Menschheit seit der Antike zu, wie die Welt ist so angeordnet, denken.Warum ist das Gras wächst, warum die Sonne scheint, warum können wir nicht fliegen ... Letzteres ist übrigens immer besonders interessiert an Menschen.Wir wissen jetzt, dass die Ursache von allem - die Schwerkraft.Was ist das und warum dieses Phänomen ist so wichtig, auf der Skala des Universums prüfen wir heute.
Einführung
Forscher fanden heraus, dass alle massiven Körper erfahren eine gegenseitige Anziehung zueinander.Später stellte sich heraus, dass diese geheimnisvolle Kraft bewirkt, dass die Bewegung der Himmelskörper und ihre konstante Umlaufbahnen.Die gleiche Theorie der Gravitation durch Isaac Newton formulierte ein Genie, dessen Hypothese vorgegebenen die Entwicklung der Physik für viele Jahrhunderte.Er entwickelte und weiterhin (wenn auch in eine ganz andere Richtung) ist der Wissenschaftler Albert Einstein - ist einer der größten Geister des vergangenen Jahrhunderts.
Seit Jahrhunderten haben die Wissenschaftler die Anziehungskraft beobachtet, versucht zu verstehen, und messen.Schließlich ist in den letzten Jahrzehnten ist in den Dienst der Menschheit (in gewissem Sinne, natürlich), auch so etwas wie die Schwerkraft.Was ist es, was ist die Definition dieses Begriffs in der modernen Wissenschaft?
wissenschaftliche Definition
Wenn Sie die Werke der antiken Denkern studieren, ist es möglich zu erfahren, dass das lateinische Wort «gravitas» Mittel "Last", "Attraktion".Heute haben Wissenschaftler die universelle und dauerhafte Wechselwirkung zwischen materiellen Körper bezeichnet.Ist diese Kraft relativ schwach ist, und wirkt nur auf Objekte, die in Bewegung sind viel langsamer Geschwindigkeit von Licht, ist es für sie Newtons Theorie.Wenn es nicht der Fall ist, sollten Sie die Ergebnisse Einstein verwenden.
Outset: Derzeit ist die Natur der Schwerkraft ist nicht vollständig im Prinzip zu verstehen.Was ist es, wir sind noch nicht vollständig vorhanden.
Theorien von Newton und Einstein
Nach der klassischen Lehre von Isaac Newton, alle Körper gegenseitig mit einer Kraft direkt proportional zu ihrer Masse zu gewinnen, ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, die zwischen ihnen liegt.Einstein argumentiert, dass die Anziehungskraft zwischen den Objekten in dem Fall der Krümmung von Raum und Zeit dargestellt (und die Krümmung des Raumes ist nur möglich, wenn es die Angelegenheit).
dachte, das war sehr tief, aber die moderne Forschung hat ihr etwas Ungenauigkeit gezeigt.Heute geht man davon aus, dass die Schwerkraft beugt Raum nur Platz: Zeit, können Sie verlangsamen und sogar stoppen, aber die Realität verändert sich die Form eines temporären Körpertheorie hat sich nicht bestätigt.Aber wegen der klassischen Einstein-Gleichung bietet keine sogar eine Chance, dass das Gebiet auch weiterhin Sache auf einem Magnetfeld beeinflussen.
Je mehr wir wissen, das Gesetz der Schwerkraft (Schwerkraft), der mathematische Ausdruck von denen eine als Zeit Newton gehört:
\ [F = γ \ frac [-1,2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]
Underγ bezeichnet die Gravitationskonstante ist (manchmal das Symbol G), deren Wert gleich 6,67545 × 10-11 m³ / (kg · s²) ist.
Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen
unglaubliche Komplexität der uns umgebenden Raum ist im Wesentlichen auf eine unendliche Anzahl von Elementarteilchen.Zwischen ihnen gibt es auch verschiedene Interaktionen auf diesen Ebenen über die wir nur raten.Jedoch, alle Arten von Wechselwirkungen der Elementarteilchen untereinander stark variieren in Stärke.
stärkste aller bekannten Kräfte binden, die Bestandteile des Atomkerns.Um sie zu trennen, müssen Sie, um eine wirklich kolossale Energiemenge zu verbringen.Da die Elektronen, sie "gebunden" werden dem Kernel nur gewöhnliche elektromagnetische Wechselwirkung.Um es zu stoppen, mal ganz die Energie, die als Ergebnis der normalen chemischen Reaktion wird angezeigt.Die Schwerkraft ist (was es ist, Sie bereits wissen) in Form von Atomen und subatomaren Teilchen ist die einfachste Art der Interaktion.
Gravitationsfeld in diesem Fall ist so schwach, dass es schwierig ist, sich vorzustellen.Seltsamerweise, aber die Bewegung der Himmelskörper, deren Gewicht manchmal unmöglich, sich vorzustellen, "folgen" diejenigen.All dies ist möglich dank zweier Merkmale der Schwerkraft, die insbesondere im Falle von großen physischen Körper ausgesprochen werden:
- Gegensatz zu Atomkraftanziehungskraft in einem Abstand von dem Objekt mehr bemerkbar.So hält Schwerkraft der Erde in seinem Bereich, auch den Mond, und eine ähnliche Stärke der Jupiterbahn unterstützt problemlos mehrere Satelliten, ist die Masse des jeweils vergleichbar mit der Erde!
- Außerdem sorgt es stets die Anziehung zwischen den Objekten, wobei der Abstand, wird diese Kraft bei niedriger Geschwindigkeit abgeschwächt.
Bildung eines mehr oder weniger kohärente Theorie der Schwerkraft ist relativ neu, und es ist das Ergebnis jahrhundertelanger Beobachtung der Bewegung der Planeten und anderen Himmelskörpern.Das Problem im wesentlichen durch die Tatsache erleichtert, dass sie alle in einem Vakuum, in denen es einfach keine andere mögliche Wechselwirkungen zu bewegen.Galilei und Kepler - zwei prominenten Astronomen der Zeit, ihre wertvollsten Beobachtungen haben dazu beigetragen, den Weg für neue Entdeckungen zu ebnen.
Aber die große Isaac Newton war in der Lage, um die erste Theorie der Schwerkraft zu etablieren, und drücken es in mathematische Abbildung.Es war das erste Gesetz der Schwerkraft, mathematische Abbildung von denen oben gegeben ist.
Schlussfolgerungen des Newton und einige seiner Vorgänger
Im Gegensatz zu anderen physikalischen Phänomene, die in der Welt um uns herum vorhanden sind, zeigt sich der Schwerkraft immer und überall.Es versteht sich, dass der Begriff "Schwerelosigkeit", die in den pseudo-wissenschaftlichen Kreisen häufig auftritt, ist es nicht richtig, dass auch die Schwerelosigkeit im Raum bedeutet nicht, dass eine Person oder ein Raumfahrzeug ist nicht gültig Anziehungskraft eines massiven Objekts werden.
Darüber hinaus haben alle materiellen Körper ein gewisses Gewicht, ausgedrückt als eine Kraft, die auf sie angewendet wurde, und die durch den Aufprall erzeugten Beschleunigung.
Somit ist die Schwerkraft proportional zu der Masse von Gegenständen.Numerisch, können sie zum Ausdruck Erhalt der Ware der Massen der beiden Körper werden.Diese Kraft ist streng gehorcht dem inversen Quadrat der Entfernung abhängig von zwischen Objekten.Alle anderen Interaktionen ziemlich unterschiedlich in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen den beiden Einrichtungen.
Messe als Eckpfeiler der
Array von Objekten wurde besonders umstrittenen Punkt, der sich um den gesamten modernen Theorie der Gravitation und Einsteins Relativitäts gebaut wird.Wenn Sie Newtons zweites Gesetz erinnern, wissen Sie wahrscheinlich, dass das Gewicht ist ein obligatorisches Merkmal jedes physischen materiellen Körper.Sie zeigt, wie sich das Objekt im Falle der Anwendung von Kraft darauf zu verhalten, unabhängig von ihrem Ursprung.
Da alle der Körper (nach Newton), wenn sie einer externen Kraft ausgesetzt beschleunigt wird, dass die Masse bestimmt, wie groß ist diese Beschleunigung.Betrachten wir ein klares Beispiel.Stellen Sie sich einen Roller und einen Bus, wenn auf sie angewendet genau die gleiche Wirkung erreichten sie unterschiedliche Preise für ungleiche Zeit.All dies wird durch die Gravitationstheorie erläutert.
Wie ist das Verhältnis von Gewicht und Schwerkraft?
Apropos Schwerkraft spielt die Masse dieses Phänomen eine völlig entgegengesetzt zu dem, was sie in Bezug auf Kraft und Beschleunigung des Objekts spielt Rolle., Dass es die Hauptquelle der Anziehung.Wenn Sie einen Blick auf die beiden Körper und die Kraft, mit der sie eine dritte Aufgabe, die im gleichen Abstand von den beiden ersten liegt gewinnen zu nehmen, das Verhältnis der Kräfte ist gleich dem Verhältnis der Massen der ersten beiden Objekte.Somit ist die Anziehungskraft direkt proportional zum Körpergewicht.
Wenn wir bedenken, dritte Newtonsche Gesetz, können wir sicherstellen, dass es genau dasselbe sagt.Die Schwerkraft, die auf den beiden Körpern in einem gleichen Abstand von der Anziehungsquelle angeordnet fungiert ist direkt abhängig von der Masse der Datenobjekte.Im täglichen Leben werden wir über die Kraft, mit der ein Körper, auf die Oberfläche der Erde angezogen wird, wie der Titel spricht.
zusammenzufassen.Somit wird das Gewicht eng an die Leistung und Beschleunigung verbunden ist.Zugleich bestimmt sie die Kraft, die auf den Körper Attraktion dienen soll.
Merkmale Beschleunigung der Körper in einem Gravitationsfeld
Diese erstaunliche Dualität ist der Grund, dass in der gleichen Gravitationsfeld der Beschleunigung ganz andere Objekte gleich ist.Angenommen, wir haben zwei Körper.Weisen Sie einer von ihnen eine Menge zu z, und eine andere - Z. Beide Objekte befinden sich im Erdgeschoss, in dem der freie Fall geworfen.
Wie ist das Verhältnis von der Schwerkraft?Es zeigt eine einfache mathematische Formel - z / Z.Hier sind nur die Beschleunigung infolge der Schwerkraft erhalten sie genau die gleiche sein.Einfach ausgedrückt, ist die Beschleunigung, die der Körper eine Schwerefeld nicht von seinen Eigenschaften abhängen.
Was bestimmt die Beschleunigung in dem Fall beschrieben?
Es hängt nur (!) Des Gewichts der Gegenstände, die dieses Feld als auch ihre Haltung zu erstellen.Die Doppelrolle der Masse und Beschleunigung gleich verschiedene Körper in einem Gravitationsfeld vor einiger Zeit bereits entdeckt.Diese Phänomene haben folgende Titel: ". Der Grundsatz der Gleichwertigkeit"Dieser Begriff unterstreicht noch einmal, dass die Beschleunigung und die Trägheit oft Äquivalent (in einem gewissen Ausmaß, natürlich).
über die Bedeutung des Wertes G
Schule Physikkurs, wir erinnern uns, dass die Beschleunigung der Schwerkraft auf der Oberfläche unseres Planeten (Erdanziehung) beträgt 10 m / sek.² (9.8 natürlich, aber zur Vereinfachung der Berechnungen dieser Wert verwendet wird).Somit ohne Berücksichtigung der Luftwiderstand (bei einer erheblichen Höhe, wenn der Einfallsabstand), dann wird die Wirkung erzielt, wenn sich der Körper inkrementiert Beschleunigung von 10 m / sec.jede Sekunde.Also, ein Buch, das von der zweiten Etage des Hauses gefallen, am Ende seiner Mission mit einer Geschwindigkeit von 30-40 m / s bewegt.Einfach ausgedrückt, 10 m / s - das ist die "Geschwindigkeit" der Schwerkraft in der Erde.
Erdbeschleunigung in der durch den Buchstaben «G» angegeben Physik Literatur.Da die Form der Erde bis zu einem gewissen Ausmaß eher einer Mandarine, als die Kugel ist der Wert dieser Größe nicht in allen Bereichen die gleiche ist.Somit ist die Beschleunigung an den Polen vor, und auf den Gipfeln der hohen Berge, wird es kleiner.
Auch in der Bergbauindustrie eine bedeutende Rolle wird durch die Schwerkraft gespielt.Die Physik dieses Phänomens speichert manchmal viel Zeit.So sind die Geologen besonders daran interessiert, in einem perfekt genaue Definition der g, weil es Ihnen erlaubt, um die außergewöhnliche Genauigkeit und die Suche nach Bodenschätzen zu erkunden.By the way, es sieht aus wie die Formel der Schwerkraft, in dem wir untersucht, der Wert eine Rolle spielt?Hier ist es:
F = G x M1xM2 / R2
Hinweis!In diesem Fall wird die Formel bedeutet Schwerpunkt G «Gravitationskonstante", deren Bedeutung haben wir bereits oben angegeben.
Damals Newton formuliert der oben aufgestellten Grundsätze.Er wusste, und die Einheit und Universalität der Gravitationskraft, sondern alle Aspekte dieses Phänomens, er nicht beschreiben konnte.Diese Ehre fiel auf Albert Einstein, der in der Lage, um das Äquivalenzprinzip zu erklären war.Das ist es die Menschheit das moderne Verständnis der Natur von Raum-Zeit-Kontinuum verdankt.
Relativitätstheorie, glaubte Albert Einsteins Werk
In der Zeit von Isaac Newton, dass der Ausgangspunkt kann in Form von einigen harten "Stangen", mit dem die Position des Körpers im Raum-Koordinatensystem dargestellt werden.Zur gleichen Zeit wurde angenommen, dass alle Beobachter beachten, dass diese Koordinaten in dem gleichen Raum der Zeit sein.In diesen Jahren wurde diese Situation als so offensichtlich, dass kein Versuch unternommen wurde, in Frage zu stellen oder ergänzen.Das ist verständlich, denn in unserem Planeten keine Abweichung in der Regel nicht.
Einstein bewiesen, dass die Genauigkeit der Messung wäre wirklich signifikant, wenn ein hypothetischer Takt bewegt viel langsamer Lichtgeschwindigkeit.Einfach gesagt, wenn ein Beobachter bewegen langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit, werden die beiden Veranstaltungen folgen, passieren sie für ihn zur gleichen Zeit.Dementsprechend wird für den zweiten Beobachter?dessen Geschwindigkeit gleich oder mehr Ereignisse können zu unterschiedlichen Zeiten auftreten.
Aber die Schwerkraft, um die Relativitätstheorie zu tun?Lassen Sie uns das Thema zu öffnen im Detail.
Verbindung zwischen Relativitätstheorie und Gravitationskräfte
in den letzten Jahren eine große Zahl von Entdeckungen auf dem Gebiet der subatomaren Teilchen.Eine wachsende Überzeugung, dass wir über die endgültige Partikel jenseits derer unsere Welt nicht gequetscht werden zu finden sind.Es wird immer eindringlicher müssen wissen, wie die winzigen "bricks" unseres Universums sind fundamentale Kräfte, die im letzten Jahrhundert eröffnet worden, und noch früher zu beeinflussen.Besonders traurig, dass die Natur der Schwerkraft ist noch nicht geklärt.
Deshalb ist nach Einstein, der die "Unfähigkeit" der klassischen Newtonschen Mechanik im Bereich unter Berücksichtigung gegründet, konzentrierte sich die Forscher auf einer kompletten Überdenken der früheren Daten.Weitgehend Revision und die Schwerkraft selbst durchgemacht.Was ist es, auf der Ebene der subatomaren Teilchen?Gibt es mindestens einen Wert in diesem erstaunlichen mehrdimensionalen Welt?
einfache Lösung?
ersten vielen angenommen, dass die Diskrepanz Newtonsche Gravitation und Relativitätstheorie kann ganz einfach eine Analogie aus dem Bereich der Elektrodynamik erklärt werden.Es wäre möglich, anzunehmen, dass das Gravitationsfeld breitet sich wie ein magnetisches Feld, dann ist es möglich, ein "Vermittler" in den Interaktionen der Himmelskörper erklären, erklären die vielen Ungereimtheiten der alten und der neuen Theorie.Tatsache ist, dass dann würde es in Betracht gezogen werden relativen Ausbreitungsgeschwindigkeit Kräfte signifikant niedriger Licht.Da die Schwerkraft und Zeit gebunden?
Grundsätzlich Einstein selbst hat fast einen relativistischen Theorie bauen auf solche Ansichten basiert, das ist nur eine Sache verhindert seine Absichten.Keiner der Wissenschaftler der damaligen Zeit hatte keine Informationen überhaupt, die helfen könnte, wäre festzustellen, die "Geschwindigkeit" der Schwerkraft.Aber es gab eine Menge von Informationen, um die Bewegung der großen Massen zusammen.Wie Sie wissen, ist, dass sie gerade getan hast eine anerkannte Quelle von einem leistungsstarken Gravitationsfeldern.
Große Geschwindigkeit einen großen Einfluss auf das Körpergewicht, und es nicht wie die Interaktionsgeschwindigkeit und Ladung.Je höher die Geschwindigkeit, desto größer ist das Gewicht.Das Problem ist, dass dieser automatisch wäre unendlich werden, wenn die Bewegung der Lichtgeschwindigkeit oder höher.So Einstein festgestellt, dass es keine Schwerkraft und Tensorfeld um zu beschreiben, was viel variabler verwendet werden soll.
seine Nachfolger kam zu dem Schluss, dass die Schwerkraft und praktisch nicht verwandt.Die Tatsache, dass diese sehr Tensorfeld können auf dem Raum zu handeln, aber zum Zeitpunkt des Aufpralls nicht.Doch der geniale Physiker Stephen Hawking Modernität gibt es eine andere Sicht.Aber das ist eine andere Geschichte ...
