Тежина - што е тоа? Силата на гравитацијата. Гравитацијата на Земјата

Човештвото уште од античките времиња размислувале за тоа како светот околу нас. Зошто е тревата расте, зошто сонцето сјае, зошто да не можеме да летаат ... Вториот, патем, е секогаш посебно заинтересирани за луѓето. Сега знаеме дека причината за сè - гравитацијата. Што е тоа и зошто овој феномен е толку важно во обемот на вселената, ги прегледуваме денес.

увод

Истражувачите откриле дека сите масивни тела се доживее меѓусебна привлечност едни на други. Подоцна се покажа дека оваа мистериозна сила предизвикува движењето на небеските тела и нивното постојано орбити. На истата теорија на гравитација формулирани гениј Исак Nyuton, чија хипотези предодредено развојот на физиката за многу векови. Развива и продолжува (иако во една сосема поинаква насока) е научник Алберт Ајнштајн - еден од најголемите умови на минатиот век.

Со векови, научниците имаат забележано атракција, се обидува да се разбере и да се измери. Конечно, се стави во служба на човештвото во изминатите неколку децении (во некоја смисла, се разбира), дури и такво нешто како гравитација. Што е тоа, што е дефиниција на терминот се разгледува во модерната наука?

научна дефиниција

Ако ја испита делата на античките филозофи, тоа е можно да се дознае дека латинскиот збор "на патос" значи "тежина", "привлечност". Денес, научниците се нарекува универзална и постојана интеракција меѓу материјални тела. Ако оваа сила е релативно слаба и важи само за објекти кои се движат значително побавно од брзината на светлината, таа се применува за нив теорија на Њутн. Ако тоа не е случај, треба да го користите наодите на Ајнштајн.

Почеток: Во моментов, на природата на гравитација не е целосно сфатена во принцип. Што е тоа, ние се уште не се целосно присутни.

Теориите на Њутн и Ајнштајн

Според учењето на класичната Isaaka Nyutona, сите тела се привлекуваат едни со други со сила директно пропорционален на нивната маса е обратно пропорционална со квадратот на растојанието што лежи помеѓу нив. Ајнштајн тврдел дека гравитацијата меѓу предметите прикажани во случај на кривули времето и просторот (простор искривување е можно само ако таа содржи супстанца).

Оваа идеја беше многу длабоко, но неодамнешните студии што некои неточности покаже. Денес, се верува дека гравитацијата warps во вселената само простор: време може да се забави, па дури и запре, но реалноста е менување на обликот на теоријата привремено прашање не е потврдено. Тоа е причината зошто класичната равенка на Ајнштајн не се обезбеди дури и можност дека областа ќе продолжи да влијае прашање и како резултат на магнетно поле.

Колку повеќе го знаат законот на гравитација (тежина), математички израз кој е во сопственост како времето Њутн:

\ [F = γ \ frac [-1.2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]

Под γ сфати гравитациска константа (G симбол понекогаш се користи), чија вредност е еднаква на 6,67545 × 10-11 m³ / (kg · s²).

Интеракција помеѓу елементарните честички

Неверојатната сложеноста на околината е во голема мера поврзани со бесконечен број на елементарни честички. Меѓу нив, исто така, постојат различни интеракции на тие нивоа, за која ние само може да се погоди. Сепак, сите видови на интеракции на елементарни честички со едни со други да се разликуваат значително во нивниот ефект.

Најмоќните на сите познати сили се здружат за компонентите на атомското јадро. Да ги разделат, ќе треба да се трошат навистина огромен износ на енергија. Што се однесува до електрони, тие се "врзани" на кернелот само обичните електромагнетни интеракција. За да го спречи тоа, понекогаш доста енергијата која се јавува како резултат од најчестите хемиска реакција. Гравитацијата е (што е, веќе знаете) во верзија на атоми и субатомски честички е најлесниот вид на интеракција.

Гравитационото поле во овој случај е толку слаба што тоа е тешко да се замисли. Чудно е доволно, но движењето на небесните тела, чија тежина понекогаш е невозможно да се замисли "следат" тие. Сето ова е можно благодарение на две функции на гравитација што е особено нагласена во случај на големи физички објекти:

• За разлика од атомска сила гравитационото повлече значително подалеку од објектот. Така, гравитацијата на Земјата држи во својата област, дури и на Месечината, а слична сила на орбитата на Јупитер лесно да поддржува повеќе сателити, на масата на секој од нив е да се спореди со земјата!
• Покрај тоа, таа секогаш се грижи за привлекување помеѓу објектите, далечината, оваа сила е ослабен на мала брзина.

Формирање на повеќе или помалку кохерентна теорија на гравитација е релативно нова, а тоа е како резултат на вековните набљудувања на движењето на планетите и другите небесни тела. Задачата значително полесен од фактот дека тие се движат во вакуум, каде што постои едноставно нема други можни интеракции. Галилео и Кеплер - две истакнати астрономи од тоа време, нивните највредните набљудувања помогнале да го отвори патот за нови откритија.

Но, само големите Ајзак Nyuton беше во можност да се воспостави првата теорија на гравитацијата и да ги изразат во математичката мапирање. Тоа беше првиот закон за гравитација, математички мапирање кој е даден погоре.

заклучоците на Њутн и некои од неговите претходници

За разлика од други физички феномени кои постојат во светот околу нас, гравитацијата се манифестира секогаш и секаде. Треба да се сфати дека терминот "нулта гравитација", која често се наоѓа во псевдо-научни кругови, тоа не е точно: дури и бестежинска состојба во вселената не значи дека едно лице или вселенски брод не е валиден привлекување на голем објект.

Покрај тоа, сите материјални тела имаат одредена тежина, која е изразена во форма на сила која се применува на нив, како и забрзување произведени како резултат на оваа изложеност.

Така, гравитационата сила е пропорционална со масата на објекти. Бројно, тие може да се изрази, примање и производот на масите на телата. Оваа сила е послушен строго инверзна зависност од квадратот на растојанието помеѓу објектите. Сите други интеракција многу различно во зависност од растојанието помеѓу две тела.

Маса, како камен-темелник на теоријата

Низа од објекти стана особено контроверзна точка околу која е изградена целата модерната теорија за гравитација и релативноста на Ајнштајн. Ако се сеќавате на вториот закон на Њутн, тогаш веќе знаете дека тежината е задолжителна карактеристика на било физичко тело материјал. Тоа покажува колку на објектот ќе се однесуваат во случај да бидат подложени на силите, без оглед на нивното потекло.

Од сите на телото (според Њутн) кога се изложени на некоја надворешна сила забрзана, имено маса одредува колку е голем овој забрзување. Размислете за повеќе јасен пример. Замислете скутер и автобус: ако се примени на нив точно ист ефект, стигнаа со различна брзина за нееднаков време. Сето ова се објаснува со теорија на гравитација.

Каков е односот на маса и гравитација?

Ако зборуваме за гравитација, масата на овој феномен, игра улога во целосна спротивност со она што го има во однос на моќ и забрзување на објектот. Дека тоа е примарен извор на атракција. Ако ги разгледаме во двете тела и силата со која тие привлекуваат трет објект, кој се наоѓа на еднаква оддалеченост од првите две, тогаш односот на силите е еднаков на односот на масите на првите два објекти. Така, привлечна сила е директно пропорционална со телесната тежина.

Ако ги земеме предвид третиот закон на Њутн, можно е да бидете сигурни дека тоа вели токму истото. Гравитационата сила која делува на двете тела се отстранува на еднаква оддалеченост од изворот на атракција, директно зависи од масата на објекти на податоци. Во секојдневниот живот ние се зборува за моќта со која телото се привлечени од површината на планетата, како нејзиниот наслов.

Да резимираме. Така, на маса е тесно поврзана со моќ и забрзување. Во исто време, тоа го одредува силата со која телото ќе дејствува на атракција.

Карактеристики забрзување на тела во гравитационото поле

Оваа неверојатна двојност е од причина што во исто гравитационото поле на забрзување сосема различни предмети ќе бидат еднакви. Да претпоставиме дека имаме две тела. Доделување еден од нив z маса, а од друга - З. Двата објекта се фрлени на теренот, што паѓа слободно.

Како што е утврдено од страна на односот на силите на атракција? Тоа покажува едноставна математичка формула - z / З. Тоа е само забрзување што ги добиваат како резултат на сила на гравитација ќе биде иста. Едноставно кажано, забрзувањето дека телото е во гравитационото поле не зависи од нејзините својства.

Што го одредува забрзување во случајот опишан?

Тоа зависи само (!) Од тежината на предмети кои создаваат оваа област, како и нивната просторна положба. Двојна улога на маса и забрзување еднаква на различни тела во гравитационото поле е веќе релативно отворена за долго време. Овие феномени имаат следниов наслов: "принцип на еквивалентност". Овој термин се нагласува повторно дека забрзувањето и инерција често еквивалент (до одреден степен, се разбира).

Важноста на вредноста на G

ние се сеќавам од училиште физика разбира, дека забрзувањето на гравитацијата на површината на нашата планета (гравитацијата на Земјата) е 10 m / sek.² (9.8 се разбира, но оваа вредност се користи за олеснување на пресметка). Затоа, не земајќи ги во предвид отпорот на воздухот (во значителна височина на кратко растојание на инциденца), тогаш ефектот добиен кога телото се здоби со зголемување на забрзувањето од 10 м / сек. секоја секунда. На пример, една книга која падна од вториот кат на куќата, до крајот на својата мисија ќе се движи со брзина од 30-40 m / s. Едноставно кажано, 10 m / s - ова е "брзина" на гравитација во рамките на Земјата.

Забрзување на гравитација во физиката литература означена «g» писмо. Со оглед на обликот на Земјата до одреден степен, повеќе како мандарина од топката, вредноста на оваа количина не е во сите нејзини области е ист. Така, во над столбови забрзување, и станува сè помала на високите врвови на планините.

Дури и во рударската индустрија игра не е мала улога што гравитацијата. Физиката на овој феномен понекогаш заштедува многу време. Значи, геолози се особено заинтересирани за совршено прецизно дефинирање на g, бидејќи тоа им овозможува исклучителна прецизност истражуваат и наоѓање на минералните наоѓалишта. Патем, тоа изгледа како гравитација формулата во кое вредноста игра улога смета од страна на нас? Еве што е:

F = G x M1xM2 / R2

Обрни внимание! Во овој случај, гравитацијата формула покажува G «гравитациска константа", вредноста на кои веќе се дадени погоре.

Во тоа време, Њутн формулирани принципите што се наведени погоре. Тој знаеше дека, и единството и универзалноста на гравитационата сила, туку и на сите аспекти на феноменот тој не може да се опише. Таа чест падна на Алберта Eynshteyna, кој беше во можност да се објасни принципот на еквивалентност. Дека човештвото должи неговата актуелна разбирање на природата на простор-време континуум.

Теоријата на релативитетот, Алберта Eynshteyna работа

Во времето на Isaaka Nyutona верува дека почетна точка може да се претстави во форма на некои тешки "стапови", со кој се инсталира положба на телото во просторниот координатен систем. Во исто време се претпоставуваше дека сите набљудувачи, кои се напомене овие координати ќе биде во ист временски период. Во тие години, оваа ситуација се сметаше за толку очигледно дека не беше направен обид да го оспори или да додадете на тоа. Ова е разбирливо, бидејќи границите на нашата планета нема да има отстапување во ова правило бр.

Ајнштајн се покажа дека точноста на мерењето ќе биде навистина значаен доколку хипотетички часовник се движи многу побавно од брзината на светлината. Едноставно кажано, ако еден набљудувач движат побавно од брзината на светлината, ќе ја следи два настани, тие се случи за него во исто време. Според тоа, за вториот набљудувач? стапката на која е иста или повеќе настани може да се случи во различни времиња.

Но, на сила на гравитација е поврзана со теоријата на релативитетот? Дозволете ни да се отвори ова прашање во детали.

Врската помеѓу теорија на релативноста и гравитационите сили

Во последниве години, го направи голем број на откритија во областа на субатомски честички. А расте убедувањето дека ние сме за да го најде последниот честички, над која не може да биде уништен нашиот свет. Станува се повеќе упорит потреба да се знае точно како да влијаат на малата "тули" на нашиот универзум се фундаментални сили кои биле откриени во минатиот век, па дури и порано. Особено боли дека самата природа на гравитација се уште не е објаснето.

Тоа е причината зошто, по Ајнштајн, кој формира "неспособност" на класичната Њутнова механика во областа која се разгледува, истражувачите се фокусираа на комплетен осмислување на претходно добиените податоци. На многу начини, ревизијата претрпе, гравитацијата. Она што е на ниво на субатомски честички? Дали има барем некои вредност во оваа неверојатна мулти-димензионален свет?

А едноставно решение?

На прв поглед, многу мислев дека гравитацијата на несовпаѓање на Њутн и теоријата на релативност може да се објасни едноставно, аналогија од електродинамика. Тоа ќе биде можно да се претпостави дека гравитационото поле се шири како магнетно поле, по што тоа е можно да се изјасни за "посредник" во интеракциите на небеските тела, објаснуваат многу недоследности на старата и новата теорија. Факт е дека тогаш тоа ќе се смета за релативната брзина на ширење на силите биле значително пониски светлина. Од гравитација и време врзани?

Во принцип, и самиот Ајнштајн речиси доби за изградба на релативистичка теорија се базира на ваквите ставови, тоа е само едно нешто спречи неговата намера. Ниту еден од научниците од тоа време не се имате било какви информации на сите што можеше да им помогне утврди "брзина" на гравитацијата. Но, имаше многу информации во врска со движењето на големи маси. Како што знаете, тие само не е призната извор на моќна гравитациони полиња.

Со голема брзина во голема мера влијаат на телесната тежина, и тоа е во никој случај не се слични на интеракцијата на брзина и моќ. На поголема брзина, поголема телесна тежина. Проблемот е дека таа е автоматски ќе стане бесконечно во случај на движење со брзина на светлината или поголем. Значи Ајнштајн заклучи дека не постои гравитација, и поле тензор за да се опише што треба да се користат многу повеќе променливи.

Неговите следбеници дојде до заклучок дека гравитацијата и практично не се поврзани. Фактот дека ова многу поле тензор може да дејствува на просторот, но во времето за да не влијае. Сепак, брилијантен физичар Стивен Хокинг модерноста имаат уште една точка на гледање. Но, тоа е друга приказна ...