В чем заключается основное свойство гравитационных сил


В природе известны лишь четыре основные фундаментальные силы (их еще называют основными взаимодействиями) — гравитационное взаимодействие, электромагнитное взаимодействие, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие.

Гравитационное взаимодействие является самым слабым из всех. Гравитационные силы связывают воедино части земного шара и это же взаимодействие определяет крупномасштабные события во Вселенной.

Электромагнитное взаимодействие удерживает электроны в атомах и связывает атомы в молекулы. Частным проявлением этих сил являются кулоновские силы, действующие между неподвижными электрическими зарядами.

Сильное взаимодействие связывает нуклоны в ядрах. Это взаимодействие является самым сильным, но действует оно только на весьма коротких расстояниях.

Слабое взаимодействие действует между элементарными частицами и имеет очень малую дальность. Оно проявляется при бета-распаде.

4.1.Закон всемирного тяготения Ньютона


Между двумя материальными точками действует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению масс этих точек (m и М) и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними (r2) и направленная вдоль прямой, проходящей через взаимодействующие тела F= (GmM/r2)ro,(1)

здесь ro единичный вектор, проведенный в направлении действия силы F (рис.1а).

Эта сила называется гравитационной силой (или силой всемирного тяготения). Гравитационные силы всегда являются силами притяжения . Сила взаимодействия между двумя телами не зависит от среды, в которой находятся тела.

В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силg1 g2


В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силm r M

В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных сил

В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных сил

Рис.1а Рис.1b Рис.1с

Постоянная G называется гравитационной постоянной. Ее значение установлено опытным путем: G = 6.6720.10-11 Н.м2/кг2 — т.е. два точечных тела массой по 1кг каждое, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга, притягиваются с силой 6.6720.10-11 Н. Очень малая величина G как раз и позволяет говорить о слабости гравитационных сил — их следует принимать во внимание только в случае больших масс.

Массы, входящие в уравнение (1), называются гравитационными массами. Этим подчеркивается, что в принципе массы, входящие во второй закон Ньютона (F=mинa)и в закон всемирного тяготения (F=(GmгрMгр/r2)ro), имеют различную природу. Однако установлено, что отношение mгр/ mин для всех тел одинаково с относительной погрешностью до 10-10.


4.2.Гравитационное поле (поле тяготения) материальной точки

Считается, что гравитационное взаимодействие осуществляется с помощью гравитационного поля (поля тяготения), которое порождается самими телами. Вводится две характеристики этого поля: векторная — напряженность гравитационного поля и скалярная — потенциал гравитационного поля.

4.2.1.Напряженность гравитационного поля

Пусть имеем материальную точку с массой М. Считается, что вокруг этой массы возникает гравитационное поле. Силовой характеристикой такого поля является напряженность гравитационного поляg, которая определяется из закона всемирного тяготения g = (GM/r2)ro,(2)

где roединичный вектор, проведенный из материальной точки в направлении действия гравитационной силы. Напряженность гравитационного поля g есть векторная величина и является ускорением, получаемым точечной массой m, внесенной в гравитационное поле, созданным точечной массой М. Действительно, сравнивая (1) и (2), получаем для случая равенства гравитационной и инертной масс F = mg.


Подчеркнем, что величина и направление ускорения, получаемое телом, внесенным в гравитационное поле, не зависит от величины массы внесенного тела. Поскольку основной задачей динамики является определение величины ускорения, получаемого телом под действием внешних сил, то, следовательно, напряженность гравитационного поля полностью и однозначно определяет силовые характеристики гравитационного поля . Зависимость g(r) приведена на рис.2a.

В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силgj M m m

В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силF

В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных сил


В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных сил

В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силr r

В чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силВ чем заключается основное свойство гравитационных силr dr

Рис.2а Рис.2b Рис.2с

Поле называется центральным, если во всех точках поля векторы напряженности направлены вдоль прямых, которые пересекаются в одной точка, неподвижной по отношению к какой-либо инерциальной системе отсчета. В частности, гравитационное поле материальной точки является центральным: во всех точках поля векторы g и F=mg, действующие на тело, внесенное в гравитационное поле, направлены радиально от массы М, создающей поле, к точечной массе m (рис.1b).

Закон всемирного тяготения в форме (1) установлен для тел, принимаемых за материальные точки, т.е. для таких тел, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между ними. Если же размерами тел пренебречь нельзя, то тела следует разбить на точечные элементы, по формуле (1) подсчитать силы притяжения между всеми попарно взятыми элементами и затем геометрически сложить. Напряженность гравитационного поля системы, состоящей из материальных точек с массами М1, М2, …, Мn, равна сумме напряженностей полей от каждой из этих масс в отдельности (принцип суперпозиции гравитационных полей): g=


В чем заключается основное свойство гравитационных силgi, где gi = (GМi/ri2)ro iнапряженность поля одной массы Мi.

Графическое изображение гравитационного поля с помощью векторов напряженности g в различных точках поля очень неудобно: для систем, состоящих из многих материальных точек, вектора напряженности накладываются друг на друга и получается весьма запутанная картина. Поэтому для графического изображения гравитационного поля используют силовые линии (линии напряженности), которые проводят таким образом, что вектор напряженности направлен по касательной к силовой линии. Линии напряженности считаются направленными так же, как вектор g (рис.1с), т.е. силовые линии оканчиваются на материальной точке. Так как в каждой точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то линии напряженности никогда не пересекаются. Для материальной точки силовые линии представляют собой радиальные прямые, входящие в точку (рис.1b).


Чтобы с помощью линий напряженности можно было характеризовать не только направление, но и значение напряженности поля, эти линии проводят с определенной густотой: число линий напряженности, пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектор g.

Источник: studfile.net

В природе существуют различные силы, которые характеризуют взаимодействие тел. Рассмотрим те силы, которые встречаются в механике.

Гравитационные силы. Вероятно, самой первой силой, существование которой осознал человек, являлась сила притяжения, действующая на тела со стороны Земли.

И потребовались многие века для того, чтобы люди поняли, что сила тяготения действует между любыми телами. И потребовались многие века для того, чтобы люди поняли, что сила тяготения действует между любыми телами. Первым этот факт понял английский физик Ньютон. Анализируя законы, которым подчиняется движение планет (законы Кеплера), он пришёл к выводу, что наблюдаемые законы движения планет могут выполняться только в том случае, если между ними действует сила притяжения, прямо пропорциональная их массам и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. Любые два тела притягиваются друг к другу. Сила притяжения между точечными телами направлена по прямой, их соединяющей, прямо пропорциональна массам обоих и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:


Сила притяжения между точечными телами направлена по прямой, их соединяющей, прямо пропорциональна массам обоих и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними

Под точечными телами в данном случае понимают тела, размеры которых во много раз меньше расстояния между ними.

Силы всемирного тяготения называют гравитационными силами. Коэффициент пропорциональности G называют гравитационной постоянной. Его значение было определено экспериментально: G = 6,7 • 10¯¹¹ Н•м² / кг².

Сила тяготения действующая вблизи поверхности Земли, направлена к её центру и вычисляется по формуле:

F = m • g,

где g – ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с²).

Роль силы тяготения в живой природе очень значительна, так как от её величины во многом зависят размеры, формы и пропорции живых существ.

Вес тела. Рассмотрим, что происходит, когда некоторый груз кладут на горизонтальную плоскость (опору). В первый момент после того, как груз опустили, он начинает двигаться вниз под действием силы тяжести (рис. 8).


Силы, действующие на тело и опору

Плоскость прогибается и возникает сила упругости (реакция опоры), направленная вверх. После того как сила упругости (Fу) уравновесит силу тяжести, опускание тела и прогиб опоры прекратятся.

Прогиб опоры возник под действием тела, следовательно, со стороны тела на опору действует некоторая сила (Р), которую называют весом тела (рис. 8, б). По третьему закону Ньютона вес тела равен по величине силе реакции опоры и направлен в противоположную сторону.

Р = — Fу = Fтяж.

Весом тела называют силу Р, с которой тело действует на неподвижную относительно него горизонтальную опору.

Поскольку сила тяжести (вес) приложены к опоре, она деформируется и за счёт упругости оказывает противодействие силе тяжести. Силы, развиваемые при этом со стороны опоры называются силами реакции опоры, а само явление развития противодействия — реакцией опоры. По третьему закону Ньютона сила реакции опоры равна по величине силе тяжести тела и противоположна ему по направлению.

Если человек на опоре движется с ускорением звеньев его тела, направленных от опоры, то сила реакции опоры возрастает на величину ma, где m – масса человека, а – ускорения с которыми движутся звенья его тела. Эти динамические воздействия можно фиксировать с помощью тензометрических устройств (динамограммы).


Вес не следует путать с массой тела. Масса тела характеризует его инертные свойства и не зависит ни от силы тяготения, ни от ускорения, с которым оно движется.

Вес тела характеризует силу, с которой оно действует на опору и зависит как от силы тяготения, так и от ускорения движения.

Например, на Луне вес тела примерно в 6 раз меньше, чем вес тела на Земле, Масса же в обоих случаях одинакова и определяется количеством вещества в теле.

В быту, технике, спорте вес часто указывают не в ньютонах (Н), а в килограммах силы (кгс). Переход от одной единицы к другой осуществляется по формуле: 1 кгс = 9,8 Н.

Когда опора и тело неподвижны, то масса тела равна силе тяжести этого тела. Когда же опора и тело движутся с некоторым ускорением, то в зависимости от его направления тело может испытывать или невесомость или перегрузку. Когда ускорение совпадает по направлению и равно ускорению свободного падения, вес тела будет равен нулю, поэтому возникает состояние невесомости (МКС, скоростной лифт при опускании вниз). Когда же ускорение движения опоры противоположно ускорению свободного падения, человек испытывает перегрузку (старт с поверхности Земли пилотируемого космического корабля, Скоростной лифт, поднимающийся вверх).

Источник: opace.ru

Гравитационные силы являются одним из четырех основных видов сил, которые проявляются во всем своем многообразии между различными телами как на Земле, так и за ее пределами. Кроме них еще выделяют электромагнитные, слабые и ядерные (сильные). Вероятно, именно их существование человечество осознало в первую очередь. О силе притяжения со стороны Земли было известно еще с самых древних времен. Однако прошли целые столетия, прежде чем человек догадался, что взаимодействие подобного рода происходит не только между Землей и любым телом, но и между разными объектами. Первым, кто понял, как работают гравитационные силы, был английский физик И. Ньютон. Именно он и вывел всем известный сейчас закон всемирного тяготения.

Формула гравитационной силы

Ньютон решил проанализировать законы, по которым происходит движение планет в системе. В результате он пришел к выводу, что вращение небесных тел вокруг Солнца возможно лишь в том случае, если между ним и самими планетами действуют гравитационные силы. Понимая, что небесные тела от других предметов отличаются всего лишь своими размерами и массой, ученый вывел следующую формулу:

F = f x (m1 x m2) / r2, где:

  • m1, m2 – это массы двух тел; 
  • r – расстояние между ними по прямой; 
  • f – гравитационная постоянная, значение которой равно 6,668 х 10-8 см3/г х сек2.

Таким образом, можно утверждать, что любые два объекта притягиваются друг к другу. Работа гравитационной силы по своей величине прямо пропорциональна массам данных тел и обратно пропорциональна расстоянию между ними, возведенному в квадрат.

Особенности применения формулы

На первый взгляд, кажется, что пользоваться математическим описанием закона притяжения довольно просто. Однако если поразмыслить, данная формула имеет смысл лишь для двух масс, размеры которых по сравнению с расстоянием между ними ничтожно малы. Причем настолько, что их можно принять за две точки. А как же тогда быть, когда расстояние сопоставимо с размерами тел, а сами они имеют неправильную форму? Разделить их на части, определить гравитационные силы между ними и вычислить равнодействующую? Если так, то сколько точек нужно брать для расчета? Как видите, не все так просто. А если учесть (с точки зрения математики), что точка размеров не имеет, то такое положение и вовсе кажется безвыходным. К счастью, ученые придумали способ, как производить расчеты в таком случае. Они используют аппарат интегрального и дифференциального исчислений. Суть метода в том, что объект разбивается на бесконечное число малых кубиков, массы которых сосредоточены в их центрах. Затем составляется формула для нахождения равнодействующей силы и применяется предельный переход, посредством которого объем каждого составляющего элемента сводится к точке (нулю), а количество таких элементов устремляется в бесконечность. Благодаря данному приему удалось получить некоторые важные выводы.

  1. Если тело представляет собой шар (сферу), плотность которого однородна, то оно притягивает к себе любой другой объект так, словно вся его масса сосредоточена в его центре. Поэтому с некоторой погрешностью можно применять этот вывод и для планет.
  2. Когда для плотности предмета характерна центральная сферическая симметрия, он взаимодействует с другими объектами так, как будто в точке симметрии находится вся его масса. Таким образом, если взять пустотелый шар (например, футбольный мяч) или несколько вложенных друг в друга шаров (как куклы-матрешки), то они будут притягивать другие тела подобно тому, как это делала бы материальная точка, имеющая их общую массу и расположенная в центре.

Источник: FB.ru

  • Предисловие
    Введение
  • § 1. Предмет физики. Связь физики с другими науками и производством
  • § 2. О единицах измерения и размерности физических величин
  • § 3. О некоторых математических понятиях и символах
    1. Физические основы механики
  • § 4. Общий случай криволинейного движения материальной точки; основные характеристики движения
  • § 5. Прямолинейное движение материальной точки
  • § 6. Движение материальной точки по окружности
    Глава II. Основные законы динамики
  • § 7. Законы Ньютона. Масса и сила
  • § 8. Закон изменения количества движения (импульса)
  • § 9. Закон сохранения количества движения в изолированной системе
  • § 10. Силы упругости
  • § 11. Силы трения
  • § 12. Силы тяготения (гравитационные силы)
  • § 13. Центростремительная сила
  • § 14. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Силы инерции
  • § 15. Вес тел. Ускорение силы тяжести. Невесомость
    Глава III. Работа и энергия
  • § 16. Работа и мощность
  • § 17. Энергия
  • § 18. Закон сохранения и превращения энергии
  • § 19. О космических скоростях
  • § 20. Границы применимости классической механики
    Глава IV. Вращательное движение твердого тела
  • § 21. Основной закон динамики вращения
  • § 22. Моменты инерции некоторых тел
  • § 23. Закон сохранения момента количества движения. Кинетическая энергия вращающегося тела
    Глава V. Движение жидкости
  • § 24. Основные определения. Уравнение неразрывности
  • § 25. Уравнение Бернулли
  • § 26. О некоторых приложениях уравнения Бернулли
    Глава VI. Колебания и волны
  • § 27. Гармоническое колебание и его характеристики
  • § 28. Сложение гармонических колебаний
  • § 29. Динамика колебательного движения. Маятник
  • § 30. О затухающих и вынужденных колебаниях
  • § 31. Волновой процесс
  • § 32. Уравнение волны. Интенсивность волны
  • § 33. Интерференция волн. Стоячие волны
  • § 34. Фронт волны. Принцип Гюйгенса-Френеля
    2. Молекулярная физика и термодинамика
  • § 35. Основные положения молекулярно-кинетической теории
  • § 36. О некоторых явлениях, подтверждающих основные положения молекулярно-кинетической теории
  • § 37. О теплоте и температуре
  • § 38. О предмете и методах молекулярной физики
    Глава VIII. Газы
  • § 39. Экспериментальные газовые законы: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Дальтона, Авогадро. Абсолютная температура
  • § 40. Уравнение Клапейрона — Менделеева. Универсальная газовая постоянная
  • § 41. Основное уравнение кинетической теории идеального газа
  • § 42. Средняя кинетическя энергия поступательного движения молекулы идеального газа
  • § 43. О числе степеней свободы. Внутренняя энергия газа
  • § 44. Теплоемкости газа. Физический смысл универсальной газовой постоянной
  • § 45. Скорость поступательного движения молекул газа. Распределение числа молекул по скоростям
  • § 46. Средняя длина свободного пробега молекул
  • § 47. Явления переноса в газах. Уравнение переноса
  • § 48. Диффузия
  • § 49. Теплопроводность
  • § 50. Внутреннее трение (вязкость)
    Глава IX. Жидкости и твердые тела
  • § 51. Особенности строения жидкостей и твердых тел
  • § 52. Деформация твердого тела
  • § 53. Тепловое расширение твердых и жидких тел
  • § 54. Теплоемкость твердых и жидких тел
  • § 55. Диффузия в жидких и твердых телах
  • § 56. Осмос
  • § 57. Теплопроводность жидких и твердых тел
  • § 58. Вязкость жидкости. Турбулентное движение жидкости
  • § 59. Внутреннее давление в жидкости. Поверхностное натяжение и свободная энергия поверхности жидкости
  • § 60. Дополнительное давление под искривленной поверхностью жидкости. Формула Лапласа
  • § 61. Капиллярные явления; формула Жюрена
    Глава X. Изменение агрегатного состояния вещества (фазовые превращения)
  • § 62. Понятие о фазовых превращениях и диаграмме состояний вещества
  • § 63. Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса
  • § 64. Опыт Эндрюса. Критическая температура
  • § 65. Сжижение газов. Эффект Джоуля-Томсона
  • § 66. Испарение и конденсация. Кипение
  • § 67. Упругость насыщенного пара над искривленной поверхностью жидкости и над раствором
  • § 68. Плавление и затвердевание (кристаллизация). Возгонка
    Глава XI. Основы термодинамики
  • § 69. О некоторых общих понятиях термодинамики. Первое начало термодинамики
  • § 70. Работа, совершаемая при изменении объема газа. Адиабатические процессы
  • § 71. Цикл Карно. Второе начало термодинамики
  • § 72. Энтропия
  • § 73. О статистическом смысле энтропии и второго начала термодинамики
    3. Электричество и магнетизм
  • § 74. Электризация тел. Электрический заряд
  • § 75. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Электрическое поле и его напряженность
  • § 76 Электрический диполь. Поле диполя
  • § 77. Теорема Остроградского-Гаусса и ее приложения
  • § 78. Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциал
  • § 79. О неустойчивости статических систем электрических зарядов
  • § 80. Проводники в электрическом поле. Электроемкость. Энергия заряженного проводника
  • § 81. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков
  • § 82. Электрическое поле в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость. Вектор электрической индукции
  • § 83. Конденсатор. Энергия электрического поля
    Глава XIII. Постоянный электрический ток
  • § 84. Электрический ток. Сила тока. Электродвижущая сила. Напряжение
  • § 85. Ток в металлических проводниках. Сопротивление. Законы Ома. Работа и мощность тока
  • § 86. Разветвленная электрическая цепь. Правила Кирхгофа
  • § 87. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления
  • § 88. Эмиссия электронов. Термоэлектронная эмиссия. Электронные лампы
  • § 89. Ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости полупроводников
  • § 90. Запирающий слой. Полупроводниковые выпрямители, усилители и термоэлектрические батареи
  • § 91. Ток в жидкостях. Электролиз. Законы Фарадея
  • § 92. Ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный газовые разряды
  • § 93. Типы самостоятельного газового разряда
    Глава XIV. Электромагнетизм
  • § 94. Постоянный магнит и круговой ток. Магнитные поля магнитов и токов
  • § 95. Магнитное взаимодействие токов в вакууме; закон Ампера
  • § 96. Напряженность магнитного поля. Формула Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа
  • § 97. Некоторые приложения закона Био-Савара-Лапласа
  • § 98. Магнитные поля соленоида и тороида
  • § 99. Диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные вещества. Магнитная проницаемость. Магнитная индукция. Поток магнитной индукции
  • § 100. Действие магнитного поля на проводник с током. Определение ампера
  • § 101. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Определение удельного заряда и массы электрона
  • § 102. О некоторых приборах и установках, основанных на движении заряженных частиц в электрическом и магнитном полях
    Глава XV. Электромагнитная индукция и переменный ток
  • § 103. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Токи Фуко
  • § 104. Взаимная индукция и самоиндукция
  • § 105. Энергия магнитного поля. Понятие об электромагнитной теории Максвелла
  • § 106. Контур, вращающийся в магнитном поле. Синусоидальный переменный ток. Работа и мощность переменного тока
  • § 107. Емкостное и индуктивное сопротивления
  • § 108. Обобщенный закон Ома. Электрический резонанс. Коэффициент мощности электрической цепи
  • § 109. Понятие о трехфазном токе
    Глава XVI. Электрические колебания и электромагнитные волны
  • § 110. Электромагнитные волны
  • § 111. Закрытый колебательный контур
  • § 112. Вибратор Герца. Автоколебательный контур. О диапазоне частот электромагнитных волн
  • § 113. Радиосвязь
    4. Оптика и атомная физика
  • § 114. Природа света
  • § 115. Отражение и преломление света. Полное отражение
  • § 116. Дисперсия света. Спектры
  • § 117. Тонкие линзы. Микроскоп
  • § 118. Глаз как оптическая система. Спектральная чувствительность глаза
  • § 119. Основные фотометрические характеристики
  • § 120. Поглощение света. О физиологическом действии света
    Глава XVIII. Волновые свойства света
  • § 121. Интерференция света. Интерферометр
  • § 122. Об интерференции света, отраженного от прозрачных пленок
  • § 123. Дифракция света. Разрешающая способность оптических приборов
  • § 124. Дифракция от щелей. Дифракционные спектры. Дифракционная решетка. О рассеянии света в мутной среде
  • § 125. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэггов
  • § 126. О дифракции микрочастиц и волнах де-Бройля
  • § 127. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света в турмалине. Поляроиды
  • § 128. Двойное лучепреломление. Поляризация света в исландском шпате. Призма Николя
  • 129. Вращение плоскости колебаний поляризованного света. Поляриметр
    Глава XIX. Квантовые свойства света и строение атома
  • § 130. Тепловое лучеиспускание и лучепоглощение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа
  • § 131. Законы излучения абсолютно черного тела. Квантовый характер излучения. Формула Планка
  • § 132. Строение атома (ядерная модель). Дискретность энергетических состояний атома. Постулаты Бора
  • § 133. Квантовая теория строения атома водорода (по Бору). Объяснение спектров излучения и поглощения водорода
  • § 134. Понятие о строении многоэлектронных атомов и образовании оптических и рентгеновских (характеристических) спектров
  • § 135. Люминесценция. Законы фотолюминесценции и некоторые ее практические применения
  • § 136. Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Фотоэлементы
  • § 137. Масса и импульс фотона. Световое давление. Эффект Комптона. Флуктуации света
    Глава XX. Атомное ядро и внутриядерные процессы
  • § 138. Общие сведения об атомных ядрах. Изотопы
  • § 139. Естественная радиоактивность. Альфа-, бета- и гамма-лучи. Законы радиоактивного распада
  • § 140. О методах наблюдения и регистрации микрочастиц
  • § 141. Ядерные реакции. Искусственная радиоактивность
  • § 142. Энергия связи и дефект массы атомного ядра
  • § 143. Реакция деления. Цепная реакция. Ядерный реактор
  • § 144. Реакция синтеза (термоядерная реакция). Энергия звезд
  • § 145. Космические лучи. Элементарные частицы
  • § 146. Об использовании ядерной энергии

Источник: scask.ru

Общее понятие гравитации

Гравитация – это, казалось бы, простое понятие, известное каждому человеку еще со времен школьной скамьи. Все мы помним историю о том, как на голову Ньютона упало яблоко, и он открыл закон всемирного тяготения. Однако все не так просто, как кажется. В той статье мы попытаемся дать ясный и исчерпывающий ответ на вопрос: что такое гравитация? А также рассмотрим главные мифы и заблуждения об этом интересном явлении.

Говоря простыми словами, гравитация — это притяжение между двумя любыми объектами во вселенной. Гравитацию можно определить, зная массу тел и расстояние от одного до другого. Чем сильнее гравитационное поле, тем больше будет вес тела и выше его ускорение. Например, на Луне вес космонавта будет в шесть раз меньше, чем на Земле. Сила гравитационного поля зависит от размеров объекта, который оно окружает. Так, лунная сила притяжения в шесть раз ниже земной. Впервые обосновал это научно и доказал с помощью математических вычислений ещё в XVII веке Исаак Ньютон.

Что упало на голову Ньютону

Несмотря на то, что сам великий английский ученый частично подтверждал известную всем легенду о яблоке и ушибе головы, всё же, сейчас можно сказать с уверенностью, что при открытии закона всемирного тяготения обошлось без травм и озарений. Основой, заложившей новую эру в естественных науках, стал труд «Математические начала натуральной философии». В нем Ньютон описывает закон тяготения и важные законы механики, открытые им за долгие годы напряженной работы. Знаменитый физик был натурой неторопливой и рассудительной, как и положено гениальному ученому. А поэтому от начала раздумий о природе тяготения до издания научной работы о ней прошло больше 20 лет. Впрочем, легенда об упавшем фрукте могла иметь под собой и какие-то реальные основания, вот только голова физика однозначно осталась цела.

Законы притяжения изучались и до Исаака Ньютона самыми различными научными деятелями. Но только он впервые математически доказал прямую взаимосвязь между тяготением и движением планет. То есть падающим с ветки яблоком и вращением луны вокруг земли управляет одна и та же сила – гравитация. И она действует на любые два тела во вселенной. Эти открытия заложили основу так называемой небесной механики, а также науки о динамике. Ньютоновская модель господствовала в науке более двух веков вплоть до появления теории относительности и квантовой механики.

Что думают о гравитации современные ученые

Гравитация является самым слабым из четырех известных на данный момент фундаментальных взаимодействий, которым подчиняются все частицы и составленные из них тела. Помимо гравитационного взаимодействия сюда же входят электромагнитное, сильно и слабое. Исследуются они на основании разных теорий, так, например, в приближенных скоростях небольшой гравитации применяют теорию тяготения еще самого Ньютона. А в общем случае используют общую теорию относительности Эйнштейна. Кроме того, описание гравитации в квантовом пределе должно будет осуществляться при помощи еще не появившейся квантовой теории.

Безусловно, сегодня физика сложна и выходит далеко за рамки представлений об окружающем мире обычного человека. Но интересоваться ей необходимо хотя бы на уровне основных понятий, ведь вполне возможно, что уже в ближайшее время мы можем стать свидетелями удивительных открытий в этой области, которые кардинально изменят жизнь человечества. Будет неловко, если вы вообще не поймете, что происходит.

Мифы о гравитации

Не только незнание, но и постоянные новые открытия в данной научной сфере порождают различные несуразицы и мифы о гравитации. Итак, несколько общепринятых заблуждений об этом уникальном явлении:

-Искусственные спутники никогда не сойдут с орбиты Земли и будут вечно вращаться вокруг неё. Это неправда. Дело в том, что помимо земного притяжения в космосе имеются и другие различные факторы, влияющие на орбиту тел. Это и торможение атмосферы для низких орбит и гравитационные поля Луны и других планет. Скорее всего, если дать спутнику вращаться без контроля на долгое время, его орбита будет изменяться, и в конечном счете он либо улетит в космические просторы, либо упадет на поверхность ближайшего тела.

-В космосе отсутствует гравитация. Даже на станциях, на которых космонавты пребывают в невесомости есть довольно сильная гравитация, чуть меньше, чем на Земле. Почему же тогда они не падают? Можно сказать, что сотрудники станции как бы находятся в состоянии постоянного падения, но никак упадут.

-Объект, приблизившийся к чёрной дыре, будет разорван. Довольно известный миф. Сила притяжение черной дыры действительно увеличится при приближении к ней, но совсем не обязательно, что приливные силы окажутся настолько мощными. Скорее всего они на горизонте событий обладают конечным значением, поскольку расстояние считается от центра дыры.

Источник: pikabu.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.