menneskeheden siden oldtiden til at tænke over, hvordan verden er indrettet.Hvorfor er græsset gror, hvorfor solen skinner, hvorfor kan vi ikke flyve ... Sidstnævnte i øvrigt altid er særligt interesseret i mennesker.Vi ved nu, at årsagen til alt - tyngdekraften.Hvad er det, og hvorfor dette fænomen er så vigtigt på omfanget af universet, er vi gennemgå i dag.
Introduktion
Forskerne fandt, at alle massive legemer oplever en gensidig tiltrækning til hinanden.Senere viste det sig, at denne mystiske kraft forårsager bevægelse af himmellegemerne og deres konstante baner.Den selvsamme teori om gravitation formuleret et geni, hvis hypotese forudbestemt udviklingen af fysikkens i mange århundreder til at komme af Isaac Newton.Han udviklede og fortsatte (om end i en helt anden retning) er den videnskabsmand Albert Einstein - er en af de største hjerner i det sidste århundrede.
I århundreder har forskere observeret tiltrækning, forsøger at forstå og måle det.Endelig i de sidste par årtier er til tjeneste for menneskeheden (i en vis forstand, naturligvis), selv sådan noget som tyngdekraften.Hvad er det, hvad er definitionen af dette begreb i moderne videnskab?
videnskabelig definition
Hvis du studerer værker af gamle tænkere, er det muligt at finde ud af, at det latinske ord "tyngde» betyder "byrde", "tiltrækning".I dag har forskerne kaldet den universelle og permanent samspil mellem materielle legemer.Hvis denne kraft er forholdsvis svag, og virker kun på objekter, der bevæger sig meget langsommere hastighed af lys, er det gældende for dem Newtons teori.Hvis det ikke er tilfældet, bør du bruge resultaterne af Einstein.
starten: I øjeblikket er karakteren af tyngdekraften ikke fuldt forstået i princippet.Hvad er det, vi er endnu ikke helt til stede.
teorier om Newton og Einstein
Ifølge den klassiske doktrin Isaac Newton, tiltrække hinanden med en kraft direkte proportional med deres masse alle organer, er omvendt proportional med kvadratet på afstanden, der ligger mellem dem.Einstein hævdede, at tiltrækning mellem objekter vises i tilfælde af krumning af rum og tid (og krumning af rummet er kun mulig, hvis den har den sags skyld).
troede, det var meget dyb, men moderne forskning har vist hende nogle unøjagtighed.I dag menes det, at tyngdekraften bøjer plads kun plads: tid, kan du bremse og endda stoppe, men virkeligheden er ved at ændre formen på en midlertidig sag teori er ikke blevet bekræftet.Men fordi klassisk Einstein ligningen giver ikke engang en chance for, at det område, vil fortsætte med at påvirke sagen på et magnetfelt.
Jo mere vi ved tyngdeloven (tyngdekraft), det matematiske udtryk som ejes som tiden Newton:
\ [F = γ \ frac [-1,2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]
Underγ refererer til den gravitationskonstanten (undertiden symbolet G), hvis værdi er lig med 6,67545 × 10-11 m³ / (kg · s²).
samspil mellem elementarpartikler
utrolige kompleksitet rummet omkring os, er i høj grad skyldes et uendeligt antal elementarpartikler.Mellem dem er der også forskellige interaktioner på disse niveauer om, hvilke kan vi kun gætte.Men alle former for interaktioner af elementarpartikler indbyrdes varierer meget i styrke.
mest magtfulde af alle kendte kræfter binder komponenterne i atomkernen.At adskille dem, er du nødt til at tilbringe en virkelig kolossal mængde energi.Som elektronerne, de er "bundet" til kernen kun almindelig elektromagnetisk interaktion.At stoppe det, undertiden ganske den energi, der vises som resultat af den normale kemisk reaktion.Gravity er (hvad det er, du allerede kender) i form af atomer og subatomare partikler er den nemmeste form for interaktion.
tyngdefelt i dette tilfælde er så svag, at det er vanskeligt at forestille sig.Mærkeligt nok, men bevægelsen af himmellegemerne, hvis vægt nogle gange umuligt at forestille sig, "følge" dem.Alt dette er muligt takket være to træk af tyngdekraften, som er særlig udtalt i tilfælde af store fysiske organer:
- modsætning atomic force gravitationel tiltrækning mere mærkbar i en afstand fra objektet.Således Jordens tyngdekraft holder på sit felt, selv månen, og en lignende styrke i Jupiters bane nemt understøtter flere satellitter, massen af hver især kan sammenlignes med jorden!
- Desuden er det altid sikrer tiltrækning mellem objekter, afstanden, denne kraft er svækket ved lav hastighed.
dannelsen af en mere eller mindre sammenhængende teori om tyngdekraften er forholdsvis ny, og det er resultatet af århundreders observation af bevægelsen af planeter og andre himmellegemer.Problemet væsentligt nemmere af, at de alle bevæger sig i et tomrum, hvor der simpelthen ikke er andre mulige interaktioner.Galileo og Kepler - to fremtrædende astronom af tiden, har sine mest værdifulde observationer været med til at bane vejen for nye opdagelser.
Men den store Isaac Newton var i stand til at etablere den første teori om tyngdekraften, og udtrykke det i matematisk kortlægning.Det var den første tyngdeloven, matematisk kortlægning er angivet ovenfor.
konklusioner fra Newton og nogle af hans forgængere
modsætning til andre fysiske fænomener, der findes i verden omkring os, tyngdekraften manifesterer sig altid og overalt.Det skal forstås, at udtrykket "nul tyngdekraft", som ofte forekommer i pseudovidenskabelige kredse, er det ikke korrekt, at selv den vægtløshed i rummet betyder ikke, at en person eller et rumfartøj er ikke gyldig tiltrækning af et massivt objekt.
Derudover alle væsentlige organer har en vis vægt, udtrykt som en kraft, der blev anvendt på dem, og accelerationen produceret af virkningen.
Således tyngdekraften er proportional med massen af objekter.Numerisk, kan de udtrykkes modtager produktet af masserne af begge organer.Denne kraft er strengt adlyder den inverse kvadrat på afstanden, afhængigt af mellem objekter.Alle andre interaktion helt anderledes afhængigt af afstanden mellem de to organer.
Mass som en hjørnesten i
vifte af objekter blev særlig kontroversielt punkt, som er bygget op omkring hele den moderne teori om gravitation og Einsteins relativitetsteori.Hvis du husker Newtons anden lov, du sikkert ved, at vægten er et obligatorisk element i enhver fysisk materiale krop.Den viser, hvordan objektet vil opføre sig i tilfælde af anvendelse af kraft dertil, uanset dens oprindelse.
Eftersom alle kroppen (ifølge Newton) når det udsættes for en ydre kraft accelereret, at massen bestemmer, hvor stor er denne acceleration.Overvej et tydeligt eksempel.Forestil dig en scooter og en bus, hvis de anvendes på dem nøjagtig den samme virkning, de nåede forskellige satser for ulige tid.Alt dette kan forklares ved teorien om gravitation.
Hvad er forholdet af vægt og tyngdekraft?
Apropos tyngdekraft, massen af dette fænomen spiller en rolle helt modsat det, som den spiller i forhold til at tvinge og acceleration af objektet.At det er den primære kilde til attraktion.Hvis du tager et kig på de to organer og den kraft, hvormed de tiltrækker et tredje objekt, som er placeret i samme afstand fra de to første, forholdet mellem kræfterne er lig med forholdet mellem masserne af de to første objekter.Således tiltrækningskraften er direkte proportional med kropsvægt.
Hvis vi betragter Newtons tredje lov, kan vi sørge for det siger nøjagtig det samme.Tyngdekraften, der virker på de to organer er anbragt i samme afstand fra kilden tiltrækningskraft er direkte afhængig af massen af dataobjekter.I hverdagen, vi taler om den kraft, hvormed et legeme tiltrækkes til overfladen af planeten, som titlen.
opsummere.Således er vægten tæt forbundet med magt og acceleration.Samtidig beregnes den kraft, som vil virke på kroppen tiltrækning.
Features fremskyndelse af organer i et gravitationsfelt
Denne fantastiske dobbelthed er grunden til at i samme tyngdefelt acceleration helt forskellige objekter er lige.Antag, at vi har to organer.Tildele en af dem en masse til z, og en anden - Z. Begge objekter er smidt på jorden, hvor det frie fald.
Hvordan er forholdet mellem tyngdekraften?Det viser en simpel matematisk formel - z / Z.Her er blot accelererer, de modtager som følge af tyngdekraften vil være nøjagtig den samme.Kort sagt, acceleration, at kroppen har et gravitationsfelt ikke afhænger af dens egenskaber.
Hvad bestemmer accelerationen i sagen beskrevne?
Det afhænger kun (!) Af vægten af genstande, der skaber dette område, samt deres holdning.Den dobbelte rolle masse og acceleration lig med forskellige organer i en gravitationsfelt allerede opdaget nogen tid siden.Disse fænomener har følgende titel: ". Den ækvivalensprincippet"Dette udtryk understreger endnu en gang, at acceleration og inerti ofte ækvivalent (til en vis grad, naturligvis).
om vigtigheden af værdien af G
Fra skole fysik kursus, vi husker, at tyngdeaccelerationen på overfladen af vores planet (Jordens tyngdekraft) er 10 m / sek.² (9,8 selvfølgelig, men for enkelheden i beregningerne anvendes denne værdi).Således uden at tage hensyn luftmodstand (med en betydelig højde, når afstanden af forekomsten), så effekten opnås, når kroppen bliver forøget acceleration på 10 m / sek.hvert sekund.Så vil en bog, der er faldet fra anden sal af huset, ved afslutningen af sin mission bevæge sig med en hastighed på 30-40 m / s.Kort sagt, 10 m / s - det er den "hastighed" af tyngdekraften i Jorden.
tyngdeaccelerationen i fysik litteratur angivet med bogstavet «g».Da formen af jorden til en vis grad mere som en mandarin, end bolden, værdien af denne mængde er ikke i alle dens områder er den samme.Således accelerationen ved polerne ovenfor og på toppen af høje bjerge, bliver det mindre.
Selv i mineindustrien en vigtig rolle spilles af tyngdekraften.Fysikken af dette fænomen sparer undertiden en masse tid.Så geologer er særligt interesseret i en helt præcis definition af g, fordi det giver dig mulighed for at udforske de ekstraordinære nøjagtighed og finde mineralforekomster.Af den måde, det ligner formlen for tyngdekraften, hvor vi undersøgte værdien spiller en rolle?Her er det:
F = G x M1xM2 / R2
Bemærk!I dette tilfælde formlen indebærer tyngdekraften G «gravitationskonstanten", hvis betydning har vi allerede givet ovenfor.
På det tidspunkt, Newton formulerede og principperne ovenfor.Han vidste, og enhed og universalitet tyngdekraften, men alle aspekter af dette fænomen, kunne han ikke beskrive.At ære faldt til Albert Einstein, som var i stand til at forklare ækvivalensprincippet.Det er det menneskeheden skylder den moderne forståelse af karakteren af rum-tid kontinuum.
relativitetsteori, Albert Einsteins arbejde
i den tid af Isaac Newton mente, at udgangspunktet kan være repræsenteret i form af nogle hårde "stænger", hvorved bestemmer positionen af kroppen i det rumlige koordinatsystem.Samtidig blev det antaget, at alle observatører bemærke, at disse koordinater vil være i samme tidsrum.I disse år, var denne situation anses så indlysende, at blev gjort noget forsøg på at udfordre eller supplere den.Dette er forståeligt, fordi inden vores planet ingen afvigelse i reglen ikke.
Einstein viste sig, at nøjagtigheden af målingen ville være virkelig væsentlig, hvis en hypotetisk ur bevæger meget langsommere lysets hastighed.Kort sagt, hvis en iagttager placeret langsommere end lysets hastighed, vil følge de to begivenheder, de sker for ham på samme tid.I overensstemmelse hermed for anden iagttager?hvis hastigheden er de samme eller flere begivenheder kan opstå på forskellige tidspunkter.
Men tyngdekraften relateret til relativitetsteorien?Lad os åbne spørgsmålet i detaljer.
forbindelse mellem relativitet og tyngdekraften
i de seneste år gjort en enorm række opdagelser inden for subatomare partikler.En voksende overbevisning om, at vi er ved at finde den endelige partikel ud over hvilken vores verden ikke kan knuses.Det bliver mere insisterende behov for at vide, hvordan påvirker de små "mursten" af vores univers er fundamentale kræfter, der er blevet åbnet i det sidste århundrede, og endnu tidligere.Især trist, at selve karakteren af tyngdekraften er endnu ikke blevet forklaret.
Derfor, efter Einstein, der etableret "uarbejdsdygtighed" klassiske Newtons mekanik i området under overvejelse, forskerne fokuseret på en komplet nytænkning af tidligere data.Stort set gennemgået revision og alvor selv.Hvad er det på niveau med subatomare partikler?Har det i hvert fald en vis værdi i denne fantastiske multi-dimensional verden?
enkel løsning?
første mange antaget, at uoverensstemmelsen Newtons gravitation og relativitetsteorien kan forklares ganske enkelt en analogi fra feltet af elektrodynamik.Det ville være muligt at antage, at tyngdefelt breder sig som et magnetisk felt, så er det muligt at erklære en "mægler" i samspillet mellem himmellegemer, forklarer de mange uoverensstemmelser i den gamle og den nye teori.Faktum er, at så ville det ses i forhold udbredelseshastighed styrker var betydeligt lavere lys.Da tyngdekraften og tid bundet?
I princippet Einstein selv næsten nødt til at bygge en relativistisk teori er baseret på sådanne synspunkter, det er bare en ting forhindrede hans intentioner.Ingen af de videnskabsmænd på den tid ikke havde nogen oplysninger overhovedet, som ville kunne hjælpe bestemme "hastighed" af tyngdekraften.Men der var en masse oplysninger relateret til bevægelsen af store masser.Som du ved, de bare gjorde er en anerkendt kilde til en stærk gravitationsfelter.
Stor hastighed i høj grad påvirke kropsvægten, og det kunne ikke lide vekselvirkningen hastighed og ladning.Jo højere hastigheden er, jo større vægt.Problemet er, at sidstnævnte automatisk bliver uendelig, hvis bevægelsen lysets hastighed eller større.Så Einstein konkluderede, at der ikke er nogen tyngdekraft, og tensor felt til at beskrive, der skal bruges langt mere variabel.
Hans tilhængere kom til den konklusion, at overtrædelsens grovhed og stort set ikke relateret.Det faktum, at dette meget tensor felt kan handle på den plads, men på tidspunktet for virkningen ikke kan.Men den geniale fysiker Stephen Hawking modernitet der er et andet synspunkt.Men det er en anden historie ...
