Gravity - какво е това? Силата на гравитацията. Земята гравитацията

Човечеството още от древността помислили и за това как светът около нас. Защо тревата расте, защо слънцето грее, защо не можем да лети ... Последният, между другото, винаги е особено заинтересована от хора. Сега знаем, че причината за всичко - гравитацията. Какво е това и защо това явление е толкова важно в мащабите на Вселената, ние разглеждаме днес.

продром

Изследователите установили, че всички масивни тела изпитват взаимно привличане един към друг. По-късно се оказа, че тази загадъчна сила предизвиква движението на небесните тела и техните постоянни орбити. В същата теория за гравитацията формулиран гений Isaak Nyuton, чиито хипотези са определяли развитието на физиката в продължение на много векове напред. Разработен и продължи (макар и в съвсем различна посока) е учен Алберт Айнщайн - един от най-великите умове на миналия век.

В продължение на векове, учените са наблюдавали привличането, опитвайки се да разберат и да го оценява. И накрая, сложи в служба на човечеството през последните няколко десетилетия (в известен смисъл, разбира се), дори и такова нещо като гравитацията. Какво е това, какво е определението на термина в процес на разглеждане в съвременната наука?

научно определение

Ако се разгледа писанията на древните философи, е възможно да се разбере, че латинската дума "на Gravitas" означава "тежест", "привличане". Днес учените наричат универсални и постоянното взаимодействие между материалните обекти. Ако тази сила е относително слаб и е валидна само за обекти, които се движат значително по-бавно от скоростта на светлината, тя е приложима към тях теорията на Нютон. Ако това не е така, трябва да използвате резултатите от Айнщайн.

Самото начало: В момента, естеството на тежестта не е напълно изяснен по принцип. Какво е това, ние все още не напълно присъства.

Теориите на Нютон и Айнщайн

Според класическото учение на Isaaka Nyutona, всички тела са привлечени един към друг със сила пряко пропорционално на тяхната маса е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, което се намира между тях. Einstein твърди, че тежестта между обектите, показани в случай на извитата времето и пространството (интервал кривина е възможно само ако той съдържа вещество).

Тази идея е много дълбока, но последните проучвания показват някои неточности. Днес се смята, че гравитацията изкривява в космоса само пространство: време може да забави и дори да спре, но реалността се променя формата на теория временно въпрос не е потвърдено. Ето защо класическата уравнение на Айнщайн не осигурява дори шанс, че областта ще продължи да се отрази значение и получената магнитното поле.

Колкото повече знаем закона за гравитацията (гравитацията), математическия израз на което е собственост времето на Нютон:

\ [F = γ \ Frac [-1,2] {M_1 m_2} {R ^ 2} \]

Съгласно γ разбира гравитационна константа (G символ понякога се използва), чиято стойност е равна на 6.67545 х 10-11 m³ / (кг · s²).

Взаимодействие между елементарните частици

Невероятната сложността на околното пространство до голяма степен е свързано с безкраен брой елементарни частици. Между тях има и различни взаимодействия при тези нива, за което можем само да гадаем. Въпреки това, всички видове взаимодействия на елементарните частици помежду си значително се различават по техния ефект.

Най-мощният от всички известни сили се обединяват компонентите на атомното ядро. За да ги разделят, за да прекарате една наистина колосално количество енергия. Що се отнася до електроните, те са "вързани" към ядрото само обикновен електромагнитно взаимодействие. За да го спре, понякога доста от енергията, която се появява в резултат на най-често срещаните химична реакция. Гравитацията е (какво е това, което вече знаете) във версията на атомите и субатомните частици е най-лесният вид взаимодействие.

Гравитационното поле в този случай е толкова слаба, че е трудно да си представим. Странното е, но движението на небесните тела, чието тегло понякога невъзможно да си представим ", следват" те. Всичко това е възможно благодарение на две функции на гравитацията, която е особено изразен в случай на големи физически обекти:

• За разлика от атомната сила гравитационно притегляне значително по-далеч от обекта. По този начин, на Земята гравитацията държи в своята област, дори и на Луната, и подобна сила на орбитата на Юпитер лесно поддържа няколко спътника, масата на всяка от които е сравнимо с земята!
• В допълнение, той винаги гарантира привличането между обекти, разстоянието, тази сила е отслабена при ниска скорост.

Образуване на повече или по-малко последователна теория на гравитацията е сравнително нова, и това е в резултат на вековни наблюдения на движението на планетите и другите небесни тела. Задачата значително по-лесно от това, че те се движат във вакуум, където просто няма други възможни взаимодействия. Галилей и Кеплер - двама видни астроном от времето, най-ценните си наблюдения са помогнали да се проправи пътя за нови открития.

Но само великият Исак Nyuton е в състояние да създаде първата теория на гравитацията и да го изразя с математически карти. Това е първият закон за гравитацията, математически картографиране, който е даден по-горе.

заключения на Нютон и някои от неговите предшественици

За разлика от други физични явления, които съществуват в света около нас, тежестта се проявява винаги и навсякъде. Трябва да се разбере, че терминът "нулева гравитация", който е често срещан в псевдо-научни кръгове, не е вярна: дори безтегловност в космоса не означава, че човек или космически кораб не е валиден привличане на масивен обект.

В допълнение, всички материални тела имат определено тегло, което се изразява под формата на сила, която се прилага към тях и ускорението, произведени в резултат на това изложение.

По този начин, гравитационната сила е пропорционална на масата на обекти. Изразено в числа, те могат да бъдат изразени, получаване както на произведението от масите на телата. Тази сила се подчинява строго обратнопропорционална зависимост от квадрата на разстоянието между обектите. Всичко друго взаимодействие по много различен начин в зависимост от разстоянието между двете тела.

Mass като крайъгълен камък на теорията

Масив от обекти стана особено спорен момент, около които се гради цялата съвременната теория за гравитацията и относителността на Айнщайн. Ако си спомняте втория закон на Нютон, тогава вие вече знаете, че теглото е задължителен елемент на всяко физическо тяло материал. Това показва колко обекта ще се държат в случай, че са подложени на сили, независимо от техния произход.

Тъй като всички на тялото (съгласно Нютон) когато са изложени на външна сила ускорява, а именно маса определя колко голяма е тази ускорение. Помислете за един по-ясен пример. Представете си скутер и автобус: ако се приложи, за да ги точно същия ефект, те достигнали различни скорости за неравностойна време. Всичко това се обяснява с теорията за гравитацията.

Каква е връзката на масата и гравитацията?

Ако говорим за гравитацията, масата на това явление играе роля напълно противоположна на тази, която тя играе във връзка с мощност и ускорение на обекта. Това е основният източник на привличане. Ако погледнете в двата органа и силата, с която те се привличат трети обект, който се намира на равно разстояние от първите две, а след това отношението на силите е равно на отношението на масите на първите две обекти. По този начин, притегателната сила е пряко пропорционално на телесното тегло.

Ако говорим за трети закон на Нютон, че е възможно да се уверите, че казва точно същото нещо. Гравитационната сила, която действа върху двете тела, разположени на еднакво разстояние от източника на привличане, пряко зависи от масата на обекти на данни. В ежедневието ние говорим за силата, с която тялото е привлечен от повърхността на планетата, тъй като заглавието му.

Нека обобщим. По този начин, масата е тясно свързан със силата и ускорение. В същото време той определя силата, с която тялото ще действа по привличането.

Характеристики ускорение на телата в гравитационно поле

Това невероятно двойственост е причината, че в една и съща гравитационното поле на ускорение доста различни обекти ще бъдат равни. Да предположим, че имаме две тела. Задаване на един от тях Z маса, и от друга - Z. двата обекта се изхвърлят на земята, което попада свободно.

Стойността се определя от съотношението на силите на привличане? Тя показва проста математическа формула - Z / Z. Това е само ускорението, което получават в резултат на силата на тежестта ще бъдат едни и същи. Казано по-просто, ускорението, че тялото е в гравитационно поле не зависи от неговите свойства.

Какво определя ускорението в случая, описан?

Това зависи само (!) От теглото на предмети, които създават тази област, както и тяхното пространствено положение. Двойната роля на масата и ускорението, равно на различните органи в гравитационно поле е вече относително отворена за дълго време. Тези явления имат следното заглавие: "Принципът равностойност". Този термин се подчертава отново, че ускорението и инерцията често еквивалент (до известна степен, разбира се).

Значението на стойността на G

ние си спомняме от физиката училище разбира се, че земното ускорение на повърхността на нашата планета (земната гравитация) е 10 m / sek.² (9.8 разбира се, но тази стойност се използва за по-лесно изчисление). Следователно, не се взема предвид резистентност въздух (при значителна височина на малко разстояние на падане), тогава ефектът, получен, когато тялото придобива нарастване на ускорение от 10 м / сек. всяка секунда. Например, една книга, която падна от втория етаж на къщата, до края на мисията си ще се движи със скорост от 30-40 м / сек. Казано по-просто, на 10 м / сек - това е "скоростта" на гравитацията на Земята.

Ускорение на тежестта в физика литература обозначена «г» писмо. Тъй като формата на Земята до известна степен по-скоро като мандарина от топката, стойността на това количество не е във всичките му области е същото. По този начин, в по-горните полюси ускорение, и тя става по-малка по високите върхове на планините.

Дори и в добивната промишленост играе не малка роля, че гравитацията. Физиката на това явление, понякога спестява много време. Така че, геолози са особено заинтересовани от перфектно точна дефиниция на г, тъй като позволява изключителна прецизност изследват и намирането на полезни изкопаеми. Между другото, тя изглежда като гравитацията формула, в която стойност играе роля счита от нас? Ето го:

F = G х M1xM2 / R2

Обърнете внимание! В този случай, тежестта формула предполага G «гравитационната константа", стойността на които вече са дали по-горе.

По това време, Newton формулирани принципите, изложени по-горе. Той знаеше, а единство и универсалност на гравитационната сила, но всички аспекти на явлението не можеше да се опише. Тази чест падна на Алберта Eynshteyna, който е бил в състояние да обясни принципа на равностойност. Това човечеството дължи сегашното си разбиране за природата на пространство-времето континуум.

Теорията на относителността, Албърта Eynshteyna работа

В момента на Isaaka Nyutona смята, че отправна точка може да се представи под формата на някои трудни "пръчки", чрез която монтирано положение на тялото в пространствената координатна система. В същото време се предполагаше, че всички наблюдатели, които отбелязват тези координати ще бъдат в едно и също пространство от време. През тези години, тази ситуация се счита за толкова очевидно, че не е направен опит да го оспори или да добавите към него. Това е разбираемо, тъй като границите на нашата планета, че няма отклонения в това правило не.

Айнщайн доказа, че точността на измерването ще бъде наистина значително, ако хипотетично часовника се движи много по-бавно, отколкото скоростта на светлината. Казано по-просто, ако един наблюдател, движещ се по-бавно от скоростта на светлината, ще последва двете събития, те се случват за него по същото време. Съответно, за втори наблюдателя? размер на която е със същите или повече събития, могат да се появят по различно време.

Но силата на тежестта е свързано с теорията на относителността? Нека отворим въпроса в детайли.

Връзката между теорията на относителността и гравитационните сили

През последните години, го е направил огромен брой открития в областта на субатомни частици. Все по-голям убеждение, че ние сме на път да намери крайната частица, отвъд която не може да бъде смачкан нашия свят. Става все по-настоятелен необходимост да се знае точно как да повлияе на малките "тухлите" на нашата Вселена са основните сили, които са били открити през миналия век, а дори и по-рано. Особено боли, че самата природа на гравитацията все още не е обяснено.

Ето защо, след като Айнщайн, който създаде "некадърността" на класическите Нютоновата механика в разглеждания район, изследователите, фокусирани върху пълното преосмисляне на получените по-рано данни. В много отношения, ревизията е преминало, тежестта. Какво е това на ниво субатомни частици? Има ли поне някаква стойност в тази невероятна многоизмерен свят?

Просто решение?

На първо място, много мислех, че гравитацията на несъответствие Нютон и теорията на относителността може да се обясни съвсем просто, една аналогия от електродинамика. Това би било възможно да се предположи, че гравитационното поле се разпространява като магнитно поле, след което е възможно да се обяви "посредник" в взаимодействията на небесни тела, като обясни многото несъответствия на старата и новата теория. Факт е, че то ще се счита относителната скорост на разпространение на силите са значително по-ниска светлина. Тъй като гравитацията и обвързани във времето?

По принцип самия Айнщайн замалко да се изгради релативистичната теория се основава на такива възгледи, това е само едно нещо, което предотвратява намерението му. Нито един от учените от онова време не са имали никаква информация, която би могла да помогна определи "скоростта" на гравитацията. Но имаше много информация, свързана с движението на големи маси. Както знаете, те просто го е признат източник на мощни гравитационни полета.

Високи скорости окажат значително влияние върху телесното тегло, а това е по никакъв начин, подобен на взаимодействието на скорост и сила. Колкото по-висока скорост, по-голяма тежестта на тялото. Проблемът е, че последният е поемала безкраен в случай на движение със скоростта на светлината, или по-голяма. Така че Айнщайн до заключението, че не съществува гравитация, както и поле тенсор да се опише, която трябва да се използва много по-променлива.

Неговите последователи са стигнали до извода, че гравитацията и на практика не са свързани. Фактът, че това много поле тензор може да действа от пространството, но навреме, за да не се отрази. Въпреки това, брилянтен физик Стивън Хокинг модерността има друга гледна точка. Но това е друга история ...