Gravity - çfarë është ajo? Forca e gravitetit. gravitetit Tokës

Njerëzimi që nga kohët e lashta menduar se si bota rreth nesh. Pse është bari rritet, pse dielli shkëlqen, pse ne nuk mund të fluturojë ... Ky i fundit, që ra fjala, është gjithmonë i interesuar veçanërisht në njerëz. Tani ne e dimë se shkaku i çdo gjëje - Gravity. Çfarë është kjo, dhe pse ky fenomen është aq e rëndësishme në shkallën e universit, ne jemi duke rishikuar sot.

prodrome

Hulumtuesit gjetën se të gjitha organet masive përjetojnë një tërheqje të përbashkët me njëri-tjetrin. Më vonë doli se kjo forcë misterioze shkakton lëvizjen e trupave qiellorë dhe orbitat e tyre të përhershme. Shumë e njëjtë teoria e gravitacionit formuluar gjeniale Isaak Nyuton, hipotezat e të cilit e kanë paracaktuar zhvillimin e fizikës për shumë shekuj që do të vijnë. Zhvilluar dhe vazhdoi (megjithëse në një drejtim krejtësisht të ndryshme) është një shkencëtar Albert Einstein - një nga mendjet më të mëdha të shekullit të kaluar.

Për shekuj me radhë, shkencëtarët kanë vërejtur tërheqje, duke u përpjekur për të kuptuar dhe për të matur atë. Së fundi, të vënë në shërbim të njerëzimit në dekadat e fundit (në një kuptim, sigurisht) edhe një gjë të tillë si graviteti. Çfarë është kjo, ajo që është përkufizimi i termit në shqyrtim në shkencën moderne?

përkufizim shkencor

Nëse ju të shqyrtojë shkrimet e filozofëve të lashtë, është e mundur për të gjetur se fjala latine "të Gravitas" do të thotë "trishtim", "tërheqje". Sot, shkencëtarët e kanë quajtur ndërveprimi universale dhe të vazhdueshme në mes të organeve materiale. Nëse kjo forcë është relativisht i dobët dhe është e vlefshme vetëm për objektet që janë duke lëvizur në mënyrë të konsiderueshme më e ngadalshme se shpejtësia e dritës, ajo është e zbatueshme për ta Teoria e Njutonit. Nëse kjo nuk është rasti, ju duhet të përdorni konstatimet e Ajnshtajnit.

Fillim: Aktualisht, natyra e gravitetit nuk është kuptuar plotësisht në parim. Ajo që është, ne ende nuk e kuptojnë plotësisht i pranishëm.

Teoritë e Njutonit dhe Ajnshtajnit

Sipas mësimit klasik të Isaaka Nyutona, të gjitha trupat janë tërhequr me njëri-tjetrin me një forcë në proporcion të masës së tyre është anasjelltas proporcional me katrorin e distancës që shtrihet mes tyre. Ajnshtajni pretendonte se graviteti mes objekteve të paraqitura në rastin e kohës curving dhe hapësirës (a lakim hapësirë është e mundur vetëm në qoftë se ai përmban një substancë).

Kjo ide ishte shumë i thellë, por studimet e fundit tregojnë se disa pasaktësi. Sot, besohet se graviteti warps në hapësirë vetëm hapësirë: koha mund të ngadalësojë dhe madje edhe të ndaluar, por realiteti po ndryshon formën e një teorie të përkohshëm çështje nuk është konfirmuar. Kjo është arsyeja pse klasike ekuacioni Ajnshtajni nuk jep edhe një shans se zona do të vazhdojë të ndikojë çështje dhe fushë rezulton magnetike.

Sa më shumë ne e dimë ligjin e gravitetit (rëndesës), shprehja matematikore e cila është në pronësi si kohë Newton:

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

Nën γ kuptuar konstante gravitacionale (G simbol përdorur ndonjëherë), vlera e së cilës është e barabartë me 6.67545 × 10-11 m³ / (kg · s²).

Bashkëveprim midis grimcave elementare

Kompleksiteti pabesueshme e zonës përreth është e lidhur kryesisht me një numër të pafund të grimcave elementare. Mes tyre, ka edhe ndërveprime të ndryshme në ato nivele për të cilën ne mund të mendoj vetëm. Megjithatë, të gjitha llojet e bashkëveprimet e grimcave elementare me njëri-tjetrin ndryshojnë në mënyrë të konsiderueshme në efektin e tyre.

Më të fuqishme të të gjitha forcave të njohur të bashkohen së bashku komponentët e bërthamës atomike. Për të ndarë ato, ju keni nevojë për të shpenzuar një sasi të vërtetë kolosale të energjisë. Si për elektronet, ata janë "lidhur" me kernel vetëm ndërveprimit zakonshëm elektromagnetike. Për të ndaluar atë, nganjëherë mjaft energji që shfaqet si rezultat i reagimit më të zakonshme kimike. Gravity është (ajo që është, ju tashmë e dini) në versionin e atomeve dhe grimcave subatomike është lloji më e lehtë të ndërveprimit.

Fusha gravitacionale në këtë rast është aq i dobët se ajo është e vështirë të imagjinohet. Kaq të çuditshme të mjaftueshme, por lëvizja e trupave qiellorë, pesha e të cilit ndonjëherë e pamundur të imagjinohet, "ndjekin" ata. E gjithë kjo është e mundur në sajë të dy karakteristikat e gravitetit që është e theksuar sidomos në rastin e objekteve të mëdha fizike:

• Ndryshe nga forca gravitacionale atomike të tërhequr në mënyrë të konsiderueshme më të largët nga objekti. Kështu, graviteti e Tokës mban në fushën e tij, edhe hëna, dhe një forcë e ngjashme e orbitës së Jupiterit lehtësisht mbështet satelitë të shumta, në masë të secila prej të cilave është e krahasueshme në tokë!
• Përveç kësaj, ajo gjithmonë siguron tërheqjen në mes objekteve, distanca, kjo forcë është dobësuar me shpejtësi të ulët.

Formimi i një teori pak a shumë koherente të gravitetit është relativisht i kohëve të fundit, dhe kjo është si rezultat i vëzhgimeve shekullore të lëvizjes së planetëve dhe trupave tjerë qiellorë. Detyra në mënyrë të konsiderueshme më e lehtë nga fakti se ata janë duke lëvizur në një vakum, ku nuk është thjesht nuk ka ndërveprime të tjera të mundshme. Galileo dhe Kepler - dy astronom i shquar i kohës, vëzhgimet e tyre më të vlefshme kanë ndihmuar të hapë rrugën për zbulimet e reja.

Por vetëm i madh Isaak Nyuton ishte në gjendje për të krijuar teorinë e parë të gravitetit dhe të shprehin atë në hartë matematikore. Ajo ishte ligji i parë i gravitacionit, mapping matematikore e cila është dhënë më sipër.

Konkluzionet e Njutonit dhe disa nga paraardhësit e tij

Ndryshe nga fenomene të tjera fizike që ekzistojnë në botën rreth nesh, graviteti manifestohet gjithmonë dhe kudo. Ajo duhet të kuptohet se termi "zero gravitetit", e cila është gjetur shpesh në qarqet pseudo-shkencore, kjo nuk është e saktë: edhe peshës në hapësirë nuk do të thotë se një person ose një anije kozmike nuk është tërheqje e vlefshme e një objekti masiv.

Përveç kësaj, të gjitha organet materiale kanë një peshë të caktuar, e cila është e shprehur në formën e një force që është aplikuar për ta, dhe përshpejtimin e prodhuar për shkak të këtij ekspozimi.

Kështu, forca gravitacionale është proporcionale me masën e objekteve. Numerikisht, ata mund të shprehet, duke marrë si produktin e masave të organeve. Kjo forcë bindet varësinë rreptësisht të zhdrejtë mbi katrorin e distancës në mes të objekteve. Të gjitha ndërveprim të tjera shumë të ndryshme në varësi të distancës midis dy organeve.

Mass si një gur themeli i teorisë

Një grup i objekteve u bë pikë veçanërisht e diskutueshme rreth të cilit është ndërtuar e tërë teorinë moderne të gravitacionit dhe relativitetit të Ajnshtajnit. Nëse ju kujtohet dytë ligjin e Njutonit, atëherë ju tashmë e dini se pesha është një tipar i detyrueshëm i çdo organi material fizik. Ajo tregon se si objekti do të sillen në rastin e duke u nënshtruar ndaj forcave, pavarësisht nga origjina e saj.

Që të gjithë trupit (sipas Njutonit) kur të ekspozuar ndaj një force të jashtme të përshpejtuar, përkatësisht masë përcakton se sa i madh është ky nxitim. Konsideroni një shembull më të qartë. Imagjinoni një skuter dhe autobus: nëse aplikohet atyre saktësisht të njëjtin efekt, ata arritën shpejtësi të ndryshme për kohë të pabarabartë. E gjithë kjo shpjegohet nga teoria e gravitacionit.

Cila është lidhja e mases dhe gravitetit?

Nëse ne flasim për gravitetin, masa e këtij fenomeni luan një rol krejtësisht të kundërt me atë që ajo luan në lidhje me fuqinë dhe përshpejtimin e objektit. Se ajo është burimi kryesor i tërheqjes. Nëse ju merrni një vështrim në të dy organet dhe forcën me të cilën ata tërheqin një objekt të tretë, e cila është e vendosur në një distancë të barabartë nga dy të parët, atëherë raporti i forcave është i barabartë me raportin e masave të dy objekteve të para. Kështu, forca tërheqëse është në proporcion të peshës trupore.

Nëse marrim parasysh ligjin e tretë të Njutonit, është e mundur për t'u siguruar që ajo thotë saktësisht e njëjta gjë. Forca gravitacionale që vepron në dy organeve deponuar në një distancë të barabartë nga burimi i tërheqje, varet direkt në masën e objekteve të të dhënave. Në jetën e përditshme ne po flasim për fuqinë me të cilën trupi është tërhequr në sipërfaqen e planetit, si titullin e saj.

Le të përmbledhur. Kështu, në masë është e lidhur ngushtë me pushtetin dhe përshpejtimin. Në të njëjtën kohë ajo përcakton forcën me të cilën trupi do të veprojë në tërheqje.

Features përshpejtimin e organeve në një fushë gravitacionale

Ky dualitet e mahnitshme është arsyeja që në të njëjtën fushë gravitacionale e përshpejtimit objekte krejt të ndryshme do të jetë e barabartë. Supozoni se ne kemi dy trupa. Cakto një prej tyre në masë z, dhe të tjera - Z. dy objekte janë hedhur në tokë, e cila bie lirisht.

Siç përcaktohet nga raporti i forcave të tërheqje? Ajo tregon një formulë të thjeshtë matematikore - z / Z. Kjo është vetëm përshpejtimi ata marrin si rezultat i forcës së gravitetit do të jetë saktësisht e njëjtë. Ta themi thjesht, përshpejtimin se trupi është në një fushë gravitacionale nuk varet nga vetitë e saj.

Çfarë përcakton përshpejtimi në rastin e përshkruar?

Kjo varet vetëm (!) Me një peshë prej objekteve që krijojnë këtë fushë, si dhe pozicionin e tyre hapësinor. Roli i dyfishtë i masës dhe përshpejtim të barabartë në organet e ndryshme në një fushë gravitacionale tashmë është relativisht i hapur për një kohë të gjatë. Këto fenomene të ketë titullin "parimin e ekuivalencës". Ky term thekson përsëri se nxitimi dhe inerci shpesh ekuivalent (në një farë mase, natyrisht).

Rëndësia e vlerës së G

ne mend nga kurs fizike e shkollës, se nxitimi i gravitetit në sipërfaqen e planetit tonë (gravitetit të Tokës) është 10 m / sek.² (9.8 sigurisht, por kjo vlerë është përdorur për lehtësimin e llogaritjes). Prandaj, të mos marrë në rezistencën llogari ajrit (në një lartësi të konsiderueshme në një distancë të shkurtër të rasteve), atëherë efekti marrë kur trupi merr një rritje prej përshpejtimin prej 10 m / sek. çdo sekondë. Për shembull, një libër që ra nga kati i dytë të shtëpisë, deri në fund të misionit të tij do të lëvizin me një shpejtësi prej 30-40 m / s. Ta themi thjesht, 10 m / s - kjo është "shpejtësia" e gravitetit brenda Tokës.

Përshpejtimi i gravitetit në literaturën fizikës pėrcaktuara «g» letër. Që formën e Tokës në një masë të caktuar më shumë si një mandarinë se sa topin, vlera e kësaj sasie nuk është në të gjitha fushat e saj është e njëjtë. Kështu, në përshpejtimin polet e mësipërme, dhe ajo bëhet më e vogël në majat e larta të maleve.

Edhe në industrinë minerare luan asnjë rol të vogël që gravitetit. Fizika e këtij fenomeni ndonjëherë kursen shumë kohë. Pra, gjeologët janë veçanërisht të interesuar në një përkufizim të përkryer të saktë të g, sepse ai ua mundëson saktësi të jashtëzakonshme të shqyrtuar dhe gjetjen depozitat minerale. Nga rruga, ajo duket si formulë gravitetit në të cilat vlera e luan një rol të konsiderohet nga ne? Këtu ajo është:

F = G x M1xM2 / R2

I kushtoj vëmendje! Në këtë rast, formula gravitetit nënkupton G «konstante gravitacionale", vlera e së cilës e kemi dhënë më lart.

Në atë kohë, Newton formuloi parimet e shpallura më sipër. Ai e dinte, dhe uniteti dhe universaliteti i forcës gravitacionale, por të gjitha aspektet e fenomenit që ai nuk mund ta përshkruaj. Ky nder ra në Alberta Eynshteyna, i cili ishte në gjendje të shpjegojë parimin e ekuivalencës. Se njerëzimi detyrohet të kuptuarit e tij aktual të natyrës së hapësirë-kohë e vazhduar.

Teoria e relativitetit, Alberta Eynshteyna puna

Në kohën e Isaaka Nyutona besonin se pikënisja mund të jenë të përfaqësuara në formën e disa "shufra" të vështira, me të cilin pozita e instaluar e trupit në Hapësinor sistemin koordinativ. Në të njëjtën kohë ishte supozuar se të gjithë vëzhguesit, të cilët shënim këto koordinatat do të jetë në të njëjtën hapësirë kohore. Në ato vite, kjo situatë u konsiderua aq e qartë që asnjë përpjekje është bërë për të sfiduar atë ose shtoni atë. Kjo është e kuptueshme, sepse kufijtë e planetit tonë nuk ka devijime në këtë rregull nr.

Ajnshtajni provoi që saktësia e matjes do të jetë me të vërtetë e rëndësishme në qoftë se ora hipotetike po lëviz shumë më e ngadalshme se sa shpejtësi të dritës. Ta themi thjesht, në qoftë se një vëzhgues lëviz më ngadalë se shpejtësia e dritës, do të ndiqni dy ngjarje, ato ndodhin për atë në të njëjtën kohë. Në përputhje me rrethanat, për vëzhguesit e dytë? shkalla e cila është ngjarje e njëjta ose më shumë mund të ndodhë në kohë të ndryshme.

Por forca e gravitetit është e lidhur me teorinë e relativitetit? Le të hapur çështjen në detaje.

Lidhja mes teorisë së relativitetit dhe gravitacionale forcave

Në vitet e fundit, ajo bëri një numër të madh të zbulimeve në fushën e grimcave subatomike. Një bindje në rritje që ne jemi gati për të gjetur grimcë përfundimtar, përtej së cilës bota jonë nuk mund të grimcuar. Bëhet nevojë për më shumë këmbëngulës për të dini saktësisht se si për të ndikuar vogël "tulla" e universit tonë janë forcat themelore që janë zbuluar në shekullin e kaluar, dhe edhe më herët. Veçanërisht lënduar se natyra e gravitetit ende nuk është sqaruar.

Kjo është arsyeja pse, pas Einstein, i cili themeloi "paaftësinë" e mekanikës klasike Njutoniane në zonë në shqyrtim, hulumtuesit u përqëndrua në një rishqyrtim të plotë të të dhënave të marra më parë. Në shumë mënyra, rishikimi ka pësuar, gravitetit. Ajo që është në nivelin e grimcave subatomike? A do të ketë të paktën disa vlera në këtë botë të mahnitshme multi-dimensionale?

Një zgjidhje e thjeshtë?

Në fillim, shumë menduan se gravitacioni mospërputhjen Njutonit dhe teoria e relativitetit mund të shpjegohet shumë thjesht, një analogji nga Elektrodinamika. Ajo do të jetë e mundur të supozohet se fusha gravitacionale përhapet si një fushë magnetike, pas të cilit është e mundur të deklarojë një "ndërmjetës" në bashkëveprimet e trupave qiellorë, duke shpjeguar mospërputhjet e shumta të vjetër dhe të teorisë së re. Fakti është se atëherë ai do të konsiderohet si shpejtësia relative e përhapjen e forcave ishin të lehta në mënyrë të konsiderueshme më e ulët. Që gravitetit dhe koha e lidhur?

Në parim, vetë Einstein pothuajse mori për të ndërtuar një teori relativist është i bazuar në pikëpamje të tilla, kjo është vetëm një gjë penguar qëllimin e tij. Asnjë nga shkencëtarët e asaj kohe nuk kishte asnjë informacion në të gjitha të cilat mund të ketë ndihmuar të përcaktuar "shpejtësinë" e gravitetit. Por nuk ishte një shumë e informacionit në lidhje me lëvizjen e masave të mëdha. Siç e dini, ata vetëm e bëri është një burim i njohur i një fushave të fuqishme gravitacionale.

Shpejtësi të lartë të ndikojë në masë të madhe peshën e trupit, dhe kjo është në asnjë mënyrë të ngjashme me bashkëveprimin e shpejtësisë dhe fuqisë. Shpejtësia më e lartë, më e madhe pesha e trupit. Problemi është se kjo e fundit është automatikisht do të bëhet e pafundme në rastin e levizjes me shpejtësinë e dritës ose më e madhe. Kështu Einstein arriti në përfundimin se nuk ka gravitet, dhe fushën tensori për të përshkruar të cilat duhet të përdoren më shumë e ndryshueshme.

Ndjekësit e tij erdhën në përfundim se gravitetit dhe praktikisht jo të lidhura. Fakti që kjo fushë shumë tensor mund të veprojë në hapësirë, por në kohë për të nuk ndikojnë. Megjithatë, e shkëlqyer fizikanti Stephen Hawking moderniteti të ketë një tjetër këndvështrim. Por kjo është një histori tjetër ...