Zakon gravitacije

Fenomen gravitacije je zakon univerzalne gravitacije. Dva tijela djeluju jedno na drugo silom koja je obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih i izravno proporcionalna umnošku njihovih masa.

Matematički, ovaj veliki zakon možemo izraziti formulom

Gravitacija djeluje na ogromnim udaljenostima u svemiru. No Newton je tvrdio da se svi objekti međusobno privlače. Je li istina da se bilo koja dva objekta privlače? Zamislite samo, poznato je da vas Zemlja privlači sjedeći na stolici. No jeste li ikada razmišljali o tome da se računalo i miš privlače? Ili olovka i olovka na stolu? U ovom slučaju u formulu zamjenjujemo masu olovke, masu olovke, podijelimo s kvadratom udaljenosti između njih, uzimajući u obzir gravitacijsku konstantu, dobivamo silu njihovog međusobnog privlačenja. Ali, izići će tako malen (zbog male mase olovke i olovke) da ne osjećamo njegovu prisutnost. Druga je stvar kada su u pitanju Zemlja i stolica, ili Sunce i Zemlja. Mase su značajne, što znači da već možemo procijeniti učinak sile.

Razmislimo o ubrzanju slobodnog pada. Ovo je djelovanje zakona privlačenja. Pod djelovanjem sile tijelo mijenja brzinu sporije što je masa veća. Kao rezultat, sva tijela padaju na Zemlju istim ubrzanjem.

Što je uzrok ove nevidljive jedinstvene moći? Do danas je poznato i dokazano postojanje gravitacijskog polja. Više o prirodi gravitacijskog polja možete saznati u dodatnom materijalu na temu.

Razmislite što je gravitacija. Odakle je? Što predstavlja? Uostalom, ne može biti da planet gleda u Sunce, vidi koliko je udaljeno, izračunava inverzni kvadrat udaljenosti u skladu s ovim zakonom?

Smjer gravitacije

Postoje dva tijela, recimo tijelo A i B. Tijelo A privlači tijelo B. Sila kojom tijelo A djeluje počinje na tijelo B i usmjerava se prema tijelu A. Odnosno, ono "uzima" tijelo B i vuče ga prema sebi . Tijelo B "radi" istu stvar s tijelom A.

Svako tijelo privlači Zemlja. Zemlja "uzima" tijelo i vuče ga prema svom središtu. Stoga će ta sila uvijek biti usmjerena okomito prema dolje, a primjenjuje se iz težišta tijela, zove se gravitacija.

Glavna stvar koju treba zapamtiti

1) Zakon i formula;
2) Smjer gravitacije

Neke metode geoloških istraživanja, predviđanje plime i oseke i u novije vrijeme proračun kretanja umjetnih satelita i međuplanetarnih postaja. Rano izračunavanje položaja planeta.

Možemo li sami postaviti takav eksperiment, a ne nagađati privlače li se planeti, objekti?

Tako izravno iskustvo napravljeno Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - engleski fizičar i kemičar) pomoću uređaja prikazanog na slici. Ideja je bila objesiti šipku s dvije kuglice na vrlo tanku kvarcnu nit, a zatim donijeti dvije velike olovne kuglice sa strane. Privlačenje kuglica lagano će uvijati nit - lagano, jer su sile privlačenja između običnih predmeta vrlo slabe. Uz pomoć takvog instrumenta, Cavendish je mogao izravno izmjeriti silu, udaljenost i veličinu obiju masa i tako odrediti gravitaciona konstanta G.

Jedinstveno otkriće gravitacijske konstante G, koja karakterizira gravitacijsko polje u svemiru, omogućilo je određivanje mase Zemlje, Sunca i drugih nebeskih tijela. Stoga je Cavendish svoje iskustvo nazvao "vaganjem Zemlje".

Zanimljivo je da različiti zakoni fizike imaju neke zajedničke značajke. Okrenimo se zakonima elektriciteta (Coulombova sila). Električne sile su također obrnuto proporcionalne kvadratu udaljenosti, ali već između naboja, i nehotice se javlja misao da ovaj obrazac ima duboko značenje. Do sada nitko nije mogao predstaviti gravitaciju i elektricitet kao dvije različite manifestacije iste suštine.

Sila ovdje također varira obrnuto s kvadratom udaljenosti, ali je razlika u veličini električnih sila i gravitacijskih sila upečatljiva. Pokušavajući ustanoviti zajedničku prirodu gravitacije i elektriciteta, nalazimo toliku superiornost električnih sila nad gravitacijskim silama da je teško povjerovati da obje imaju isti izvor. Kako možete reći da je jedan jači od drugog? Uostalom, sve ovisi o tome kolika je masa i koliki je naboj. Raspravljajući o tome koliko snažna gravitacija djeluje, nemate pravo reći: "Uzmimo masu te i takve veličine", jer je sami birate. Ali ako uzmemo ono što nam sama priroda nudi (njezine vlastite brojke i mjere, koje nemaju veze s našim inčima, godinama, našim mjerama), onda možemo usporediti. Uzet ćemo elementarnu nabijenu česticu, kao što je, na primjer, elektron. Dvije elementarne čestice, dva elektrona, zbog električnog naboja se međusobno odbijaju silom obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti između njih, a uslijed gravitacije ponovno se privlače silom obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti.

Pitanje: Koliki je omjer gravitacijske sile i električne sile? Gravitacija je povezana s električnim odbijanjem kao što je jedan broj s 42 nule. Ovo je duboko zbunjujuće. Odakle bi mogao doći toliki broj?

Ljudi traže ovaj ogroman faktor u drugim prirodnim fenomenima. Oni prolaze kroz razne velike brojeve, a ako želite veliki broj, zašto ne biste uzeli, recimo, omjer promjera svemira i protona - začudo, ovo je također broj s 42 nule. I kažu: možda je taj koeficijent jednak omjeru promjera protona i promjera svemira? Ovo je zanimljiva misao, ali kako se svemir postupno širi, konstanta gravitacije također se mora promijeniti. Iako ova hipoteza još nije opovrgnuta, nemamo nikakvih dokaza u njezinu korist. Naprotiv, neki dokazi upućuju na to da se konstanta gravitacije nije promijenila na ovaj način. Ovaj ogroman broj ostao je misterij do danas.

Einstein je morao modificirati zakone gravitacije u skladu s načelima relativnosti. Prvi od ovih principa kaže da se udaljenost x ne može prevladati trenutno, dok prema Newtonovoj teoriji sile djeluju trenutno. Einstein je morao promijeniti Newtonove zakone. Ove promjene, dorade su vrlo male. Jedna od njih je ova: budući da svjetlost ima energiju, energija je ekvivalentna masi, a sve mase se privlače, svjetlost također privlači i, stoga, prolazeći pored Sunca, mora se skrenuti. Ovako se to zapravo događa. Sila gravitacije također je malo modificirana u Einsteinovoj teoriji. Ali ova vrlo mala promjena u zakonu gravitacije dovoljna je da objasni neke od očitih nepravilnosti u Merkurovu gibanju.

Fizičke pojave u mikrokozmosu podliježu drugim zakonima osim pojava u svijetu velikih razmjera. Postavlja se pitanje: kako se gravitacija manifestira u svijetu malih razmjera? Na to će odgovoriti kvantna teorija gravitacije. Ali još ne postoji kvantna teorija gravitacije. Ljudi još nisu bili baš uspješni u stvaranju teorije gravitacije koja je u potpunosti u skladu s kvantnim mehaničkim principima i s principom nesigurnosti.