Ce proprietăți sunt caracteristice forțelor de gravitație universală. Forța gravitației: esență și semnificație practică. De ce depinde forța de atracție?
Mulți numesc pe bună dreptate secolele XVI-XVII una dintre cele mai glorioase perioade din istorie.În acest moment au fost puse în mare măsură bazele, fără de care dezvoltarea ulterioară a acestei științe ar fi pur și simplu de neconceput. Copernic, Galileo, Kepler au făcut o treabă grozavă pentru a declara fizica ca o știință care poate răspunde la aproape orice întrebare. Starea deoparte într-o serie întreagă de descoperiri este legea gravitatie, a cărui formulare finală aparține remarcabilului om de știință englez Isaac Newton.
Semnificația principală a lucrării acestui om de știință nu a fost în descoperirea 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 același lucru. forţe acţionează atât pe Pământ cât şi în spaţiul cosmic.aceleaşi forţe de interacţiune între corpuri.
În practică, Newton a confirmat 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 gravitației universale 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 acționează în jurul absolut orice obiect, în timp ce nu există protecție împotriva lui, deoarece are o capacitate de neegalat de a pătrunde în orice materiale.
Forța gravitației universale, a cărei definiție și formulare a dat-o, este direct dependentă de produsul maselor corpurilor care interacționează și invers de pătratul distanței dintre aceste obiecte. Potrivit lui Newton, confirmată în mod irefutat de cercetările practice, forța gravitației universale se găsește prin următoarea formulă:
În ea, o importanță deosebită aparține constantei gravitaționale G, care este aproximativ egală cu 6,67 * 10-11 (N * m2) / kg2.
Forța gravitațională cu care corpurile sunt atrase de pământ este caz special Legea lui Newton se numește forța gravitației. 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 oferă un răspuns la multe întrebări legate de structura întregului sistem solar. În special, forța de gravitație universală dintre are o influență decisivă asupra mișcării planetelor pe orbitele lor. Descrierea teoretică a acestei mișcări a fost dată de Kepler, dar justificarea ei a devenit posibilă abia după ce Newton și-a formulat celebra sa lege.
Newton însuși a conectat fenomenele de gravitație terestră și extraterestră folosind un exemplu simplu: atunci când este tras din el, nu zboară drept, ci de-a lungul unei traiectorii arcuite. În același timp, cu o creștere a încărcăturii de praf de pușcă și a masei nucleului, 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 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 urmare, forța gravitației universale este aceeași în natură atât pe Pământ, cât și în spațiul cosmic.
Între orice corp din natură există o forță de atracție reciprocă, numită forta gravitatiei(sau gravitația). 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.
Gravitatie (mg) este îndreptată strict vertical spre centrul pământului; în funcție de distanța până la suprafața globului, accelerația căderii libere 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 (forța greutății) – este forța cu care acționează corpulsusține orizontal sau întinde suspensia. Se presupune că corpul staționar față de suport sau suspensie. Lăsați corpul să se întindă pe o masă orizontală care este nemișcată în raport cu Pământul. Notat prin literă R.
Greutatea corporală și gravitația sunt diferite în natură: greutatea corporală este o manifestare a acțiunii forțelor intermoleculare, iar gravitația are o natură gravitațională.
Dacă accelerarea a = 0 , atunci greutatea este egală cu forța cu care corpul este atras de Pământ și anume. [P] = H.
Dacă starea este diferită, atunci greutatea se schimbă:
- dacă accelerația A nu este egal 0 , apoi greutatea P \u003d 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 moment, ești și când sări în timp ce joci baschet sau dansezi.
Experiment acasă: o sticlă de plastic cu o gaură în partea de jos este umplută cu apă. Ne eliberăm din mâini de la o anumită înălțime. Atâta timp cât sticla cade, apa nu curge din gaură.
Greutatea unui corp care se mișcă cu accelerație (într-un lift) Corpul din lift suferă supraîncărcări
Nu numai cele mai misterioase forțele naturii dar și cel mai puternic.
Omul pe cale de progres
Din punct de vedere istoric, așa a fost Uman pe măsură ce înaintezi căi de progres a stăpânit forțele tot mai puternice ale naturii. A început când nu avea decât un băț în pumn și propria sa forță fizică. Dar el a fost înțelept și a adus puterea fizică a animalelor în slujba lui, făcându-le domestice. Calul și-a accelerat alergarea, cămila a făcut deșertul accesibil, elefantul jungla mlăștinoasă. Dar forte fizice chiar și cele mai puternice animale sunt nemăsurat de mici în fața forțelor naturii. Prima persoană a subjugat elementul foc, dar numai în versiunile sale cele mai slăbite. Inițial - timp de multe secole - a folosit doar lemnul drept combustibil - un tip de combustibil cu foarte puțină energie. Ceva mai târziu, a învățat să folosească energia eoliană din această sursă de energie, un bărbat a ridicat aripa albă a pânzei în aer - și o navă ușoară a zburat ca o pasăre peste valuri. Barcă cu pânze pe valuri. El a expus lamele morii de vânt rafale de vânt – iar pietrele grele ale pietrelor de moară se învârteau, pistilele crupelor zdrăngăneau. Dar este clar pentru toată lumea că energia jeturilor de aer este departe de a fi concentrată. În plus, atât vela, cât și moara de vânt se temeau de loviturile vântului: furtuna a sfâșiat pânzele și a scufundat corăbiile, furtuna a rupt aripile și a răsturnat morile. Chiar mai târziu, omul a început să cucerească apa curgătoare. Roata nu este doar cea mai primitivă dintre dispozitive capabile să transforme energia apei în mișcare de rotație, ci și cea mai slabă putere în comparație cu diversele. Omul mergea înainte pe scara progresului și avea nevoie din ce în ce mai multă energie. A început să folosească noi tipuri de combustibil - deja trecerea la arderea cărbunelui a crescut intensitatea energetică a unui kilogram de combustibil de la 2500 kcal la 7000 kcal - de aproape trei ori. Apoi a venit vremea petrolului și gazelor. Din nou, conținutul energetic al fiecărui kilogram de combustibili fosili a crescut de o dată și jumătate până la două ori. Motoarele cu abur au fost înlocuite cu turbine cu abur; roțile morii au fost înlocuite cu turbine hidraulice. Apoi omul și-a întins mâna spre atomul de uraniu fisionabil. Cu toate acestea, prima utilizare a unui nou tip de energie a avut consecințe tragice - flacăra nucleară de la Hiroshima din 1945 a incinerat 70 de mii de inimi umane în câteva minute. În 1954, prima centrală nucleară sovietică din lume a intrat în funcțiune, transformând puterea uraniului în puterea radiantă a curentului electric. Și trebuie menționat că un kilogram de uraniu conține de două milioane de ori mai multă energie decât un kilogram din cel mai bun ulei. A fost un foc fundamental nou, care ar putea fi numit fizic, pentru că fizicienii au fost cei care au studiat procesele care au condus la nașterea unor astfel de cantități fabuloase de energie. Uraniul nu este singurul combustibil nuclear. Se folosește deja un tip de combustibil mai puternic - izotopi de hidrogen. Din păcate, omul nu a reușit încă să stăpânească flacăra nucleară de hidrogen-heliu. Știe cum să-și aprindă momentan focul atot-arzător, dând foc reacției dintr-o bombă cu hidrogen cu fulgerul unei explozii de uraniu. Dar din ce în ce mai aproape, oamenii de știință văd un reactor cu hidrogen care va da naștere electricitate ca urmare a fuziunii nucleelor izotopilor de hidrogen în nuclee de heliu. Din nou, cantitatea de energie pe care o poate lua o persoană din fiecare kilogram de combustibil va crește de aproape zece ori. Dar va fi acest pas ultimul din istoria viitoare a puterii umane asupra forțelor naturii? Nu! Înainte - stăpânirea formei gravitaționale a energiei. Este și mai prudent ambalat de natură decât chiar și energia fuziunii hidrogen-heliu. Astăzi este cea mai concentrată formă de energie despre care o persoană poate chiar ghici. Nimic mai departe nu este încă vizibil acolo, dincolo de vârful științei. Și, deși putem spune cu încredere că centralele electrice vor funcționa pentru o persoană, procesând energia gravitațională în curent electric (sau poate într-un flux de gaz care zboară dintr-o duză de motor cu reacție, sau în transformarea planificată a atomilor omniprezent de siliciu și oxigen. în atomi de metale ultra-rare), încă nu putem spune nimic despre detaliile unei astfel de centrale electrice (motor-rachetă, reactor fizic).Forța gravitației universale la originile nașterii galaxiilor
Forța gravitației universale se află la originile nașterii galaxiilor din materie prestelară, după cum este convins academicianul V.A. Ambartsumyan. De asemenea, stinge stelele care și-au ars timpul, după ce au cheltuit combustibilul stelar care le-a fost alocat la naștere. Mulți fizicieni explică existența quasarului prin intervenția gravitației universale, (mai mult:) Da, uită-te în jur: totul de pe Pământ este în mare măsură controlat de această forță. Ea este cea care determină structura stratificată a planetei noastre - alternanța litosferei, hidrosferei și atmosferei. Ea este cea care păstrează un strat gros de gaze ale aerului, în baza căruia și datorită căruia existăm cu toții. Dacă nu ar exista gravitația, Pământul și-ar ieși imediat din orbita în jurul Soarelui, iar globul însuși s-ar prăbuși, s-ar sfâșia. forțe centrifuge. Este greu să găsești ceva care să nu fie, într-o măsură sau alta, dependent de forța gravitației universale. Desigur, filosofii antici, oameni foarte observatori, nu puteau să nu observe că o piatră aruncată în sus se întoarce mereu. Platon în secolul al IV-lea î.Hr. a explicat acest lucru prin faptul că toate substanțele universului tind spre locul unde sunt concentrate majoritatea substanțelor similare: o piatră aruncată cade la pământ sau se duce la fund, apa vărsată se infiltrează în cel mai apropiat iaz sau într-un râu care se îndreaptă spre mare, fumul unui foc se năpustește spre norii înrudiți. Un student al lui Platon, Aristotel, a clarificat că toate corpurile au proprietăți speciale de greutate și ușurință. Corpurile grele - pietre, metale - se repezi spre centrul universului, lumina - foc, fum, vapori - spre periferie. Această ipoteză, care explică unele dintre fenomenele asociate cu forța gravitației universale, există de mai bine de 2 mii de ani.Oamenii de știință despre forța gravitației
Probabil primul care a pus problema forta gravitatiei cu adevărat științific, a fost geniul Renașterii - Leonardo da Vinci. Leonardo a proclamat că gravitația este caracteristică nu numai Pământului, ci că există multe centre de greutate. Și a mai sugerat că forța gravitațională depinde de distanța până la centrul de greutate. Lucrările lui Copernic, Galileo, Kepler, Robert Hooke au adus din ce în ce mai aproape de ideea legii gravitației universale, dar în formularea sa finală această lege este asociată pentru totdeauna cu numele lui Isaac Newton.Isaac Newton despre forța gravitației
născut la 4 ianuarie 1643. A absolvit Universitatea din Cambridge, a devenit licență, apoi - un master în științe.
Isaac Newton. Orice altceva este bogăție nesfârșită lucrări științifice. Dar lucrarea sa principală este „Principiile matematice ale filosofiei naturale”, publicată în 1687 și numită de obicei simplu „Începuturi”. În ele se formulează marele. Probabil că toată lumea își amintește de el din liceu. Toate corpurile sunt atrase unele de altele cu o forță direct proporțională cu produsul maselor acestor corpuri și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele...Unele prevederi ale acestei formulări ar putea fi anticipate de predecesorii lui Newton, dar nu a fost încă dată nimănui în întregime. Geniul lui Newton a fost necesar pentru a asambla aceste fragmente într-un singur întreg pentru a răspândi atracția Pământului către Lună și Soare - către întregul sistem planetar. Din legea gravitației universale, Newton a derivat toate legile mișcării planetelor, descoperite înainte de Kepler. Au fost pur și simplu consecințele ei. Mai mult, Newton a arătat că nu numai legile lui Kepler, ci și abaterile de la aceste legi (în lumea a trei sau mai multe corpuri) sunt rezultatul gravitației universale... Acesta a fost un mare triumf al științei. Se părea că principala forță a naturii, care mișcă lumile, a fost în cele din urmă descoperită și descrisă matematic, forța la care sunt supuse moleculele de aer, merele și Soarele. Uriaș, nemăsurat de uriaș a fost pasul făcut de Newton. Primul popularizator al operei unui om de știință strălucit, scriitorul francez Francois Marie Arouet, celebru în întreaga lume sub pseudonimul Voltaire, a spus că Newton a ghicit dintr-o dată existența unei legi numite după el, atunci când a privit un măr care cădea. Newton însuși nu a menționat niciodată acest măr. Și nu merită să pierdem timpul astăzi cu infirmarea acestei frumoase legende. Și, se pare, Newton a ajuns să înțeleagă marea putere a naturii prin raționament logic. Este probabil să fi fost inclus în capitolul corespunzător al „Începuturilor”.
Forța gravitației afectează zborul nucleului
Să presupunem că pe un munte foarte înalt, atât de înalt încât vârful lui este deja în afara atmosferei, am amenajat o piesă gigantică de artilerie. Butoiul său a fost plasat strict paralel cu suprafața globului și s-a tras. Descrierea arcului miezul cade la pământ. Creștem încărcarea, îmbunătățim calitatea prafului de pușcă, într-un fel sau altul facem miezul să se miște cu o viteză mai mare după următoarea lovitură. Arcul descris de miez devine mai plat. Miezul cade mult mai departe de poalele muntelui nostru. De asemenea, creștem încărcarea și tragem. Nucleul zboară pe o traiectorie atât de blândă încât coboară paralel cu suprafața globului. Miezul nu mai poate cădea pe Pământ: cu aceeași viteză cu care cade, Pământul scapă de sub el. Și, după ce a descris inelul din jurul planetei noastre, nucleul se întoarce la punctul de plecare. Pistolul poate fi scos între timp. La urma urmei, zborul nucleului în jurul globului va dura mai mult de o oră. Și apoi nucleul va trece rapid peste vârful muntelui și va merge într-un nou cerc în jurul Pământului. Căderea, dacă, așa cum am convenit, miezul nu experimentează nicio rezistență a aerului, nu va putea niciodată. Viteza centrală pentru aceasta ar trebui să fie aproape de 8 km/sec. Și dacă creșteți viteza de zbor a miezului? Mai întâi va zbura într-un arc, mai blând decât curbura suprafeței pământului și va începe să se îndepărteze de Pământ. În același timp, viteza sa sub influența gravitației Pământului va scădea. Și, în cele din urmă, întorcându-se, va începe, parcă, să cadă înapoi pe Pământ, dar va zbura pe lângă el și nu va mai completa un cerc, ci o elipsă. Miezul se va mișca în jurul Pământului exact în același mod în care Pământul se mișcă în jurul Soarelui, și anume, de-a lungul unei elipse, într-unul dintre focarele căruia va fi situat centrul planetei noastre. Dacă creștem și mai mult viteza inițială a nucleului, elipsa se va dovedi a fi mai întinsă. Este posibil să întindeți această elipsă în așa fel încât nucleul să ajungă pe orbita lunii sau chiar mult mai departe. Dar până când viteza inițială a acestui nucleu va depăși 11,2 km/s, va rămâne un satelit al Pământului. Nucleul, care a primit o viteză de peste 11,2 km/s la foc, va zbura pentru totdeauna departe de Pământ de-a lungul unei traiectorii parabolice. Dacă o elipsă este o curbă închisă, atunci o parabolă este o curbă care are două ramuri care merg la infinit. Deplasându-ne de-a lungul unei elipse, oricât de alungită ar fi aceasta, ne vom întoarce în mod inevitabil sistematic la punctul de plecare. Deplasându-ne de-a lungul unei parabole, nu ne vom întoarce niciodată la punctul de plecare. Dar, după ce a părăsit Pământul cu această viteză, nucleul nu va putea încă să zboare la infinit. Gravitația puternică a Soarelui va îndoi traiectoria zborului său, aproape în jurul său ca traiectoria unei planete. Miezul va deveni sora Pământului, o planetă minusculă din propria noastră familie de planete. Pentru a dirija nucleul dincolo sistem planetar, pentru a depăși atracția solară, este necesar să-i spui o viteză mai mare de 16,7 km/s și să-l direcționezi astfel încât la această viteză să se adauge viteza propriei mișcări a Pământului. O viteză de aproximativ 8 km/s (aceasta viteză depinde de înălțimea muntelui din care trage pistolul nostru) se numește viteză circulară, vitezele de la 8 la 11,2 km/s sunt eliptice, de la 11,2 la 16,7 km/s sunt parabolice, iar peste acest număr – viteze eliberatoare. Aici trebuie adăugat că valorile date ale acestor viteze sunt valabile numai pentru Pământ. Dacă am trăi pe Marte, viteza circulară ne-ar fi mult mai ușor de realizat - acolo este doar aproximativ 3,6 km/s, iar viteza parabolică este doar puțin mai mare de 5 km/s. Pe de altă parte, ar fi mult mai dificil să trimiți nucleul într-un zbor spațial de la Jupiter decât de pe Pământ: viteza circulară pe această planetă este de 42,2 km/s, iar viteza parabolică este chiar de 61,8 km/s! Cel mai greu ar fi pentru locuitorii Soarelui să-și părăsească lumea (dacă, desigur, așa ar putea exista). Viteza circulară a acestui gigant ar trebui să fie de 437,6, iar viteza de separare - 618,8 km/s! Așadar, Newton la sfârșitul secolului al XVII-lea, cu o sută de ani înainte de primul zbor al balonului cu aer cald umplut cu aer cald de către frații Montgolfier, cu două sute de ani înainte de primele zboruri ale avionului fraților Wright și cu aproape un sfert. cu un mileniu înainte de decolarea primelor rachete lichide, a indicat calea către cer pentru sateliți și nave spațiale.Forța gravitației este inerentă în fiecare sferă
Prin utilizarea Legea gravitației au fost descoperite planete necunoscute, au fost create ipoteze cosmogonice despre originea sistemului solar. Forța principală a naturii, care controlează stelele, planetele, merele din grădină și moleculele de gaz din atmosferă, a fost descoperită și descrisă matematic. Dar nu cunoaștem mecanismul gravitației universale. Gravitația newtoniană nu explică, ci reprezintă vizual starea actuală a mișcării planetare. Nu știm ce cauzează interacțiunea tuturor corpurilor Universului. Și nu se poate spune că Newton nu a fost interesat de acest motiv. Mulți ani s-a gândit la posibilul său mecanism. Apropo, aceasta este într-adevăr o putere extrem de misterioasă. O forță care se manifestă prin sute de milioane de kilometri de spațiu, lipsită de orice formațiuni materiale la prima vedere, cu ajutorul căreia s-ar putea explica transferul de interacțiune.Ipotezele lui Newton
ȘI Newton recurs la ipoteză despre existența unui anumit eter care se presupune că umple întregul Univers. În 1675, el a explicat atracția pentru Pământ prin faptul că eterul care umple întregul Univers se grăbește spre centrul Pământului în fluxuri continue, captând toate obiectele din această mișcare și creând o forță gravitațională. Același flux de eter se năpustește spre Soare și, târând planetele, împreună cu el, le asigură traiectoriile eliptice... Nu era o ipoteză foarte convingătoare, deși absolut logică matematic. Dar acum, în 1679, Newton a creat o nouă ipoteză care explică mecanismul gravitației. De data aceasta el înzestrează eterul cu proprietatea de a avea o concentrație diferită în apropierea planetelor și departe de acestea. Cu cât este mai departe de centrul planetei, cu atât eterul se presupune că este mai dens. Și are proprietatea de a stoarce toate corpurile materiale din straturile lor mai dense în altele mai puțin dense. Și toate corpurile sunt strânse la suprafața Pământului. În 1706, Newton neagă brusc însăși existența eterului. În 1717 revine din nou la ipoteza stoarcerii eterului. Ingeniosul creier al lui Newton s-a luptat pentru rezolvarea marelui mister și nu l-a găsit. Aceasta explică aruncarea atât de ascuțită dintr-o parte în alta. Newton obișnuia să spună:Nu fac ipoteze.Și deși, așa cum am putut doar să verificăm, acest lucru nu este în întregime adevărat, putem afirma cu siguranță altceva: Newton a reușit să distingă clar lucrurile care sunt incontestabile de ipotezele instabile și controversate. Și în Elemente există o formulă a marii legi, dar nu există nicio încercare de a explica mecanismul acesteia. Marele fizician a lăsat moștenire această ghicitoare omului viitorului. A murit în 1727. Nu s-a rezolvat nici azi. Discuția despre esența fizică a legii lui Newton a durat două secole. Și poate că această discuție nu ar viza însăși esența legii, dacă ar răspunde exact la toate întrebările care i-au fost puse. Dar adevărul este că de-a lungul timpului s-a dovedit că această lege nu este universală. Că sunt cazuri când nu poate explica cutare sau cutare fenomen. Să dăm exemple.
Forța gravitației în calculele lui Seeliger
Primul dintre acestea este paradoxul lui Seeliger. Considerând că Universul este infinit și umplut uniform cu materie, Seeliger a încercat să calculeze, conform legii lui Newton, forța gravitațională universală creată de întreaga masă infinit de mare a Universului infinit la un moment dat în ea. Nu a fost o sarcină ușoară din punctul de vedere al matematicii pure. Depășind toate dificultățile celor mai complexe transformări, Seeliger a descoperit că forța de gravitație universală dorită este proporțională cu raza Universului. Și deoarece această rază este egală cu infinitul, atunci forța gravitațională trebuie să fie infinit de mare. Cu toate acestea, nu vedem acest lucru în practică. Aceasta înseamnă că legea gravitației universale nu se aplică întregului univers. Cu toate acestea, sunt posibile și alte explicații pentru paradox. De exemplu, putem presupune că materia nu umple uniform întregul Univers, dar densitatea ei scade treptat și, în cele din urmă, undeva foarte departe nu există deloc materie. Dar a-ți imagina o astfel de imagine înseamnă a admite posibilitatea existenței spațiului fără materie, ceea ce este în general absurd. Putem presupune că forța gravitației slăbește mai repede decât crește pătratul distanței. Dar acest lucru pune la îndoială armonia surprinzătoare a legii lui Newton. Nu, iar această explicație nu a satisfăcut oamenii de știință. Paradoxul a rămas un paradox.Observații ale mișcării lui Mercur
Un alt fapt, acțiunea forței de gravitație universală, neexplicată prin legea lui Newton, a adus observarea mișcării lui Mercur- cel mai apropiat de planetă. Calcule exacte conform legii lui Newton au arătat că pereheliul - punctul elipsei de-a lungul căruia Mercur se mișcă cel mai aproape de Soare - ar trebui să se deplaseze cu 531 de secunde de arc în 100 de ani. Iar astronomii au descoperit că această schimbare este egală cu 573 de secunde de arc. Acest exces - 42 de secunde de arc - nu a putut fi explicat nici de oamenii de știință, folosind doar formule care decurg din legea lui Newton. El a explicat atât paradoxul lui Seeliger, cât și deplasarea perheliei lui Mercur, precum și multe alte fenomene paradoxale și fapte inexplicabile. Albert Einstein, una dintre cele mai mari, dacă nu cele mai multe mare fizician toate timpurile și popoarele. Printre micile lucruri enervante a fost întrebarea vânt eteric.Experimente de Albert Michelson
Se părea că această întrebare nu privea direct problema gravitației. S-a legat de optică, de lumină. Mai exact, la definirea vitezei sale. Astronomul danez a fost primul care a determinat viteza luminii. Olaf Remer urmărind eclipsa lunilor lui Jupiter. Acest lucru s-a întâmplat încă din 1675. fizician american Albert Michelson V sfârşitul XVIII-lea secolului, a efectuat o serie de determinări ale vitezei luminii în condiții terestre, folosind aparatele concepute de el. În 1927, el a dat viteza luminii ca 299796 + 4 km/s, ceea ce era o precizie excelentă pentru acele vremuri. Dar esența problemei este diferită. În 1880 a decis să investigheze vântul eteric. El a vrut să stabilească în sfârșit existența acelui eter, prin prezența căruia au încercat să explice atât transmiterea interacțiunii gravitaționale, cât și transmiterea undelor luminoase. Michelson a fost probabil cel mai remarcabil experimentator al timpului său. Avea echipament excelent. Și era aproape sigur de succes.Esența experienței
Experienţă a fost conceput astfel. Pământul se mișcă pe orbita sa cu o viteză de aproximativ 30 km/sec.. Se mișcă prin aer. Aceasta înseamnă că viteza luminii de la o sursă care este în fața receptorului în raport cu mișcarea Pământului trebuie să fie mai mare decât de la o sursă care se află de cealaltă parte. În primul caz, viteza vântului eteric trebuie adăugată la viteza luminii; în al doilea caz, viteza luminii trebuie să scadă cu această valoare.
Mișcarea pământului pe orbită în jurul soarelui. Desigur, viteza Pământului pe orbita sa în jurul Soarelui este doar o zece miimi din viteza luminii. Găsirea unui termen atât de mic este foarte dificilă, dar Michelson a fost numit regele preciziei dintr-un motiv. A folosit o modalitate ingenioasă de a surprinde diferența „evazivă” a vitezei razelor de lumină. El a împărțit fasciculul în două fluxuri egale și le-a direcționat în direcții reciproc perpendiculare: de-a lungul meridianului și de-a lungul paralelei. Reflectate de oglinzi, razele au revenit. Dacă fasciculul care mergea de-a lungul paralelei a experimentat influența vântului eteric, atunci când a fost adăugat la fasciculul meridional ar fi trebuit să apară franjuri de interferență, undele celor două fascicule ar fi fost deplasate în fază. Cu toate acestea, lui Michelson i-a fost dificil să măsoare traseele ambelor raze cu o precizie atât de mare, astfel încât să fie exact aceleași. Prin urmare, a construit aparatul astfel încât să nu existe franjuri de interferență și apoi l-a întors la 90 de grade. Fasciculul meridional a devenit latitudinal și invers. Dacă există un vânt eteric, sub ocular ar trebui să apară dungi negre și ușoare! Dar nu au fost. Poate că, când a întors dispozitivul, omul de știință l-a mutat. L-a pus la prânz și l-a reparat. La urma urmei, pe lângă faptul că, se rotește și în jurul axei sale. Și prin urmare, în diferite momente ale zilei, fasciculul latitudinal ocupă poziție diferităîn raport cu vântul eteric opus. Acum, când aparatul este strict nemișcat, se poate fi convins de acuratețea experimentului. Nu au existat din nou franjuri de interferență. Experimentul a fost efectuat de multe ori, iar Michelson, împreună cu el toți fizicienii de atunci, au rămas uimiți. Vântul eteric nu a fost detectat! Lumina a călătorit în toate direcțiile cu aceeași viteză! Nimeni nu a putut explica asta. Michelson a repetat experimentul din nou și din nou, a îmbunătățit echipamentul și, în cele din urmă, a obținut o precizie de măsurare aproape incredibilă, cu un ordin de mărime mai mare decât era necesar pentru succesul experimentului. Și iarăși nimic! Experimente ale lui Albert Einstein
Următorul mare pas în cunoaşterea forţei gravitaţiei făcut Albert Einstein. Albert Einstein a fost întrebat odată:- Cum ai ajuns la teoria ta specială a relativității? În ce circumstanțe ți-a venit o idee genială? Omul de știință a răspuns: „Întotdeauna mi s-a părut că așa este.Poate că nu a vrut să fie sincer, poate a vrut să scape de interlocutorul enervant. Dar este greu de imaginat că ideea lui Einstein despre conexiunile dintre timp, spațiu și viteză a fost înnăscută. Nu, desigur, la început a fost o bănuială, strălucitoare ca fulgerul. Apoi a început dezvoltarea. Nu, nu există contradicții cu fenomenele cunoscute. Și apoi au apărut acele cinci pagini pline de formule, care au fost publicate într-un jurnal fizic. Pagini care au deschis o nouă eră în fizică. Imaginați-vă o navă spațială zburând prin spațiu. Vă vom avertiza imediat: nava este foarte ciudată, despre care nu ați citit în poveștile științifico-fantastice. Lungimea sa este de 300 de mii de kilometri, iar viteza sa este, ei bine, să spunem, de 240 de mii de km/s. Și această navă spațială zboară pe lângă una dintre platformele intermediare din spațiu, fără să se oprească la ea. La viteză maximă. Unul dintre pasageri stă pe puntea navei cu un ceas. Și tu și cu mine, cititorule, stăm pe o platformă - lungimea sa trebuie să corespundă dimensiunii unei nave stelare, adică 300 de mii de kilometri, altfel nu se va putea lipi de ea. Și avem și un ceas în mână. Observăm că în momentul în care prova navei a ajuns din urmă cu marginea din spate a platformei noastre, un felinar a fulgerat pe ea, luminând spațiul din jurul acesteia. O secundă mai târziu, un fascicul de lumină a ajuns la marginea din față a platformei noastre. Nu ne îndoim de acest lucru, pentru că știm viteza luminii și am reușit să identificăm exact momentul corespunzător pe ceas. Și pe nava spațială... Dar și nava spațială a zburat spre fasciculul de lumină. Și am văzut cu siguranță că lumina și-a luminat pupa în momentul în care era undeva aproape de mijlocul platformei. Am văzut cu siguranță că fasciculul de lumină nu a acoperit 300 de mii de kilometri de la prova până la pupa navei. Dar pasagerii de pe puntea navei sunt siguri de altceva. Ei sunt siguri că fasciculul lor a acoperit întreaga distanță de la prova la pupa de 300 de mii de kilometri. La urma urmei, a petrecut o secundă întreagă pentru asta. Și ei l-au înregistrat absolut exact pe ceasurile lor. Și cum ar putea fi altfel: la urma urmei, viteza luminii nu depinde de viteza sursei... Cum este? Vedem un lucru de pe o platformă fixă și altul la ei pe puntea unei nave spațiale? Ce s-a întâmplat?
Teoria relativității a lui Einstein
Trebuie remarcat imediat: Teoria relativității a lui Einstein la prima vedere, contrazice absolut ideea noastră stabilită despre structura lumii. Putem spune că contrazice și bunul simț, așa cum suntem obișnuiți să-l prezentăm. Acest lucru s-a întâmplat de multe ori în istoria științei. Dar descoperirea sfericității Pământului a fost contrară bunului simț. Cum pot oamenii să trăiască de partea opusă și să nu cadă în abis? Pentru noi, sfericitatea Pământului este un fapt neîndoielnic, iar din punctul de vedere al bunului simț, orice altă presupunere este lipsită de sens și sălbatică. Dar dați-vă înapoi din timpul vostru, imaginați-vă prima apariție a acestei idei și veți înțelege cât de greu ar fi să o acceptați. Ei bine, a fost mai ușor să admitem că Pământul nu este nemișcat, ci zboară de-a lungul traiectoriei sale de zeci de ori mai repede decât o ghiulea de tun? Toate acestea au fost epave ale bunului simț. Prin urmare, fizicienii moderni nu se referă niciodată la el. Acum revenim la teoria specială a relativității. Lumea a recunoscut-o pentru prima dată în 1905 dintr-un articol semnat de un nume puțin cunoscut - Albert Einstein. Și avea doar 26 de ani atunci. Einstein a făcut o presupunere foarte simplă și logică din acest paradox: din punctul de vedere al unui observator de pe platformă, într-o mașină în mișcare a trecut mai puțin timp decât măsura ceasul de mână. În mașină, trecerea timpului a încetinit față de timpul pe platforma staționară. Lucruri destul de uimitoare au rezultat logic din această presupunere. S-a dovedit că o persoană care călătorește la serviciu într-un tramvai, în comparație cu un pieton care merge pe același drum, nu numai că economisește timp din cauza vitezei, dar merge și mai încet pentru el. Totuși, nu încerca să păstrezi tinerețea veșnică în acest fel: chiar dacă devii șofer de trăsuri și petreci o treime din viață într-un tramvai, în 30 de ani vei câștiga cu greu mai mult de o milioneme de secundă. Pentru ca câștigul în timp să devină vizibil, este necesar să se deplaseze cu o viteză apropiată de viteza luminii. Se dovedește că creșterea vitezei corpurilor se reflectă în masa lor. Cu cât viteza unui corp este mai aproape de viteza luminii, cu atât masa acestuia este mai mare. La viteza unui corp egală cu viteza luminii, masa lui este egală cu infinitul, adică este mai mare decât masa Pământului, a Soarelui, a Galaxiei, a întregului nostru Univers... Atâta poate masă. fi concentrat într-un simplu pavaj, dispersat la viteza luminii! Aceasta impune o limitare care nu permite niciunui corp material să dezvolte viteză, egală cu viteza Sveta. La urma urmei, pe măsură ce masa crește, devine din ce în ce mai dificil să o dispersi. Și o masă infinită nu poate fi mișcată de nicio forță. Cu toate acestea, natura a făcut o excepție foarte importantă de la această lege pentru o întreagă clasă de particule. De exemplu, pentru fotoni. Se pot mișca cu viteza luminii. Mai exact, ei nu se pot mișca cu nicio altă viteză. Este de neconceput să ne imaginăm un foton nemișcat. Când staționează, nu are masă. De asemenea, neutrinii nu au o masă de repaus și sunt, de asemenea, condamnați la un etern zbor neîngrădit prin spațiu la viteza maximă posibilă în Universul nostru, fără să depășească lumina și să țină pasul cu ea. Nu este adevărat că fiecare dintre consecințele teoriei speciale a relativității enumerate de noi este surprinzătoare, paradoxală! Și fiecare, desigur, este contrar „bunului simț”! Dar iată ce este interesant: nu în forma sa concretă, ci ca poziție filozofică largă, toate aceste consecințe uimitoare au fost prezise de fondatorii materialismului dialectic. Ce spun aceste implicații? Despre legăturile care interconectează energia și masa, masa și viteza, viteza și timpul, viteza și lungimea unui obiect în mișcare... anterior independente unele de altele lucruri și fenomene și au creat fundația pe care pentru prima dată în istoria științei s-a putut construi o clădire armonioasă. Această clădire este o reprezentare a modului în care funcționează universul nostru. Dar mai întâi, măcar câteva cuvinte despre teoria generală a relativității, creată tot de Albert Einstein.
Albert Einstein. Acest titlu este teorie generală relativitatea - nu corespunde în totalitate cu conținutul teoriei, care va fi discutată. Stabilește interdependența dintre spațiu și materie. Se pare că ar fi mai corect să-l numești teoria spațiu-timp, sau teoria gravitației. Dar acest nume a crescut atât de aproape de teoria lui Einstein încât chiar și ridicarea problemei înlocuirii lui pare indecentă pentru mulți oameni de știință. Teoria generală a relativității a stabilit interdependența dintre materie și timpul și spațiul care o conțin. S-a dovedit că spațiul și timpul nu numai că nu pot fi imaginate ca existând separat de materie, dar proprietățile lor depind și de materia care le umple. Einstein și-a publicat teoria generală a relativității în 1916 și lucrează la ea din 1907. Nu este realist să încerci să o așezi pe mai multe pagini fără a folosi formule matematice. Punctul de pornire al discuției
Prin urmare, se poate doar preciza punct de plecare al discuţieiși trageți câteva concluzii importante. La începutul călătoriei în spațiu, o catastrofă neașteptată a distrus biblioteca, fondul de film și alte depozite ale minții, memoria oamenilor care zburau prin spațiu. Iar natura planetei natale este uitată în schimbarea secolelor. Chiar și legea gravitației universale este uitată, deoarece racheta zboară în spațiul intergalactic, unde aproape că nu se simte. Totuși, motoarele navei funcționează superb, aprovizionarea cu energie în baterii este practic nelimitată. Cel mai timp nava se mișcă prin inerție, iar locuitorii ei sunt obișnuiți cu imponderabilitate. Dar uneori pornesc motoarele și încetinesc sau accelerează mișcarea navei. Când duzele cu jet ard în gol cu o flacără incoloră și nava se mișcă într-un ritm accelerat, locuitorii simt că corpurile lor devin grele, sunt forțați să meargă în jurul navei și să nu zboare prin coridoare. Și acum zborul este aproape de finalizare. Nava zboară până la una dintre stele și cade pe orbitele celei mai potrivite planete. Navele se sting, mergând pe pământ verde proaspăt, trăind în permanență aceeași senzație de greutate, cunoscută de pe vremea când nava se mișca într-un ritm accelerat. Dar planeta se mișcă uniform. Nu poate zbura spre ei cu o accelerație constantă de 9,8 m/s2! Și au prima presupunere că câmpul gravitațional (forța gravitațională) și accelerația dau același efect și, probabil, au o natură comună. Niciunul dintre contemporanii noștri pământeni nu a fost într-un zbor atât de lung, dar mulți oameni au simțit fenomenul de „încredere” și „luminare” a corpului lor. Deja un lift obișnuit, când se mișcă într-un ritm accelerat, creează acest sentiment. La coborâre simți o scădere bruscă în greutate; la urcare, dimpotrivă, podeaua îți apasă picioarele cu mai multă forță decât de obicei. Dar un singur sentiment nu dovedește nimic. Până la urmă, senzațiile încearcă să ne convingă că Soarele se mișcă pe cer în jurul Pământului nemișcat, că toate stelele și planetele sunt la aceeași distanță de noi, în firmament etc. Oamenii de știință au supus senzațiile unui test experimental. Până și Newton s-a gândit la ciudata identitate a celor două fenomene. A încercat să le dea caracteristici numerice. După ce a măsurat gravitația și, a fost convins că valorile lor sunt întotdeauna strict egale între ele. Din orice materiale a făcut pendulele plantei pilot: din argint, plumb, sticlă, sare, lemn, apă, aur, nisip, grâu. Rezultatul a fost același. Principiul echivalenței, despre care vorbim, stă la baza teoriei generale a relativității, deși interpretarea modernă a teoriei nu mai are nevoie de acest principiu. Omitând deducțiile matematice care decurg din acest principiu, să trecem direct la unele consecințe ale teoriei generale a relativității. Prezența unor mase mari de materie afectează foarte mult spațiul înconjurător. Ea duce la astfel de schimbări în el, care pot fi definite ca neomogenități ale spațiului. Aceste neomogenități direcționează mișcarea oricăror mase care sunt aproape de corpul care atrage. De obicei apelează la o astfel de analogie. Imaginează-ți o pânză întinsă strâns pe un cadru paralel cu suprafața pământului. Pune o greutate mare pe ea. Aceasta va fi marea noastră masă atrăgătoare. Ea, desigur, va îndoi pânza și va ajunge într-o adâncime. Acum rotiți mingea peste această pânză în așa fel încât o parte a traseului ei să se afle lângă masa care atrage. În funcție de modul în care mingea va fi lansată, sunt posibile trei opțiuni.- Mingea va zbura suficient de departe de adâncitura creată de devierea pânzei și nu își va schimba mișcarea.
- Mingea va atinge adâncitura, iar liniile mișcării sale se vor îndoi spre masa de atragere.
- Bila va cădea în această gaură, nu va putea ieși din ea și va face una sau două rotații în jurul masei gravitatoare.
Colapsul gravitațional
Să vorbim despre un fenomen uimitor de natură cosmică - despre colapsul gravitațional (compresie catastrofală). Acest fenomen are loc în acumulări gigantice de materie, unde forțele gravitaționale ating mărimi atât de enorme încât nicio altă forță existentă în natură nu le poate rezista. Amintiți-vă de celebra formulă a lui Newton: cu cât forța gravitației este mai mare, cu atât este mai mic pătratul distanței dintre corpurile gravitatoare. Astfel, cu cât formarea materială devine mai densă, cu cât dimensiunea sa este mai mică, cu atât forțele gravitaționale cresc mai rapid, cu atât mai inevitabil este îmbrățișarea lor distructivă. Există o tehnică vicleană prin care natura se luptă cu comprimarea aparent nelimitată a materiei. Pentru a face acest lucru, oprește însuși cursul timpului în sfera de acțiune a forțelor gravitaționale supergigant, iar masele de materie încătușate sunt, parcă, deconectate de Universul nostru, înghețate într-un vis ciudat, letargic. Prima dintre aceste „găuri negre” ale cosmosului a fost probabil deja descoperită. Conform ipotezei oamenilor de știință sovietici O. Kh. Huseynov și A. Sh. Novruzova, este delta Gemenilor - stea dublă cu o componentă invizibilă. Componenta vizibilă are o masă de 1,8 solar, iar „partenerul” său invizibil ar trebui să fie, după calcule, de patru ori mai masiv decât cel vizibil. Dar nu există urme ale acesteia: este imposibil să vezi cea mai uimitoare creație a naturii, „gaura neagră”. Omul de știință sovietic, profesorul K.P. Stanyukovici, așa cum se spune, „pe vârful unui stilou”, a arătat prin construcții pur teoretice că particulele de „materie înghețată” pot avea dimensiuni foarte diverse.- Formațiunile sale gigantice sunt posibile, asemănătoare quasarelor, care radiază continuu atâta energie cât radiază toate cele 100 de miliarde de stele ale galaxiei noastre.
- Sunt posibile aglomerări mult mai modeste, egale cu doar câteva mase solare. Atât acele obiecte, cât și alte obiecte pot apărea singure din materie obișnuită, nu „adormită”.
- Și sunt posibile formațiuni dintr-o clasă complet diferită, proporțională în masă cu particulele elementare.
plankeons
Autorul ipotezei a numit astfel de particule în onoarea celebrului fizician german Max Planck - plankeoni. Plankeonii sunt o clasă foarte specială de particule. Ei posedă, potrivit lui K.P. Stanyukovich, o proprietate extrem de interesantă: poartă materia în ei înșiși într-o formă neschimbată, așa cum a fost acum milioane și miliarde de ani. Privind în interiorul plankeonului, am putut vedea materia așa cum era la momentul nașterii universului nostru. Conform calculelor teoretice, există aproximativ 1080 de plankeoni în Univers, aproximativ un plankeon într-un cub de spațiu cu o latură de 10 centimetri. Apropo, simultan cu Stanyukovici și (independent de el, ipoteza plankeonului a fost propusă de academicianul M.A. Markov. Numai Markov le-a dat un alt nume - maximoni. Se poate încerca să explice transformările uneori paradoxale ale particulelor elementare prin proprietățile speciale de plankeon.Se știe că atunci când două particule nu se formează niciodată fragmente, ci altele particule elementare. Acest lucru este cu adevărat uimitor: în lumea obișnuită, rupând o vază, nu vom primi niciodată căni întregi sau măcar rozete. Dar să presupunem că în adâncurile fiecărei particule elementare există un plankeon, unul sau mai mulți și uneori mulți plankeon. În momentul ciocnirii particulelor, „sacul” strâns legat al plankeonului se deschide ușor, unele particule vor „cădea” în el și, în loc să le „sare” pe cele pe care le considerăm că au apărut în timpul coliziunii. Totodată, plankeonul, în calitate de contabil diligent, va asigura toate „legile conservării” adoptate în lumea particulelor elementare. Ei bine, ce legătură are mecanismul gravitației universale cu el? „Responsabile” de gravitație, conform ipotezei lui K. P. Stanyukovich, sunt particulele minuscule, așa-numitele gravitoni, emise continuu de particulele elementare. Gravitonii sunt la fel de mai mici decât cei din urmă, precum un fir de praf care dansează într-o rază de soare este mai mic decât globul. Radiația gravitonilor respectă o serie de regularități. În special, sunt mai ușor de zburat în acea regiune a spațiului. Care conține mai puțini gravitoni. Aceasta înseamnă că, dacă există două corpuri cerești în spațiu, ambele vor radia gravitoni predominant „înspre exterior”, în direcții opuse unul față de celălalt. Acest lucru creează un impuls care determină corpurile să se apropie unele de altele, să se atragă. Lăsând particulele lor elementare, gravitonii duc cu ei o parte din masă. Oricât de mici ar fi, pierderea de masă nu poate decât să fie vizibilă în timp. Dar timpul este inimaginabil de mare. Va dura aproximativ 100 de miliarde de ani pentru ca toată materia din univers să se transforme într-un câmp gravitațional.
câmp gravitațional. Dar este totul? Potrivit K.P. Stanyukovich, aproximativ 95% din masa materiei este ascunsă în plankeoni de diferite dimensiuni, se află într-o stare de somn letargic, cu toate acestea, în timp, plankeonii se deschid și cantitatea de materie „normală” crește. Absolut toate corpurile materiale, atât situate direct pe Pământ, cât și existente în Univers, sunt atrase în mod constant unele de altele. Faptul că această interacțiune nu este în niciun caz posibilă întotdeauna de văzut sau simțit, indică doar că această atracție este relativ slabă în aceste cazuri specifice.
Interacțiunea dintre corpurile materiale, care constă în lupta lor constantă unul pentru celălalt, conform termenilor fizici de bază, se numește gravitațională, în timp ce fenomenul de atracție în sine se numește gravitație.
Fenomenul gravitației este posibil deoarece există un câmp gravitațional în jurul absolut orice corp material (inclusiv în jurul unei persoane). Acest câmp este un tip special de materie, de acțiunea căreia nimic nu poate fi protejat, și cu ajutorul căreia un corp acționează asupra altuia, provocând accelerarea către centrul sursei acestui câmp. A servit drept bază pentru gravitația universală formulată în 1682 de naturalistul și filozoful englez I..
Conceptul de bază al acestei legi este forța gravitațională, care, așa cum am menționat mai sus, nu este altceva decât rezultatul acțiunii unui câmp gravitațional asupra unui anumit corp material. constă în faptul că forța cu care se produce atracția reciprocă a corpurilor atât pe Pământ, cât și în spațiul cosmic depinde direct de produsul masei acestor corpuri și este invers legată de distanța care separă aceste obiecte.
Astfel, forța gravitațională, a cărei definiție a fost dată de însuși Newton, depinde doar de doi factori principali - masa corpurilor care interacționează și distanța dintre ele.
Confirmarea faptului că acest fenomen depinde de masa materiei poate fi găsită studiind interacțiunea Pământului cu corpurile care îl înconjoară. La scurt timp după Newton, un alt om de știință celebru, Galileo, a arătat în mod convingător că la , planeta noastră oferă tuturor corpurilor exact aceeași accelerație. Acest lucru este posibil numai dacă corpul către Pământ depinde direct de masa acestui corp. La urma urmei, într-adevăr, în acest caz, cu o creștere a masei de câteva ori, forța gravitației care acționează va crește exact de același număr de ori, în timp ce accelerația va rămâne neschimbată.
Dacă continuăm acest gând și luăm în considerare interacțiunea a oricăror două corpuri de pe suprafața „planetei albastre”, atunci putem concluziona că aceeași forță acționează asupra fiecăruia dintre ele din „mama noastră Pământ”. În același timp, bazându-ne pe celebra lege formulată de același Newton, putem spune cu încredere că mărimea acestei forțe va depinde direct de masa corpului, prin urmare forța gravitațională dintre aceste corpuri este direct dependentă de produs. a maselor lor.
Pentru a demonstra că depinde de mărimea decalajului dintre corpuri, Newton a trebuit să implice Luna ca „aliat”. S-a stabilit de mult timp că accelerația cu care corpurile cad pe Pământ este aproximativ egală cu 9,8 m/s ^ 2, dar Luna în raport cu planeta noastră, în urma unei serii de experimente, s-a dovedit a fi doar 0,0027. m/s ^ 2.
Astfel, forța gravitațională este cea mai importantă mărime fizică care explică multe procese care au loc atât pe planeta noastră, cât și în spațiul exterior din jur.
Absolut toate corpurile din Univers sunt afectate de o forță magică care le atrage cumva spre Pământ (mai precis, spre miezul său). Nu există unde să scape, unde să te ascunzi de gravitația magică atotcuprinzătoare: planetele sistemului nostru solar sunt atrase nu numai de imensul Soare, ci și unele de altele, toate obiectele, moleculele și cei mai mici atomi sunt, de asemenea, atrase reciproc. . cunoscut chiar și copiilor mici, după ce și-a dedicat viața studierii acestui fenomen, a stabilit una dintre cele mai mari legi - legea gravitației universale.
Ce este gravitația?
Definiția și formula sunt cunoscute de mult timp de mulți. Amintiți-vă că gravitația este o anumită cantitate, una dintre manifestările naturale ale gravitației universale și anume: forța cu care orice corp este invariabil atras de Pământ.
Forța gravitației este notă cu litera latină F grea.
Gravitație: formulă
Cum se calculează direcționat către un anumit corp? Ce alte cantități trebuie să știți pentru a face acest lucru? Formula de calcul a gravitației este destul de simplă, este studiată în clasa a VII-a școală gimnazială, la începutul cursului de fizică. Pentru a o învăța nu numai, ci și pentru a o înțelege, ar trebui să plecăm de la faptul că forța gravitației, care acționează invariabil asupra unui corp, este direct proporțională cu valoarea sa cantitativă (masa).
Unitatea de gravitație poartă numele marelui om de știință Newton.
Este întotdeauna îndreptată strict în jos spre centrul miezului pământului, datorită influenței sale toate corpurile cad cu o accelerație uniformă. Fenomenele gravitaţiei în Viata de zi cu zi Observăm peste tot și în mod constant:
- obiectele, accidental sau special eliberate din mâini, cad neapărat pe Pământ (sau pe orice suprafață care împiedică căderea liberă);
- un satelit lansat în spațiu nu zboară departe de planeta noastră pe o distanță nedeterminată perpendicular în sus, ci rămâne pe orbită;
- toate râurile curg din munți și nu pot fi inversate;
- se întâmplă ca o persoană să cadă și să fie rănită;
- cele mai mici particule de praf stau pe toate suprafețele;
- aerul este concentrat la suprafața pământului;
- genți greu de transportat;
- ploaia cade din nori si nori, cade zapada, grindina.
Alături de conceptul de „gravitație”, este folosit termenul de „greutate corporală”. Dacă corpul este plasat pe o suprafață orizontală plană, atunci greutatea și gravitația sa sunt egale numeric, așa că aceste două concepte sunt adesea înlocuite, ceea ce nu este deloc corect.
Accelerația gravitației
Conceptul de „accelerare a căderii libere” (cu alte cuvinte, este asociat cu termenul „gravitație.” Formula arată: pentru a calcula forța gravitațională, trebuie să înmulțiți masa cu g (accelerația St. p .).
„g” = 9,8 N/kg, aceasta este o valoare constantă. Cu toate acestea, măsurători mai precise arată că, datorită rotației Pământului, valoarea accelerației St. p. nu este același și depinde de latitudine: la Polul Nord este = 9,832 N / kg, iar la ecuatorul sufocant = 9,78 N / kg. Se pare că în diferite locuri ale planetei o forță de gravitație diferită este direcționată către corpuri cu masă egală (formula mg rămâne încă neschimbată). Pentru calcule practice, s-a decis să se permită erori minore în această valoare și să se utilizeze valoarea medie de 9,8 N/kg.
Proporționalitatea unei astfel de cantități precum gravitația (formula demonstrează acest lucru) vă permite să măsurați greutatea unui obiect cu un dinamometru (similar cu afacerile obișnuite de uz casnic). Vă rugăm să rețineți că instrumentul afișează doar forță, deoarece valoarea locală „g” trebuie cunoscută pentru a determina greutatea exactă a corpului.
Acționează gravitația la orice distanță (atât apropiată, cât și îndepărtată) de centrul pământului? Newton a emis ipoteza că acesta acționează asupra corpului chiar și la o distanță considerabilă de Pământ, dar valoarea sa scade invers cu pătratul distanței de la obiect până la nucleul Pământului.
Gravitația în sistemul solar
Există o definiție și o formulă cu privire la alte planete care își păstrează relevanța. Cu o singură diferență în sensul „g”:
- pe Lună = 1,62 N/kg (de șase ori mai puțin decât pe Pământ);
- pe Neptun = 13,5 N/kg (de aproape o ori și jumătate mai mare decât pe Pământ);
- pe Marte = 3,73 N/kg (de peste două ori și jumătate mai puțin decât pe planeta noastră);
- pe Saturn = 10,44 N/kg;
- pe Mercur = 3,7 N/kg;
- pe Venus = 8,8 N/kg;
- pe Uranus = 9,8 N/kg (practic la fel ca al nostru);
- pe Jupiter = 24 N/kg (de aproape două ori și jumătate mai mare).
Se încarcă...
