Gravitácia - čo to je? Gravitačná sila. zemská gravitácia

Ľudstvo od staroveku uvažoval o tom, ako svet okolo nás. Prečo je tráva rastie, prečo svieti slnko, prečo nemôžeme letieť ... Tá, mimochodom, je vždy veľký záujem u ľudí. Teraz vieme, že príčinou všetkého - gravitácia. Čo to je a prečo sa tento jav je v tak dôležité meradle vesmíru, sme preskúmanie dnes.

prodrome

Vedci zistili, že všetky hmotné telá zažiť vzájomnú príťažlivosť k sebe navzájom. Neskôr sa ukázalo, že táto záhadná sila spôsobuje pohyb nebeských telies a ich stálych dráhach. Ten istý teória gravitácie formulované genius Isaaka Nyuton, ktorého hypotézy predurčili rozvoj fyziky po mnoho storočí. Vyvinuté a pokračoval (aj keď v úplne inom smere) je vedec Albert Einstein - jedna z najväčších mysliteľov minulého storočia.

Po celé stáročia, vedci pozorovali príťažlivosť, sa snaží pochopiť a ocenia. Nakoniec dal k službe ľudstva v posledných niekoľkých desaťročiach (v nejakom zmysle, samozrejme) aj takú vec ako gravitácia. Čo je to, čo je definícia pojmu posudzovanou v modernej vede?

vedecká definícia

Ak máte skúmať spisy antických filozofov, je možné zistiť, že latinské slovo "sa Gravitas" znamená "tiaže", "atrakciu". Dnes vedci nazývajú univerzálny a neustálej interakcie medzi hmotnými telami. Ak je táto sila je relatívne slabá a je platný len pre objekty, ktoré sa pohybujú výrazne pomalší, než je rýchlosť svetla, je na ne vzťahuje Newtonova teória. Ak tomu tak nie je, mali by ste použiť zistenia Einstein.

Úvodom: V súčasnej dobe, povaha gravitácia nie je úplne známy v zásade. Čo to je, že sme stále ešte nie sú plne k dispozícii.

Tieto teórie Newtona a Einsteina

Podľa klasického učenia Isaaka Nyutona, všetky orgány sú priťahované k sebe silou priamo úmernou ich hmotnosti je nepriamo úmerná štvorci vzdialenosti, ktorá leží medzi nimi. Einstein tvrdil, že gravitácia medzi objekty zobrazené v prípade, že zakrivenie času a priestoru (priestor zakrivenie je možné iba v prípade, že obsahuje látku).

Táto myšlienka bola veľmi hlboká, ale nedávne štúdie, že niektoré nepresnosti ukázať. V súčasnej dobe sa predpokladá, že gravitácia deformuje v priestore jediné miesto: Čas môže spomaliť a dokonca zastaviť, ale v skutočnosti sa mení tvar dočasné teórie hmoty nebola potvrdená. Preto je klasický Einstein rovnice neposkytuje ani možnosť, že oblasť bude aj naďalej ovplyvňovať záležitosť a výsledný magnetické pole.

Čím viac toho vieme zákon gravitácie (gravitácie), matematický výraz, ktorý je vo vlastníctve as časovým Newton:

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

Podľa γ zrejmé gravitačná konštanta (G symbol niekedy používaný), ktorého hodnota je rovná 6.67545 x 10-11 m? / (Kg · s?).

Interakcia medzi elementárnymi časticami

Neuveriteľná zložitosť okolí je z veľkej časti spojené s nekonečným počtom elementárnych častíc. Medzi nimi existujú aj rôzne interakcie na týchto úrovniach, o ktorých sa môžeme len dohadovať. Avšak, všetky druhy interakcií elementárnych častíc sa vzájomne významne líšia vo svojom účinku.

Najmocnejší zo všetkých známych síl spojiť dohromady komponenty atómového jadra. Od seba oddeliť, treba venovať naozaj kolosálny množstvo energie. Pokiaľ ide o elektróny, ktoré sú "zviazané" do jadra len obyčajné elektromagnetickej interakcie. Ak ho chcete zastaviť, niekedy dosť energie, ktorá sa objaví v dôsledku najbežnejšie chemickej reakcie. Gravitácia je (čo to je, vy už viete) v znení atómov a subatomárnej častice, je najjednoduchší druh interakcie.

Gravitačné pole je v tomto prípade je tak slabá, že je ťažké si predstaviť. Zvláštne dosť, ale pohyb nebeských telies, ktorých váha niekedy nemožné si predstaviť, "sledovať" oni. To všetko je možné vďaka dvom vlastnostiam gravitácie, ktorá je zvlášť výrazné v prípade veľkých fyzických objektov:

• Na rozdiel od atomárnych síl gravitačným výrazne väčšej vzdialenosti od objektu. To znamená, že zemská gravitácia udržiava vo svojom odbore, a to aj mesiac, a podobný sila Jupitera ľahko podporuje viac satelitov, hmotnosť, z ktorých každá je porovnateľný k zemi!
• Okrem toho, že vždy zaisťuje príťažlivosť medzi objektmi, vzdialenosti, táto sila je oslabená pri nízkej rýchlosti.

Tvorba viac či menej koherentná teória gravitácie je relatívne nový, a to ako výsledok storočných pozorovanie pohybu planét a iných nebeských telies. Úlohou výrazne uľahčiť fakt, že sa pohybujú vo vákuu, kedy tam je proste žiadna iná možnosť interakcie. Galileo a Kepler - dva prominentné astronóm času, ich najcennejšie pozorovanie pomohli otvoriť cestu k novým objavom.

Ale len veľký Isaak Nyuton bol schopný založiť prvý teóriu gravitácie a vyjadriť ju v matematickej mapovania. Jednalo sa o prvý gravitačný zákon, matematické mapovanie, ktorá je uvedená vyššie.

Newtonove závery a niektorí z jeho predchodcov

Na rozdiel od iných fyzikálnych javov, ktoré existujú vo svete okolo nás, gravitácie sa prejavuje vždy a všade. Malo by byť zrejmé, že termín "nulová gravitácia", ktorá sa často vyskytuje v pseudo-vedeckých kruhoch, to nie je správne: i stav beztiaže v priestore neznamená, že osoba alebo kozmická loď nie je platný príťažlivosť hmotných objektov.

Okrem toho, všetky hmotné orgány majú určitú hmotnosť, ktorý je vyjadrený vo forme sila, ktorá sa k nim pripojených, a zrýchlenie pri v dôsledku tohto pôsobenia.

To znamená, že gravitačná sila je priamo úmerná množstvu objektov. Numericky, môžu byť vyjadrené, príjem ako produkt mas orgánov. Táto sila sa riadi striktne inverzný závislosť na druhej mocnine vzdialenosti medzi objektmi. Všetky ostatné interakcie veľmi rozdielne v závislosti od vzdialenosti medzi týmito dvoma subjektmi.

Hmotnostné ako základ teórie

Pole objektov stal sa obzvlášť sporný bod, okolo ktorého je postavená celá moderná teóriu gravitácie a Einsteinovej teórie relativity. Ak si pamätáte druhý zákon Newton, potom už viete, že váha je povinný rysom akéhokoľvek fyzického hmotného tela. To ukazuje, ako bude objekt správať v prípade, že boli obeťami síl, bez ohľadu na jeho pôvod.

Vzhľadom k tomu, celé telo (podľa Newton), ak je vystavená pôsobeniu vonkajšej sily zrýchleného, a to hmotnosť určuje, aké veľké je toto zrýchlenie. Zvážiť ďalšie jasný príklad. Predstavme si skúter a autobus: pokiaľ sa na ne vzťahujú presne rovnaký efekt, došli rôzne rýchlosti nerovné času. To všetko je vysvetlené teóriou gravitácie.

Aký je vzťah medzi hmotnosťou a gravitáciou?

Pokiaľ budeme hovoriť o gravitácii, hmotnosť tohto fenoménu hrá úlohu úplne opačnú tej, ktorú hrá vo vzťahu k výkonu a zrýchlenie objektu. Že je hlavným zdrojom príťažlivosti. Ak ste sa pozrieť na dva subjekty a sily, ktorú oni priťahujú tretí objekt, ktorý sa nachádza v rovnakej vzdialenosti od prvé dva, potom vzťah síl je rovný pomeru más prvých dvoch objektov. To znamená, že príťažlivá sila je priamo úmerná telesnej hmotnosti.

Ak vezmeme do úvahy tretí zákon Newton, to je možné, aby sa ubezpečil, že hovorí, že presne to isté. Gravitačná sila, ktorá pôsobí na dvoch telies, usporiadaných v rovnakej vzdialenosti od zdroja príťažlivosti, je priamo závislá na množstvo dátových objektov. V každodennom živote sa bavíme o sile, s akou telo je priťahovaný k povrchu planéty, ako jeho názov.

Poďme sčítať. To znamená, že hmota je úzko súvisí s výkonom a zrýchlenie. Zároveň určuje silu, ktorú telo bude pôsobiť na príťažlivosti.

Ponúka zrýchlenie telies v gravitačnom poli

Tento úžasný dualita je dôvod, že v rovnakom gravitačnom poli zrýchlenie bude úplne odlišné objekty rovnaké. Predpokladajme, že máme dve telá. Priradiť jednu z nich Z hmoty, a druhá - Z. Oba objekty sú hodené na zem, čo voľne spadá.

Ako je určené pomerom gravitačné sily? To ukazuje jednoduchý matematický vzorec - z / Z. To je len zrýchlenie dostávajú v dôsledku gravitačnej sily budú rovnaké. Jednoducho povedané, zrýchlenie, že telo je v gravitačnom poli nezávisí na jeho vlastnosti.

Čo určuje zrýchlenie v prípade opísal?

Záleží len (!) Hmotnosti predmetov, ktoré vytvárajú toto pole, rovnako ako ich priestorovej polohy. Dvojitú úlohu hmoty a zrýchlenie rovné jednotlivými orgánmi v gravitačnom poli je už relatívne otvorené po dlhú dobu. Tieto javy majú tento názov: "princíp ekvivalencie". Tento termín opätovne zdôrazňuje, že zrýchlenie a zotrvačnosť často ekvivalentná (do určitej miery, samozrejme).

Význam hodnoty G

si pamätáme zo školy fyziky samozrejme, že gravitačné zrýchlenie na povrchu našej planéty (zemskej gravitácie) je 10 m / sek.² (9,8 samozrejme, ale táto hodnota sa používa pre jednoduchšie výpočet). Z tohto dôvodu, a to s ohľadom na odolnosť proti úvahy vzduchu (v značnej výške na krátke vzdialenosti vplyvu), potom je účinok získaný, keď telo získa prírastok zrýchlenie 10 m / sec. každú sekundu. Napríklad kniha, ktorá spadla z druhého poschodia domu, do konca svojho poslania sa pohybuje rýchlosťou 30 až 40 m / s. Jednoducho povedané, 10 m / s - to je "rýchlosť" gravitácie vnútri Zeme.

Gravitačné zrýchlenie vo fyzike literatúre označovaný «g» list. Vzhľadom k tomu, tvar Zeme do určitej miery viac ako mandarínky, ako lopta je hodnota tejto veličiny nie je vo všetkých jeho oblastiach je rovnaká. Teda vo vyššie uvedených pólov zrýchlenie, a to sa zmenší na vysokej vrcholky hôr.

Dokonca aj v ťažobnom priemysle hrá nemalú úlohu, že gravitácia. Fyzika tohto javu niekedy ušetrí veľa času. Takže geológovia sú veľmi zaujímajú o dokonale presné definície g, pretože umožňuje výnimočnú presnosť skúmanie a hľadanie ložísk nerastných surovín. Mimochodom, to vyzerá, že gravitačné vzorce, v ktorom hodnota hrá úlohu považovať za nami? Tu je:

F = G x M1xM2 / R2

Dávajte pozor! V tomto prípade gravitácie vzorec znamená G «gravitačná konštanta", ktorého hodnota sme už vyššie.

V tej dobe, Newton formuloval princípy vyššie formulované. Vedel, a jednota a univerzalita gravitačné sily, ale všetky aspekty tohto javu nedokázal opísať. Že ctí padol na Alberta Eynshteyna, ktorý bol schopný vysvetliť princíp ekvivalencie. Že ľudstvo vďačí za svoje súčasné chápanie povahy časopriestorového kontinua.

Teória relativity Alberta Eynshteyna práce

V čase Isaaka Nyutona predpokladá, že východiskový bod môže byť reprezentovaný vo forme niektoré ťažké "tyče", ktorými montážnej polohe tela v priestorovom súradnicového systému. Súčasne sa predpokladalo, že všetci pozorovatelia, ktorí na vedomie tieto súradnice bude v rovnakom čase. V týchto rokoch sa táto situácia bola považovaná za tak samozrejmé, že bol urobený žiadny pokus o jeho spochybnenie či k nemu pridám. To je pochopiteľné, pretože hranice našej planéty v tomto pravidle žiadne odchýlky nie.

Einstein ukázal, že presnosť merania by bolo naozaj významné, pokiaľ je hypotetická hodiny sa pohybuje oveľa pomalší rýchlosti svetla. Jednoducho povedané, ak jeden pozorovateľ pohybuje pomalšie, než je rýchlosť svetla, budú nasledovať dve udalosti, ktoré sa stalo pre neho v rovnakom čase. V súlade s tým, pre druhú pozorovateľa? rýchlosť, ktorá je rovnaká alebo viac udalostí môže dôjsť v rôznych časoch.

Ale gravitačná sila sa vzťahuje k teórii relativity? Poďme otvoriť problém v detaile.

Spojenie medzi teórie relativity a gravitačných síl

V posledných rokoch sa to robilo obrovské množstvo objavov na poli subatomárnych častíc. Rastúce presvedčenie, že sme asi nájsť posledný častice, za ktorú náš svet nemôže byť rozdrvený. Sa stáva naliehavejšou potreba presne vedieť, ako ovplyvniť drobné "tehly" z nášho vesmíru sú základné sily, ktoré boli objavené v minulom storočí, a dokonca aj skôr. Najmä na škodu, že samotná podstata gravitácie ešte nebola vysvetlená.

To je dôvod, prečo po Einstein, ktorý založil "neschopnosť" klasickej Newtonove mechaniky v okolí uvažovaného výskumníci zamerali na kompletnú prehodnotenie skôr získaných dát. V mnohých ohľadoch, revízie prešiel, gravitáciu. Čo to je na úrovni subatomárnych častíc? Má to aspoň nejakú hodnotu v tejto úžasnej multi-dimenzionální svete?

Jednoduchým riešením?

Spočiatku sa mnohí domnievali, že rozdiel Newtonova gravitácia a teória relativity možno vysvetliť jednoducho, analógiu z elektrodynamiky. Bolo by možné sa domnievať, že gravitačné pole sa šíri ako magnetické pole, po ktorom je možné vyhlásiť "mediátor" v interakciách nebeských telies, čo vysvetľuje mnohé nezrovnalosti na staré a nové teórie. Faktom je, že by sa ho považovať za relatívna rýchlosť šírenia síl boli významne nižšie svetlo. Vzhľadom na závažnosť a dobe viazaný?

V zásade platí, Einstein sám skoro vybudovať relativistické teórie je založená na takých pohľadoch, to je len jedna vec, bráni svoj úmysel. Žiadny z vedcov tej doby nemal vôbec žiadne informácie, ktoré by pomohli stanoviť "rýchlosť" gravitácie. Ale tam bolo veľa informácií týkajúcich sa pohybu veľké masy. Ako viete, že to urobil, je uznávaným zdrojom silných gravitačných polí.

Vysoké rýchlosti značne ovplyvňujú telesnú hmotnosť, a to v žiadnom prípade podobnej interakciu rýchlosť a silu. Čím vyššia je rýchlosť, tým väčšia je telesná hmotnosť. Problém je v tom, že je táto automaticky stane nekonečnú v prípade pohybu s rýchlosťou svetla alebo väčší. Tak Einstein dospel k záveru, že neexistuje žiadna gravitácie, a tensor pole opísať, ktoré by mali byť použité oveľa variabilnejšie.

Jeho stúpenci dospeli k záveru, že gravitácia a prakticky nie sú príbuzní. Skutočnosť, že tento veľmi tensor poľa môže pôsobiť na priestore, ale vo chvíli, keď neovplyvňujú. Avšak, geniálny fyzik Stephen Hawking modernity mať iný názor. Ale to je iný príbeh ...