Gravitacija - kas tai? Sunkio jėgos. Žemės gravitacija

Žmonija nuo seniausių laikų maniau apie tai, kaip pasaulį aplink mus. Kodėl žolė auga, kodėl šviečia saulė, kodėl mes negalime skraidyti ... Pastarasis, beje, yra visada ypač domina žmones. Dabar mes žinome, kad viskas priežastis - gravitacijos. Kas tai ir kodėl šis reiškinys yra toks svarbus visatos mastu, mes peržiūrint šiandien.

Įvadinis dalis

Mokslininkai nustatė, kad visi masiniai įstaigos patirti abipusę trauką vienas kitam. Vėliau paaiškėjo, kad šis paslaptingas jėga sukelia dangaus kūnų ir jų nuolatines orbitų judėjimą. Pačią teorija gravitacija suformuluoti genijus Isaak Nyuton, kurio hipotezės lėmė fizikos vystymąsi daugelį šimtmečių į priekį. Sukurta ir toliau (nors ir visiškai kita kryptimi) yra mokslininkas Albert Einstein - viena iš didžiausių protus praėjusio šimtmečio.

Per šimtmečius, mokslininkai pastebėjo, atrakcija, bando suprasti ir išmatuoti. Galiausiai įdėti į žmonijos paslaugų per pastaruosius kelis dešimtmečius (tam tikra prasme, žinoma), net toks dalykas kaip gravitacija. Kas tai, kas yra žodžio svarstomu šiuolaikinėje mokslo apibrėžimas?

mokslo apibrėžimas

Jei nagrinėti senovės filosofų raštus, galima sužinoti, kad lotyniškas žodis "The Gravitas" reiškia "nusiminimas", "atrakcija". Šiandien mokslininkai vadinama universali ir nuolatinis bendravimas tarp materialių kūnų. Jei ši jėga yra palyginti silpnas, ir galioja tik objektus, kurie juda žymiai lėčiau nei šviesos greičiu, tai yra jiems taikomas Niutono teorija. Jei tai ne tas atvejis, jūs turėtumėte naudotis Einšteinas išvadas.

Pradžių: Šiuo metu gravitacijos prigimtis nėra visiškai suprantama principu. Kas tai yra, mes vis dar ne iki galo metu.

Newton ir Einšteino teorijos

Pagal klasikinę mokymo Isaaka Nyutona, visi organai traukia vienas kitą jėga tiesiogiai proporcingas jų masei yra atvirkščiai proporcingas atstumo, kad yra tarp jų aikštėje. Enšteinas teigiama, kad gravitacija tarp objektų parodytas kreivumą laiko ir erdvės atveju (erdvė kreivumo yra įmanoma tik tada, jei jis yra medžiagą).

Ši idėja buvo labai gilus, tačiau naujausi tyrimai rodo, kad kai kurie netikslumai. Šiandien manoma, kad gravitacija iškreipia kosmoso tik erdvė: laikas gali sulėtinti ir net sustoti, tačiau tikrovė yra keičiant laikinas medžiagos teorijos formos nebuvo patvirtinta. Štai kodėl klasikinė Einšteinas lygtis nenumato net galimybę, kad plotas bus toliau įtakos klausimu ir gautą magnetinį lauką.

Kuo daugiau žinome apie gravitacijos (sunkio jėgos) įstatymą, matematinė išraiška, kuri priklauso kaip laiko Niutonas:

\ [F = γ \ frac [-1,2] {m_1 m_2} {R ^ 2} \]

Pagal γ suprantama gravitacinę konstantą (G simbolis kartais naudojami), kurių vertė yra lygi 6.67545 × 10-11 m³ / (kg · s²).

Sąveika tarp elementariųjų dalelių

Neįtikėtinas sudėtingumas apylinkes daugiausia susijęs su begalinį skaičių elementariųjų dalelių. Tarp jų, taip pat yra įvairių sąveikos šiuose lygmenyse, apie kuriuos mes galime tik spėlioti. Tačiau visi sąveikos elementariųjų dalelių tarpusavio rūšių žymiai skiriasi savo poveikiu.

Galingiausias visų žinomų pajėgų drauge su atomo branduolio komponentus. Atskirti juos, jūs turite praleisti tikrai milžinišką energijos kiekį. Kaip į elektronų, jie "susieta" su branduolio tik paprastas elektromagnetinio sąveika. Norėdami sustabdyti, kartais gana energiją, kuri atrodo kaip iš labiausiai paplitusių cheminės reakcijos rezultatas. Gravitacija yra (kas tai yra, jūs jau žinote) į atomų ir subatominių dalelių versijos yra lengviausias rūšies sąveika.

Gravitacinis laukas šiuo atveju yra tokia silpna, kad sunku įsivaizduoti. Keista pakankamai, bet dangaus kūnų judėjimas, kurio svoris kartais neįmanoma įsivaizduoti, "sekti" jie. Visa tai įmanoma dėka dviejų funkcijų svorio, kuris yra ypač ryškus didelių fizinių objektų atveju:

• Skirtingai atominės jėgos gravitacinė trauka žymiai toli nuo objekto. Taigi, Žemės gravitacija išlaiko savo srityje, net mėnulis ir panašios jėgos Jupiterio orbitos lengvai palaiko kelis palydovus, iš kurių kiekvienas masė yra panaši į žemę!
• Be to, ji visada užtikrina ryšį tarp objektų, atstumas atrakcija, ši jėga susilpnėja mažu greičiu.

Formavimas daugiau ar mažiau nuosekli teorija gravitacija yra gana neseniai, ir tai, kaip šimtamečių pastabas planetų ir kitų dangaus kūnų judėjimo rezultatas. Užduotis žymiai lengviau dėl to, kad jie juda vakuume, kur tiesiog nėra kitos galimos sąveikos. "Galileo" ir Keplerio - dviejų garsių astronomas laiko, jų labiausiai vertingas pastabas padėjo nutiesti kelią naujų atradimų.

Bet tik puikus Isaak Nyuton galėjo sukurti pirmąjį teoriją sunkumą ir ją išreikšti matematine žemėlapių. Tai buvo pirmasis įstatymas gravitacija, matematinis kartografavimo, kuri yra pateikta.

Niutono išvados ir kai kurie jo pirmtakai

Skirtingai nuo kitų fizikinių reiškinių, kad egzistuoja aplink mus pasaulyje, gravitacija pasireiškia visur ir visada. Ji turėtų būti suprantama, kad terminas "nulinė gravitacija", kuris dažnai yra pseudo-mokslo sluoksniuose, tai nėra teisinga: net nesvarumo kosmose nereiškia, kad asmuo ar erdvėlaivis negalioja atrakcija masyvi objektą.

Be to, visi medžiaga įstaigos turi tam tikrą svorį, kuris yra išreikštas panaudojus jėgą, kad buvo taikomas jų forma, o pagreitis, pagamintą dėl šio poveikio.

Taigi, gravitacinė jėga yra proporcinga objektų masė. Skaitmeninio, jie gali būti išreikštas, gauti tiek nuo institucijų mases produktą. Ši jėga paklūsta griežtai atvirkštinę priklausomybę nuo atstumo tarp objektų kvadrato. Visi kiti sąveika labai skirtingai, priklausomai nuo atstumo tarp dviejų organų.

Mišios kaip teorijos kertinis akmuo

Objektų masyvas tapo ypač prieštaringai vieta, aplink kurią pastatyta visą šiuolaikinės teorijos gravitacijos ir Einšteino reliatyvumo. Jei pamenate antrąją įstatymą Newton, tada jūs jau žinote, kad svoris yra privalomas bruožas bet kokio fizinio materialaus kūno. Tai rodo, kaip objektas bus elgtis yra veikiamas jėgų atveju, nepriklausomai nuo jo kilmės.

Kadangi visi kūno (pagal Niutono), kai susiduria su pagreitinto išorinės jėgos, ty mas nustato, kaip didelis yra šis pagreitis. Apsvarstykite daugiau aiškų pavyzdį. Įsivaizduokite, motoroleris ir autobusu: jei jiems taikoma lygiai tas pats efektas, jie pasiekė skirtingus greičius nelygiai metu. Visa tai paaiškinti gravitacijos teorija.

Kas yra masės ir svorio santykis?

Jeigu mes kalbame apie svorio, šio reiškinio masė vaidina svarbų vaidmenį visiškai priešingą tai, kurią ji vaidina, susijusių su galios ir pagreičio objekto. Kad tai yra pagrindinis šaltinis atrakcija. Jei pažvelgsime į dviejų įstaigų ir jėgos, su kuriomis jie pritraukia trečią objektą, kuris yra vienodu atstumu nuo pirmojo dviejų išvaizdą, tada jėgų santykis yra lygus pirmųjų dviejų objektų masių santykis. Taigi, patraukli jėga yra tiesiogiai proporcinga kūno svorio.

Jei mes manome, trečią įstatymą Newton, tai yra įmanoma, įsitikinkite, kad jis sako lygiai tas pats dalykas. Gravitacinė jėga, kuri veikia dviejų organų pusėse vienodu atstumu nuo traukos šaltinio, tiesiogiai priklauso nuo daugelio duomenų objektų masės. Kasdieniame gyvenime mes kalbame apie valdžią, su kuria kūnas traukia planetos paviršiaus, nes jo pavadinimo.

Leiskite mums Apibendrinant. Tokiu būdu, masė yra glaudžiai susijęs su galia ir pagreičio. Tuo pačiu metu ji nustato jėgą, su kuria organizmas veiks ant traukos.

Įranga pagreitį įstaigų gravitacinis laukas

Tai nuostabi dvilypumas yra priežastis, kad toje pačioje gravitacinio lauko pagreičio gana skirtingi objektai bus lygūs. Tarkime, kad turime du kūnus. Paskirti vieną iš jų z masę, o kitas - Z. Abu objektai išmesti ant žemės, kuri kristų laisvai.

Kaip nustatomas pagal traukos jėgų santykis? Tai rodo, paprastą matematinę formulę - Z / Z. Tai tik pagreitis jie gauna kaip gravitacijos jėgą rezultatas bus lygiai tas pats. Paprasčiau tariant, pagreitis, kad kūnas yra gravitacinis laukas nepriklauso nuo jo savybes.

Kas lemia tuo atveju pagreitis aprašyta?

Tai priklauso tik (!) Apie objektus, kurie sukurti šioje srityje, taip pat jų erdvinis poziciją svorio. Dvigubos vaidmuo masės ir pagreičio lygi įvairių įstaigų gravitacinis laukas yra jau gana atvira ilgą laiką. Šie reiškiniai turi šių pavadinimas: "lygiavertiškumo principą". Šis terminas pabrėžia, vėl, kad pagreitis ir inercija dažnai ekvivalentas (tam tikru mastu, žinoma).

Iš G vertės svarba

mes prisimename iš mokyklos fizikos kurso, kad gravitacijos pagreitis planetos (žemės gravitacija) paviršiaus yra 10 m / sek.² (9.8 žinoma, tačiau ši vertė yra naudojama dėl patogumo skaičiavimo). Todėl, o ne atsižvelgiant į oro pasipriešinimas (su didele aukščio trumpą atstumą dažnis), po to gautas poveikis, kai organizmas įgyja pagreitį 10 m / sek prieaugį. kas antras. Pavyzdžiui, knyga, kuri nukrito iš antro namo aukšte, pagal savo misijos pabaigos bus perkelti esant 30-40 m / s greičiu. Paprasčiau tariant, 10 m / s - tai yra "greičio" svorio per Žemę.

Gravitacijos pagreičio į fizikos literatūros žymimas «g» laišką. Nuo Žemės formą, tam tikru mastu daugiau kaip mandarino nei kamuolio, šio kiekio vertė yra ne visose savo srityse yra tas pats. Tokiu būdu, pirmiau pagreičio polių, ir jis tampa mažesnis atviroje viršūnių kalnų.

Net kasybos pramonės nevaidina jokio nedidelį vaidmenį, kad svorio. Šio fizikos reiškinys kartais sutaupo daug laiko. Taigi, geologai yra ypač domina tobulai tiksliai apibrėžti g, nes ji leidžia išskirtinis tikslumas ištirti ir rasti naudingųjų iškasenų telkinių. Beje, atrodo, kad gravitacijos formulės, kurioje vertė vaidina svarbų vaidmenį svarsto mus? Štai jis:

F = G x M1xM2 / R2

Atkreipkite dėmesį! Šiuo atveju, gravitacija formulė reiškia G «gravitacinę konstantą", kurio vertė jau pateiktą laukelį.

Tuo metu, Niutonas suformulavo principus aukščiau suformuluotus. Jis žinojo, ir vieningumo ir universalumo iš gravitacinės jėgos, bet visi šio reiškinio aspektai jis negalėjo apibūdinti. Tai garbė krito, kas galėjo paaiškinti lygiavertiškumo principą Alberta Eynshteyna. Kad žmonija skolinga savo dabartinį supratimą apie laiko-erdvės kontinuumas pobūdžio.

Reliatyvumo teorija, Alberta Eynshteyna darbas

Į Isaaka Nyutona metu tikėjo, kad atskaitos taškas gali būti atstovaujama kai kurių sunkių "strypai", pagal kurį įrengti pozicija kūno erdvinės koordinačių sistemą formą. Tuo pačiu metu buvo manoma, kad visi stebėtojai, kurie atkreipti dėmesį į šiuos koordinates bus toje pačioje erdvėje laiką. Tais metais, ši situacija buvo laikomas toks akivaizdus, kad ne buvo bandoma jį užginčyti arba pridėti į jį. Tai suprantama, nes mūsų planetoje ribos jokių šios taisyklės nukrypimai nėra.

Einšteinas įrodė, kad matavimo tikslumas būtų tikrai didelis, jei hipotetinis laikrodis juda daug lėčiau nei šviesos greičiu. Paprasčiau tariant, jei vienas stebėtojas juda lėčiau nei šviesos greičiu, seks du renginius, jie įvyktų jam tuo pačiu metu. Taigi, antrą stebėtojas? kurio norma yra tokia pati arba daugiau įvykių gali atsirasti skirtingu metu.

Bet gravitacijos jėga yra susijęs su reliatyvumo teorija? Leiskite mums atidaryti šį klausimą išsamiau.

Ryšys tarp reliatyvumo ir gravitacinių jėgų teorijos

Pastaraisiais metais, tai padarė labai daug atradimų subatominių dalelių srityje. Vis įsitikinimas, kad mes esame apie rasti galutinį dalelę, kuri ne tik mūsų pasaulis negali būti grūsti. Tampa įkyrus reikia tiksliai žinoti, kaip daryti įtaką mažų "plytos" mūsų visatoje yra pagrindiniai jėgos, kurios buvo aptiktos per pastarąjį šimtmetį, ir net anksčiau. Ypač skauda, kad prigimtis svorio dar nebuvo paaiškinta.

Štai kodėl, po Einšteinas, kuris įsteigė "nedarbingumą" klasikinės Niutono mechanikos srityje svarstomu, mokslininkai sutelkė dėmesį į visiškai permąstyti anksčiau gautų duomenų. Daugeliu atžvilgių, peržiūra buvo atlikta, sunkumą. Kas tai yra ne iš subatominių dalelių lygį? Ar ji turi bent šiek tiek į šį nuostabų įvairialypei pasaulio vertę?

Paprastas sprendimas?

Pradžioje, daugelis manė, kad neatitikimas Niutono gravitacijos ir reliatyvumo teorija galima paaiškinti gana paprasta, tai iš elektrodinamikos analogiją. Būtų galima manyti, kad gravitacinis laukas plinta kaip magnetinio lauko, o po to galima paskelbti "tarpininką" į dangaus kūnų sąveiką, paaiškindamas, daug neatitikimų senosios ir naujos teorijos. Faktas yra tas, kad tada jis būtų laikomas santykinis greitis dauginamąja pajėgos buvo gerokai mažesnis šviesos. Nuo sunkumą ir laiko privalo?

Iš esmės, pats Einšteinas beveik gavo statyti reliatyvistinę teorija grindžiama tokiais vaizdais, tai tik vienas dalykas neleido savo ketinimą. Nė vienas iš to meto mokslininkų neturėjo jokios informacijos, kuri galėjo padėti nustatyti "greitį" svorio. Bet ten buvo informacijos, susijusios su didelių masių judėjimo daug. Kaip žinote, jie tiesiog padarė yra pripažintas šaltinis galinga gravitacinių laukų.

Dideliu greičiu labai paveikti kūno svorį, ir tai jokiu būdu panašus į greičio ir galios sąveika. Kuo didesnis greitis, tuo didesnis kūno svoris. Problema yra tai, kad pastarasis yra automatiškai taptų begalinė į judesio su šviesos ar didesnis greitis atveju. Taigi Einšteinas padarė išvadą, kad nėra sunkumą, ir tenoras lauką apibūdinti, kuris turėtų būti naudojamas daug daugiau kintamųjų.

Jo pasekėjai priėjo prie išvados, kad sunkumą ir praktiškai nesusiję. Tas faktas, kad tai labai tenoras laukas gali veikti erdvėje, bet laiku paveikti ne. Tačiau puikus fizikas Stephen Hawking modernumas turiu kitą požiūrį. Bet tai jau kita istorija ...