Prawo grawitacji

Zjawisko grawitacji to prawo powszechnego ciążenia. Dwa ciała działają na siebie z siłą odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi i wprost proporcjonalną do iloczynu ich mas.

Matematycznie możemy wyrazić to wielkie prawo za pomocą formuły

Grawitacja działa na ogromne odległości we wszechświecie. Ale Newton twierdził, że wszystkie obiekty przyciągają się wzajemnie. Czy to prawda, że ​​dowolne dwa obiekty przyciągają się nawzajem? Wyobraź sobie, wiadomo, że Ziemia przyciąga cię siedzącego na krześle. Ale czy kiedykolwiek myślałeś o tym, że komputer i mysz przyciągają się nawzajem? Albo ołówek i długopis na stole? W tym przypadku do wzoru podstawiamy masę pisaka, masę ołówka, dzielimy przez kwadrat odległości między nimi, uwzględniając stałą grawitacyjną otrzymujemy siłę ich wzajemnego przyciągania. Ale wyjdzie tak mały (ze względu na małe masy długopisu i ołówka), że nie czujemy jego obecności. Inna sprawa, jeśli chodzi o Ziemię i krzesło lub Słońce i Ziemię. Masy są znaczne, co oznacza, że ​​możemy już ocenić wpływ siły.

Pomyślmy o przyspieszeniu swobodnego spadania. To jest działanie prawa przyciągania. Pod działaniem siły ciało zmienia prędkość im wolniej, im większa jest masa. W rezultacie wszystkie ciała spadają na Ziemię z takim samym przyspieszeniem.

Jaka jest przyczyna tej niewidzialnej, wyjątkowej mocy? Do dziś wiadomo i udowodniono istnienie pola grawitacyjnego. Możesz dowiedzieć się więcej o naturze pola grawitacyjnego w dodatkowym materiale na ten temat.

Pomyśl o tym, czym jest grawitacja. Skąd to jest? Co to reprezentuje? Przecież nie może być tak, że planeta patrzy na Słońce, widzi, jak daleko jest odsunięte, oblicza odwrotność kwadratu odległości zgodnie z tym prawem?

Kierunek grawitacji

Są dwa ciała, powiedzmy ciało A i B. Ciało A przyciąga ciało B. Siła, z jaką działa ciało A, zaczyna się od ciała B i jest skierowana na ciało A. To znaczy „bierze” ciało B i przyciąga je do siebie . Ciało B „robi” to samo z ciałem A.

Każde ciało przyciąga Ziemia. Ziemia „zabiera” ciało i przyciąga je do środka. Dlatego siła ta będzie zawsze skierowana pionowo w dół i jest przyłożona od środka ciężkości ciała, nazywa się to grawitacją.

Najważniejsza rzecz do zapamiętania

1) Prawo i formuła;
2) Kierunek grawitacji

Niektóre metody eksploracji geologicznej, przewidywania pływów, a ostatnio obliczania ruchu sztucznych satelitów i stacji międzyplanetarnych. Wczesne obliczenie pozycji planet.

Czy możemy sami przeprowadzić taki eksperyment i nie zgadywać, czy przyciągane są planety, obiekty?

Takie bezpośrednie doświadczenie zrobione Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - angielski fizyk i chemik) za pomocą urządzenia pokazanego na rysunku. Pomysł polegał na zawieszeniu pręta z dwiema kulkami na bardzo cienkiej kwarcowej nitce, a następnie przyłożeniu do nich dwóch dużych ołowianych kulek. Przyciąganie kulek lekko skręci nić - lekko, ponieważ siły przyciągania między zwykłymi przedmiotami są bardzo słabe. Za pomocą takiego instrumentu Cavendish był w stanie bezpośrednio zmierzyć siłę, odległość i wielkość obu mas, a tym samym określić stała grawitacyjna G.

Unikalne odkrycie stałej grawitacyjnej G, charakteryzującej pole grawitacyjne w kosmosie, umożliwiło wyznaczenie masy Ziemi, Słońca i innych ciał niebieskich. Dlatego Cavendish nazwał swoje doświadczenie „ważeniem Ziemi”.

Co ciekawe, różne prawa fizyki mają pewne cechy wspólne. Przejdźmy do praw elektryczności (siła Coulomba). Siły elektryczne są również odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości, ale już między ładunkami i mimowolnie pojawia się myśl, że ten wzór ma głębokie znaczenie. Do tej pory nikt nie był w stanie przedstawić grawitacji i elektryczności jako dwóch różnych przejawów tej samej esencji.

Siła tutaj również zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości, ale różnica w wielkości sił elektrycznych i grawitacyjnych jest uderzająca. Próbując ustalić wspólną naturę grawitacji i elektryczności, odkrywamy taką przewagę sił elektrycznych nad siłami grawitacyjnymi, że trudno uwierzyć, że obie mają to samo źródło. Jak możesz powiedzieć, że jedno jest silniejsze od drugiego? W końcu wszystko zależy od masy i ładunku. Kłócąc się o to, jak działa silna grawitacja, nie masz prawa powiedzieć: „Weźmy masę takiej a takiej wielkości”, bo sam ją wybierasz. Ale jeśli weźmiemy to, co oferuje nam sama Natura (jej własne liczby i miary, które nie mają nic wspólnego z naszymi centymetrami, latami, naszymi miarami), możemy porównać. Weźmiemy elementarną cząstkę naładowaną, taką jak na przykład elektron. Dwie cząstki elementarne, dwa elektrony, pod wpływem ładunku elektrycznego odpychają się z siłą odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi, a grawitacyjnie przyciągają się ponownie z siłą odwrotnie proporcjonalną do kwadratu dystans.

Pytanie: Jaki jest stosunek siły grawitacji do siły elektrycznej? Grawitacja jest związana z odpychaniem elektrycznym, tak jak jeden z liczbą z 42 zerami. To głęboko zastanawiające. Skąd mogła pochodzić tak ogromna liczba?

Ludzie szukają tego ogromnego czynnika w innych zjawiskach przyrodniczych. Przechodzą przez różne rodzaje dużych liczb, a jeśli chcesz dużą liczbę, dlaczego nie wziąć, powiedzmy, stosunku średnicy wszechświata do średnicy protonu - co zaskakujące, jest to również liczba z 42 zerami. A mówią: może ten współczynnik jest równy stosunkowi średnicy protonu do średnicy wszechświata? To interesująca myśl, ale wraz ze stopniowym rozszerzaniem się wszechświata musi również ulec zmianie stała grawitacji. Chociaż ta hipoteza nie została jeszcze obalona, ​​nie mamy żadnych dowodów na jej korzyść. Wręcz przeciwnie, niektóre dowody sugerują, że stała grawitacji nie zmieniła się w ten sposób. Ta ogromna liczba do dziś pozostaje tajemnicą.

Einstein musiał zmodyfikować prawa grawitacji zgodnie z zasadami względności. Pierwsza z tych zasad mówi, że odległości x nie można pokonać natychmiast, podczas gdy zgodnie z teorią Newtona siły działają natychmiast. Einstein musiał zmienić prawa Newtona. Te zmiany, udoskonalenia są bardzo małe. Jedna z nich jest taka: skoro światło ma energię, energia jest równoważna masie, a wszystkie masy się przyciągają, światło również się przyciąga, a zatem przechodząc obok Słońca, musi zostać odchylone. Tak to się właściwie dzieje. Siła grawitacji jest również nieznacznie zmodyfikowana w teorii Einsteina. Ale ta bardzo niewielka zmiana w prawie grawitacji wystarczy, aby wyjaśnić niektóre z widocznych nieprawidłowości w ruchu Merkurego.

Zjawiska fizyczne w mikrokosmosie podlegają innym prawom niż zjawiska w świecie wielkich skal. Powstaje pytanie: jak grawitacja objawia się w świecie małych skal? Odpowie na to kwantowa teoria grawitacji. Ale nie ma jeszcze kwantowej teorii grawitacji. Ludzie nie odnieśli jeszcze większych sukcesów w tworzeniu teorii grawitacji, która jest w pełni zgodna z zasadami mechaniki kwantowej i zasadą nieoznaczoności.