорівнює масі протяжного тіла, зосередженого в його геометричному центрі.

У найпростішому випадку, для точкової маси на відстані прискорення вільного падіння (тобто напруженість спільно створюваними цими тілами гравітаційного поля)

де G — гравітаційна стала. Зміна прискорення da (припливне прискорення at) при зміні відстані :

Переходячи від прискорень до сил, для частини тіла маси μ, що знаходиться на відстані r від центру тіла, що знаходиться на відстані R від маси M і яка лежить на прямій, що з'єднує маси μ і M, припливна сила:

Можна також наочно уявити фізичну сутність припливних сил через третій закон Кеплера, який також описує рух тіл в неоднорідному полі тяжіння. Цей закон говорить, що періоди обертання тіла в центральному полі тяжіння співвідносяться, як куби великих півосей їх орбіт; таким чином, тіло (або частина його) яка знаходиться ближче до джерела силового поля, буде рухатися по своїй орбіті з більш високою швидкістю, ніж розташована далі. Наприклад, Земля рухається навколо Сонця зі швидкістю близько 29 км/с, Марс - 24 км/с, а Юпітер - 13 км/с. Якщо ми подумки з'єднаємо Марс із Землею і Юпітером (у протилежних точках) таким собі нескінченно міцним канатом, то на поверхні Марса відразу ж утворюються (в точках приєднання каната) два припливних горби, і незабаром Марс буде розірваний цими, фактично припливними силами. В системі Земля - ​​Місяць таким джерелом припливних сил можна представити рух Землі по орбіті навколо загального центру мас системи Земля - ​​Місяць. Частина Землі, розташована ближче до цього центру мас, буде прагнути рухатися швидше, ніж розташована далі, формуючи таким чином припливи, особливо добре помітні в гідросфері.

Згідно принципу суперпозиції полів тяжіння в системі двох тіл припливні сили можна інтерпретувати як відхилення поля тяжіння в околицях тіла під впливом гравітації іншої маси, таке відхилення для будь-якої точки околиці тіла маси може бути отримано відніманням векторів дійсного прискорення вільного падіння в цій точці і вектора прискорення вільного падіння, викликаного масою (Див. Рис. 2).

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]