ihmiskunnan antiikin ajoista miettiä, miten maailma on järjestetty.Miksi ruoho kasvaa, miksi aurinko paistaa, miksi emme voi lentää ... Jälkimmäinen muuten on aina erityisen kiinnostunut ihmisistä.Tiedämme nyt, että syy kaikki - painovoima.Mikä se on ja miksi tämä ilmiö on niin tärkeä asteikolla maailmankaikkeus, olemme käyneet tänään.
Johdanto
Tutkijat havaitsivat, että kaikki massiivisia kappaleita kokea keskinäinen vetovoima toisiinsa.Myöhemmin kävi ilmi, että tämä salaperäinen voima aiheuttaa liikkeen taivaankappaleet ja niiden jatkuva kiertoradat.Aivan sama teoria gravitaation muotoilemaa Isaac Newton nero, jonka hypoteesi ennalta kehitys fysiikan vuosisatojen ajan.Hän kehitti ja jatkoi (vaikkakin täysin eri suuntaan) on tiedemies Albert Einstein - on yksi suurimmista mielissä viime vuosisadalla.
Vuosisatojen, tutkijat ovat havainneet nähtävyyteen yrittää ymmärtää ja mitata sitä.Lopuksi viime vuosikymmeninä on ihmiskunnan palvelukseen (jossakin mielessä, tietenkin), jopa sellainen asia kuin painovoima.Mikä on se, mikä on määritelmä tämän termin moderni tiede?
tieteellinen määritelmä
Jos opiskelet teoksia antiikin ajattelijat, on mahdollista saada selville, että latinan sanasta "vakavana» tarkoittaa "taakka", "vetovoima".Nykyään tutkijat ovat nimeltään yleinen ja pysyvä vuorovaikutus materiaalin elinten.Jos tämä voima on suhteellisen heikko, ja toimii vain esineet, jotka liikkuvat paljon hitaammin valon nopeus, se on sovellettavissa niihin Newtonin teoria.Jos se ei ole, sinun tulee käyttää havaintoja Einstein.
Alusta: Tällä hetkellä, luonne ja vakavuus ei ole täysin ymmärretty periaatteessa.Mikä on se, ettemme ole vielä täysin läsnä.
teoriat Newtonin ja Einsteinin
mukaan klassisen opin Isaac Newton, kaikki elimet vetävät toisiaan puoleensa voimalla suoraan verrannollinen niiden massaan, on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön, joka sijaitsee niiden välillä.Einstein väitti, että vetovoima välillä esineiden näkyy tapauksessa kaarevuus tilaa ja aikaa (ja kaarevuus tila on mahdollista vain, jos se on asia).
mielestä tämä oli hyvin syvällä, mutta moderni tutkimus on osoittanut hänelle joitakin epätarkkuus.Nykyään uskotaan, että painovoima taipuu tilaa vain tilaa: aika, voit hidastaa ja jopa pysäyttää, mutta todellisuus on muuttumassa muoto väliaikainen aineen teoria ei ole vahvistettu.Mutta koska klassista Einsteinin yhtälö ei ole edes mahdollista, että alue vaikuttaa edelleen asiasta magneettikentän.
enemmän tiedämme painovoimalakia (painovoima), matemaattinen lauseke, jonka omistaa ajan Newton:
\ [F = γ \ frac [-1,2] {M_1 m_2} {r ^ 2} \]
Underγ viittaa gravitaatiovakio (joskus symboli G), joiden arvo on yhtä kuin 6,67545 x 10-11 m³ / (kg · s²).
vuorovaikutus alkeishiukkasten
uskomaton monimutkaisuus tilaa ympärillämme on paljolti ääretön määrä alkeishiukkasten.Niiden välissä, on myös useita vuorovaikutus näillä tasoilla, joista voimme vain arvailla.Kuitenkin kaikenlaisia yhteisvaikutuksia alkeishiukkasten keskenään vaihtelevat suuresti vahvuus.
tehokkain kaikkien tunnettujen voimien sitovat komponentit atomin ydintä.Erottaa ne, sinun täytyy viettää todella valtava määrä energiaa.Kuten elektronit, he ovat "sidottu" ytimen vain tavallinen sähkömagneettinen vuorovaikutus.Pysäyttää sen, joskus varsin energiaa, joka näkyy seurauksena normaalin kemiallisen reaktion.Painovoima on (mitä se on, tiedät jo) muodossa atomien ja atomia pienemmät hiukkaset on helpoin sellaista vuorovaikutusta.
painovoimakenttä tässä tapauksessa on niin heikko, että on vaikea kuvitella.Kumma kyllä, mutta liikkuminen taivaankappaleiden, joiden paino joskus mahdotonta kuvitella, "seuraa" ne.Kaikki tämä on mahdollista ansiosta kaksi piirrettä painovoiman, jotka ovat erityisen selviä tapauksessa suurten fyysisen ruumiimme:
- Toisin atomivoima vetovoima selvemmin etäisyydellä kohteesta.Niinpä maan vetovoima pitää alansa, jopa kuu, ja samanlainen vahvuus Jupiterin kiertoradalla helposti tukee useita satelliitteja, massa kunkin joka on verrattavissa maapallon!
- Lisäksi se varmistaa aina vetovoima välillä esineitä, etäisyyden, tämä voima on heikentynyt alhaisella nopeudella.
muodostumista enemmän tai vähemmän johdonmukaisen teorian painopiste on suhteellisen uusi, ja se on seurausta vuosisatojen tarkkailun planeettojen liikkeistä ja muiden taivaankappaleiden.Ongelma olennaisesti helpottaa se, että ne kaikki liikkuvat tyhjiössä, jossa ei yksinkertaisesti ole muita mahdollisia yhteisvaikutuksia.Galileo ja Kepler - kaksi johtavaa tähtitieteilijä ajasta, sen arvokkaimmat huomautuksensa ovat auttaneet tietä uusia löytöjä.
Mutta suuri Isaac Newton saattoi todeta ensimmäistä teorian painovoima, ja ilmaista se matematiikan kartoitus.Se oli ensimmäinen painovoimalain, matemaattinen kartoitus, joka on annettu edellä.
päätelmät Newton ja jotkut hänen edeltäjänsä
Toisin kuin muut fysikaalisia ilmiöitä, joita esiintyy meitä ympäröivää maailmaa, painovoima ilmenee aina ja kaikkialla.On ymmärrettävä, että termi "painottomassa", joka esiintyy usein pseudo-tieteellisten piirien, se ei ole oikein, että edes painottomuuden avaruudessa ei tarkoita, että henkilö tai avaruusaluksen ei kelpaa vetovoima massiivinen esine.
Lisäksi olennaisilta elinten on tietty paino ilmaistuna voima, joka on sovellettu niitä, ja tuottaman kiihtyvyyden vaikutus.
Siten, painovoima on verrannollinen massa esineitä.Numeerisesti, ne voidaan ilmaista tuotteen vastaanottamisesta massojen molempien elinten.Tämä voima on ehdottomasti tottelee käänteinen etäisyyden neliöön riippuen välillä esineitä.Kaikki muut yhteisvaikutukset aivan erilainen riippuen välinen etäisyys elimissä.
Massa kulmakivenä
joukko esineitä oli erityisen kiistanalainen kohta, joka on rakennettu noin koko moderni teoria gravitaation ja Einsteinin suhteellisuusteoria.Jos muistatte Newtonin toinen laki, luultavasti tiedätte, että paino on pakollinen osa mitä tahansa fyysistä materiaalia elin.Se osoittaa, kuinka objekti käyttäytyy, jos voiman siihen, sen alkuperästä riippumatta.
Koska kaikki kehon (mukaan Newton), kun ne altistetaan ulkoinen voima kiihtyi, että massa määrittää, miten suuri on tämä kiihtyvyys.Tarkastellaan selkeä esimerkki.Kuvittele skootteri ja bussi, jos niitä levitetään näille täsmälleen sama vaikutus, ne pääsivät eri hinnat epätasainen aikaa.Kaikki tämä selittyy teoria gravitaatio.
Mikä on suhde paino ja painovoima?
Puhuminen painopisteen, massan ilmiön on merkitystä täysin päinvastainen kuin mitä se pelaa force ja kiihtyvyys esineen.Että se on ensisijainen lähde vetovoima.Jos katsomaan kahden elimen ja voimaa, jolla ne houkuttelevat kolmas tavoite, joka sijaitsee samalla etäisyydellä kahdesta ensimmäisestä, suhde voimien on sama suhde massojen kaksi ensimmäistä esineitä.Siten, houkutteleva voima on suoraan verrannollinen kehon painoa.
Jos ajattelemme Newtonin kolmas laki, voimme varmistaa, että se sanoo täsmälleen sama asia.Painovoima joka vaikuttaa kaksi ruumista sijoitettu yhtä kaukana lähde vetovoima on suoraan riippuvainen tietomassaa esineitä.Jokapäiväisessä elämässä puhumme voima, jolla elin on houkutellut pintaan planeetan, kuten sen otsikosta.
tiivistää.Täten paino liittyy läheisesti vallan ja kiihtyvyyden.Samalla, se määrittää voima, joka toimii kehon vetovoima.
Ominaisuudet kiihtyvyys elinten painovoimakentässä
Tämä hämmästyttävä kaksinaisuus on syy, että samalla painovoimakentässä kiihtyvyys aivan eri esineitä on yhtä suuri.Oletetaan, että meillä on kaksi elintä.Määritä yksi heistä paljon z, ja toinen - Z. Molemmat esineitä heitetään maahan, jossa vapaassa pudotuksessa.
Miten suhde painovoiman?Se esittää yksinkertaisen matemaattisen kaavan - z / Z.Tässä on vain kiihtyy, he saavat seurauksena painovoimaa on täsmälleen sama.Yksinkertaisesti sanottuna, kiihtyvyys, että laitos on gravitaatiokenttä ei riipu sen ominaisuuksista.
Mikä määrää kiihtyvyys kuvatussa tapauksessa?
Se riippuu vain (!) Painosta esineitä, jotka luovat tällä alalla, sekä heidän asenteensa.Kaksoisrooli massan ja kiihtyvyyden sama eri elinten painovoimakentässä jo löytäneet jonkin aikaa sitten.Nämä ilmiöt ovat seuraavat otsikko: "Vastaavuusperiaate."Tämä termi korostaa jälleen, että kiihtyvyys ja inertia usein vastaava (jossain määrin, tietenkin).
tärkeydestä arvo G
Koulusta fysiikka luonnollisesti muistamme, että painovoiman kiihtyvyys pinnalla planeettamme (Maan painovoima) on 10 m / sek.² (9.8 tietenkin, mutta yksinkertaisuuden laskelmien tätä arvoa käytetään).Siten, ottamatta huomioon ilmanvastus (at huomattavan korkeudella, kun etäisyys esiintyvyys), niin vaikutus saadaan, kun keho kasvaa kiihtyvyys 10 m / s.joka toinen.Joten, kirja, joka on pudonnut toisessa kerroksessa talon, lopussa tehtävänsä on siirtymässä nopeudella 30-40 m / s.Yksinkertaisesti sanottuna, 10 m / s - tämä on "nopeus" painovoima sisällä maapallon.
painovoiman aiheuttama kiihtyvyys fysiikan kirjallisuudessa kirjaimella "g».Koska muoto Maan jossain määrin enemmän kuin Mandarin, kuin pallo, arvo tämä määrä ei ole kaikilla aloilla on sama.Siten, kiihtyvyys navoilla edellä, ja on paras ja korkealla vuoristossa, se pienenee.
Jopa kaivosteollisuudessa merkittävä rooli on painovoima.Fysiikka ilmiön joskus säästää paljon aikaa.Joten, geologit ovat erityisen kiinnostuneita täysin tarkka määritelmä g, koska sen avulla voit tutustua poikkeuksellinen tarkkuus ja löytää mineraaliesiintymien.Muuten, se näyttää kaava gravitaatio, jossa tutkimme arvo on rooli?Tässä se on:
F = G x M1xM2 / R2
Huom!Tässä tapauksessa kaava merkitsee painovoima G «gravitaatiovakio", jonka merkitys olemme jo edellä.
Tuolloin Newton muotoiltu esittämien periaatteiden edellä.Hän tiesi, ja yhtenäisyyden ja yleismaailmallisuuden painovoimaa, mutta kaikilla tämän ilmiön, hän ei voinut kuvailla.Tämä kunnia putosi Albert Einstein, joka pystyi selittämään vastaavuusperiaate.Siinäpä se ihmiskunnan velkaa nykyaikaisen luonteen ymmärtäminen aika-avaruuden jatkumossa.
suhteellisuusteoria, Albert Einstein työ
ajalla Isaac Newton uskoi, että lähtökohtana voidaan esittää muodossa kovia "tangot", jolla määritetään asema kehon paikkatietojen koordinaatistossa.Samalla se olettaa, että kaikki tarkkailijat huomata, että nämä koordinaatit ovat samassa ajassa.Noina vuosina, tämä tilanne katsottiin niin ilmeistä, ettei yritetty haastaa tai täydentää sitä.Tämä on ymmärrettävää, koska sisällä planeettamme ei poikkeama sääntö ei.
Einstein osoitti, että mittauksen tarkkuus olisi todella merkittävä, jos hypoteettinen kello liikkuu paljon hitaampaa valonnopeudella.Yksinkertaisesti sanottuna, jos yksi tarkkailija liikkuu hitaammin kuin valon nopeus, seuraa kaksi tapahtumaa, ne tapahtuvat hänelle samanaikaisesti.Näin ollen toisen tarkkailija?jonka nopeus on sama tai enemmän tapahtumia voi esiintyä eri aikoina.
Mutta painovoiman liittyvät suhteellisuusteoria?Avatkaamme kysymystä yksityiskohtaisesti.
yhteys suhteellisuusteoria ja painovoima
viime vuosina tehty valtava määrä löytöjä alalla atomia pienemmät hiukkaset.Kasvava vakuuttunut siitä, että aiomme löytää lopullinen hiukkanen, jonka jälkeen maailma ei voi murskata.Siitä tulee enemmän itsepintainen täytyy tietää, miten vaikuttaa pieni "tiiliä" meidän maailmankaikkeus ovat keskeisiä voimia, jotka on avattu viime vuosisadalla, ja jopa aiemmin.Varsinkin surullista, että luonteen painopiste ei ole vielä selitetty.
Siksi, kun Einstein, joka perusti "työkyvyttömyys" klassisen Newtonin mekaniikka alueella tarkasteltavana, tutkijat keskittyivät täydellinen uudelleenarviointia aiempiin tietoihin.Suurelta osin tehty tarkistus ja painovoima itse.Mikä on se tasolla atomia pienemmät hiukkaset?Onko sillä ainakin jotain arvoa tämän hämmästyttävän moniulotteinen maailma?
yksinkertainen ratkaisu?
ensimmäinen monet olettaa, että ristiriita Newtonin gravitaatio ja Suhteellisuusteoria selittyy yksinkertaisesti analogisesti alalta electrodynamics.Olisi mahdollista olettaa, että gravitaatiokentän leviää kuin magneettikenttä, niin on mahdollista julistaa "välittäjä" on vuorovaikutusta taivaankappaleiden, selittää monet epäjohdonmukaisuuksia vanhan ja uuden teorian.Tosiasia on, että se pidettäisiin suhteellinen etenemisnopeus joukot olivat merkittävästi alhaisemmat valo.Koska painovoima ja aikaan sidottuja?
Periaatteessa Einstein itse melkein sai rakentaa relativistista teoria perustuu näkökannat, että on vain yksi asia estää hänen aikeensa.Mikään tiedemiehet tuolloin ei ollut mitään tietoja, jotka voisivat auttaa määrittämään "nopeus" painovoima.Mutta oli paljon tietoa liikkuvuuteen liittyvien suurten massojen.Kuten tiedätte, he vain tekivät on tunnustettu lähde voimakas gravitaatiokentissä.
Suuri nopeus suuresti vaikuttaa kehon painoon, ja se ei pidä vuorovaikutusta nopeus ja maksutta.Mitä suurempi nopeus, sitä suurempi paino.Ongelmana on, että viimeksi mainittu on automaattisesti tulisi ääretön, jos liike valon nopeus tai suurempi.Niin Einstein totesi, että ei ole painovoimaa, ja tensorikenttä kuvaamaan joka olisi käytettävä paljon vaihtelevampi.
Hänen seuraajansa tuli siihen tulokseen, että painovoima ja käytännössä eivät liity.Se, että tämä erittäin tensorikenttä voi toimia tilaa, mutta ajankohtana vaikutusta ei.Kuitenkin loistava fyysikko Stephen Hawking nykyaikaisuus on toisesta näkökulmasta.Mutta se on toinen juttu ...
