Gravitatsiooniseadus

Gravitatsiooni nähtus on universaalse gravitatsiooni seadus. Kaks keha mõjutavad teineteist jõuga, mis on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga ja võrdeline nende masside korrutisega.

Matemaatiliselt saame seda suurt seadust väljendada valemiga

Gravitatsioon toimib universumis suurte vahemaade tagant. Kuid Newton väitis, et kõik objektid on vastastikku tõmbunud. Kas on tõsi, et kaks objekti tõmbavad teineteist ligi? Kujutage vaid ette, on teada, et Maa meelitab teid toolil istudes. Kuid kas olete kunagi mõelnud sellele, et arvuti ja hiir tõmbavad teineteist ligi? Või pliiats ja pastakas laual? Sel juhul asendame pliiatsi massi, pliiatsi massi valemiga, jagame nendevahelise kauguse ruuduga, võttes arvesse gravitatsioonikonstanti, saame nende vastastikuse tõmbejõu. Kuid see tuleb nii väike (pliiatsi ja pliiatsi väikese massi tõttu), et me ei tunne selle olemasolu. Teine asi on see, kui tegemist on Maa ja tooli või Päikese ja Maaga. Massid on märkimisväärsed, mis tähendab, et saame juba hinnata jõu mõju.

Mõelgem vabalangemise kiirendusele. See on külgetõmbeseaduse toimimine. Jõu mõjul muudab keha kiirust, mida aeglasemalt, seda suurem on mass. Selle tulemusena langevad kõik kehad Maale ühesuguse kiirendusega.

Mis on selle nähtamatu ainulaadse jõu põhjus? Tänaseks on gravitatsioonivälja olemasolu teada ja tõestatud. Gravitatsioonivälja olemuse kohta saad lähemalt tutvuda teemakohasest lisamaterjalist.

Mõelge sellele, mis on gravitatsioon. Kust see pärit on? Mida see esindab? Ei saa ju olla nii, et planeet vaatab Päikest, näeb, kui kaugele ta eemaldub, arvutab selle seaduse järgi kauguse pöördruudu?

Gravitatsiooni suund

On kaks keha, oletame, et keha A ja B. Keha A tõmbab keha B. Jõud, millega keha A mõjub, algab kehale B ja on suunatud kehale A. See tähendab, et see "võtab" keha B ja tõmbab seda enda poole. . Keha B "teeb" sama asja kui keha A.

Iga keha tõmbab ligi maa. Maa "võtab" keha ja tõmbab selle oma keskme poole. Seetõttu on see jõud alati suunatud vertikaalselt allapoole ja seda rakendatakse keha raskuskeskmest, seda nimetatakse gravitatsiooniks.

Peaasi, et meeles pidada

1) Seadus ja valem;
2) Gravitatsiooni suund

Mõned geoloogilise uurimise meetodid, loodete ennustamine ja viimasel ajal tehissatelliitide ja planeetidevaheliste jaamade liikumise arvutamine. Planeetide asukoha varajane arvutamine.

Kas me saame ise sellise eksperimendi korraldada ja mitte arvata, kas planeedid, objektid tõmbavad ligi?

Selline vahetu kogemus tehtud Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) – inglise füüsik ja keemik) kasutades joonisel näidatud seadet. Idee oli riputada kahe kuuliga varras väga õhukesele kvartsniidile ja seejärel tuua nende kõrvale kaks suurt pliipalli. Kuulide külgetõmbejõud väänab niiti kergelt - kergelt, sest tavaliste objektide vahelised tõmbejõud on väga nõrgad. Sellise instrumendi abil suutis Cavendish vahetult mõõta mõlema massi jõudu, kaugust ja suurust ning seeläbi määrata gravitatsioonikonstant G.

Kosmose gravitatsioonivälja iseloomustava gravitatsioonikonstandi G ainulaadne avastus võimaldas määrata Maa, Päikese ja teiste taevakehade massi. Seetõttu nimetas Cavendish oma kogemust "Maa kaalumiseks".

Huvitaval kombel on erinevatel füüsikaseadustel mõned ühised jooned. Pöördume elektriseaduste (Coulombi jõud) juurde. Elektrijõud on ka pöördvõrdelised kauguse ruuduga, kuid juba laengute vahel ja tahes-tahtmata tekib mõte, et sellel mustril on sügav tähendus. Seni pole keegi suutnud esitada gravitatsiooni ja elektrit kui sama olemuse kahte erinevat ilmingut.

Siinne jõud varieerub ka pöördvõrdeliselt kauguse ruuduga, kuid elektrijõudude ja gravitatsioonijõudude suuruse erinevus on silmatorkav. Püüdes kindlaks teha gravitatsiooni ja elektri ühist olemust, leiame elektrijõudude üle gravitatsioonijõududest nii palju, et on raske uskuda, et mõlemal on sama allikas. Kuidas saab öelda, et üks on teisest tugevam? Kõik oleneb ju sellest, mis on mass ja milline on laeng. Vaieldes selle üle, kui tugev gravitatsioon mõjub, pole sul õigust öelda: "Võtame sellise ja sellise suurusega massi," sest valite selle ise. Aga kui me võtame selle, mida loodus ise meile pakub (tema enda arvud ja mõõdud, millel pole midagi pistmist meie tollide, aastate, meie mõõtudega), siis saame võrrelda. Võtame laetud elementaarosakese, näiteks elektroni. Kaks elementaarosakest, kaks elektroni, tõrjuvad elektrilaengu toimel üksteist jõuga, mis on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga ja gravitatsiooni mõjul tõmbuvad nad taas teineteise poole jõuga, mis on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. vahemaa.

Küsimus: milline on gravitatsioonijõu ja elektrijõu suhe? Gravitatsioon on seotud elektrilise tõukejõuga nagu üks on 42 nulliga arvuga. See on sügavalt mõistatuslik. Kust võis nii suur arv tulla?

Inimesed otsivad seda tohutut tegurit teistes loodusnähtustes. Nad läbivad igasuguseid suuri numbreid ja kui tahad suurt numbrit, siis miks mitte võtta näiteks universumi läbimõõdu ja prootoni läbimõõdu suhe – üllataval kombel on see ka 42 nulliga arv. Ja nad ütlevad: võib-olla on see koefitsient võrdne prootoni läbimõõdu ja universumi läbimõõdu suhtega? See on huvitav mõte, kuid universumi järk-järgult paisudes peab muutuma ka gravitatsioonikonstant. Kuigi seda hüpoteesi pole veel ümber lükatud, pole meil selle kasuks mingeid tõendeid. Vastupidi, mõned tõendid viitavad sellele, et gravitatsioonikonstant ei muutunud sel viisil. See tohutu arv jääb tänapäevani saladuseks.

Einstein pidi muutma gravitatsiooniseadusi vastavalt relatiivsusteooria põhimõtetele. Esimene neist põhimõtetest ütleb, et kaugust x ei saa ületada hetkega, samas kui Newtoni teooria kohaselt mõjuvad jõud koheselt. Einstein pidi muutma Newtoni seadusi. Need muudatused, täpsustused on väga väikesed. Üks neist on järgmine: kuna valgusel on energiat, on energia samaväärne massiga ja kõik massid tõmbavad, siis ka valgus tõmbab ja seetõttu tuleb Päikesest mööda minnes kõrvale kalduda. Nii see tegelikult juhtub. Ka gravitatsioonijõud on Einsteini teoorias veidi muudetud. Kuid see väga väike muudatus gravitatsiooniseaduses on piisav, et selgitada mõningaid ilmseid ebakorrapärasusi Merkuuri liikumises.

Füüsikalised nähtused mikrokosmoses alluvad teistele seadustele kui nähtustele suurtes mastaapides maailmas. Tekib küsimus: kuidas avaldub gravitatsioon väikeste mõõtkavade maailmas? Sellele vastab gravitatsiooni kvantteooria. Kuid gravitatsiooni kvantteooriat veel pole. Inimesed ei ole veel väga edukalt loonud gravitatsiooniteooriat, mis oleks täielikult kooskõlas kvantmehaaniliste põhimõtete ja määramatuse printsiibiga.