umat manusia sejak zaman kuno untuk berpikir tentang bagaimana dunia ini diatur.Mengapa rumput tumbuh, mengapa matahari bersinar, mengapa kita tidak bisa terbang ... Yang terakhir, kebetulan, selalu tertarik pada orang.Kita sekarang tahu bahwa penyebab dari segala sesuatu - gravitasi.Apa itu dan mengapa fenomena ini sangat penting pada skala alam semesta, kita meninjau hari ini.
Pendahuluan
Para peneliti menemukan bahwa semua badan besar mengalami tarik saling satu sama lain.Kemudian ternyata bahwa kekuatan misterius ini menyebabkan pergerakan benda-benda langit dan orbit konstan mereka.Teori yang sama gravitasi dirumuskan oleh Isaac Newton seorang jenius yang telah ditentukan hipotesis pengembangan fisika selama berabad-abad yang akan datang.Dia mengembangkan dan terus (meskipun dalam arah yang sama sekali berbeda) adalah ilmuwan Albert Einstein - adalah salah satu pemikir terbesar abad terakhir.
Selama berabad-abad, para ilmuwan telah mengamati tarik, mencoba untuk memahami dan mengukurnya.Akhirnya, dalam beberapa dekade terakhir adalah pada layanan kemanusiaan (dalam arti, tentu saja), bahkan hal seperti gravitasi.Apa itu, apa definisi dari istilah ini dalam ilmu pengetahuan modern?
definisi ilmiah
Jika Anda mempelajari karya-karya pemikir kuno, adalah mungkin untuk mengetahui bahwa kata Latin «gravitas» berarti "beban", "tarik".Hari ini, para ilmuwan telah disebut interaksi universal dan permanen antara badan-badan material.Jika gaya ini relatif lemah, dan hanya bertindak pada objek yang bergerak kecepatan jauh lebih lambat dari cahaya, itu berlaku untuk mereka teori Newton.Jika tidak terjadi, Anda harus menggunakan temuan Einstein.
Awal: Saat ini, sifat gravitasi tidak sepenuhnya dipahami pada prinsipnya.Apa itu, kita belum sepenuhnya hadir.
teori Newton dan Einstein
Menurut doktrin klasik Isaac Newton, semua badan menarik satu sama lain dengan kekuatan berbanding lurus dengan massa mereka, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang terletak di antara mereka.Einstein berpendapat bahwa tarik antara benda ditunjukkan dalam kasus kelengkungan ruang dan waktu (dan kelengkungan ruang hanya mungkin jika memiliki masalah).
pikir ini sangat dalam, tetapi penelitian modern telah menunjukkan dirinya beberapa ketidakakuratan.Hari ini, diyakini bahwa gravitasi lengkungan ruang-satunya ruang: waktu, Anda dapat memperlambat dan bahkan menghentikan, tetapi kenyataannya adalah mengubah bentuk teori materi sementara belum dikonfirmasi.Tetapi karena persamaan Einstein klasik tidak menyediakan bahkan kesempatan bahwa daerah akan terus mempengaruhi materi pada medan magnet.
Semakin kita mengenal hukum gravitasi (gravitasi), ekspresi matematika yang dimiliki sebagai waktu Newton:
\ [F = γ \ frac [-1,2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]
bawahγ mengacu konstanta gravitasi (kadang-kadang simbol G), yang nilainya sama dengan 6,67545 × 10-11 m³ / (kg · s ²).
interaksi antara partikel elementer
kompleksitas yang luar biasa dari ruang di sekitar kita sebagian besar disebabkan jumlah tak terbatas partikel dasar.Antara mereka, ada juga berbagai interaksi pada level sekitar yang kita hanya bisa menebak.Namun, semua jenis interaksi partikel dasar di antara mereka sendiri sangat bervariasi dalam kekuatan.
paling kuat dari semua kekuatan dikenal mengikat komponen inti atom.Untuk memisahkan mereka, Anda perlu menghabiskan jumlah yang benar-benar kolosal energi.Seperti elektron, mereka "terikat" dengan kernel hanya interaksi elektromagnetik biasa.Untuk menghentikannya, kadang-kadang cukup energi yang muncul sebagai akibat dari reaksi kimia normal.Gravitasi (apa itu, Anda sudah tahu) dalam bentuk atom dan partikel subatom adalah jenis yang paling mudah interaksi.Medan gravitasi
dalam hal ini adalah sangat lemah sehingga sulit untuk membayangkan.Anehnya, tapi pergerakan benda-benda langit, yang berat badannya kadang-kadang mustahil untuk membayangkan, "ikuti" mereka.Semua ini dimungkinkan berkat dua fitur gravitasi, yang terutama diucapkan dalam kasus tubuh fisik besar:
- Tidak seperti gaya atom gravitasi tarik lebih terlihat pada jarak dari objek.Dengan demikian, gravitasi bumi terus di bidangnya, bahkan bulan, dan kekuatan yang sama dari orbit Jupiter mudah mendukung beberapa satelit, massa masing-masing yang sebanding dengan Bumi!
- Selain itu, selalu memastikan tarik antara objek, jarak, gaya ini melemah pada kecepatan rendah.Pembentukan
dari teori yang lebih atau kurang koheren gravitasi adalah relatif baru, dan itu adalah hasil dari berabad-abad pengamatan pergerakan planet-planet dan benda langit lainnya.Masalahnya dasarnya lebih mudah oleh fakta bahwa mereka semua bergerak dalam vakum, di mana tidak ada cukup interaksi lain yang mungkin.Galileo dan Kepler - astronom terkemuka dua waktu, pengamatan yang paling berharga telah membantu membuka jalan bagi penemuan-penemuan baru.
Tapi besar Isaac Newton mampu membangun teori pertama gravitasi, dan mengungkapkannya dalam pemetaan matematika.Itu hukum pertama gravitasi, matematika pemetaan yang diberikan di atas.
kesimpulan dari Newton dan beberapa pendahulunya
Tidak seperti fenomena fisik lainnya yang ada di dunia sekitar kita, gravitasi memanifestasikan dirinya selalu dan di mana-mana.Perlu dipahami bahwa istilah "gravitasi nol", yang sering terjadi di kalangan pseudo-ilmiah, itu tidak benar bahwa bahkan bobot di ruang angkasa tidak berarti bahwa seseorang atau sebuah pesawat ruang angkasa tidak tarik valid dari sebuah obyek yang masif.
Selain itu, semua badan materi memiliki berat tertentu, dinyatakan sebagai kekuatan yang diterapkan kepada mereka, dan percepatan yang dihasilkan oleh dampak.
demikian, gaya gravitasi sebanding dengan massa benda.Numerik, mereka dapat dinyatakan menerima produk dari massa dari kedua badan.Gaya ini secara ketat mematuhi kuadrat terbalik dari jarak tergantung antara objek.Semua interaksi lainnya sangat berbeda tergantung pada jarak antara dua benda.
Misa sebagai landasan
array obyek menjadi titik sangat kontroversial, yang dibangun sekitar seluruh teori modern gravitasi dan relativitas Einstein.Jika Anda ingat hukum kedua Newton, Anda mungkin tahu bahwa berat adalah fitur wajib badan materi fisik.Ini menunjukkan bagaimana objek akan berperilaku dalam kasus aplikasi gaya masing-masing, terlepas dari asal-usulnya.
Karena semua tubuh (menurut Newton) bila terkena kekuatan eksternal dipercepat, bahwa massa menentukan seberapa besar percepatan ini.Pertimbangkan contoh yang jelas.Bayangkan skuter dan bus, jika diterapkan kepada mereka efek yang sama persis, mereka mencapai tingkat yang berbeda untuk waktu yang tidak sama.Semua ini dijelaskan oleh teori gravitasi.
Apa hubungan berat badan dan gravitasi?
Berbicara tentang gravitasi, massa fenomena ini memainkan peran yang sama sekali berlawanan dengan yang dimainkannya dalam kaitannya dengan memaksa dan percepatan benda.Bahwa itu adalah sumber utama dari daya tarik.Jika anda melihat pada dua tubuh dan kekuatan yang mereka menarik benda ketiga, yang terletak pada jarak yang sama dari dua yang pertama, rasio kekuatan sama dengan rasio massa dari dua benda pertama.Dengan demikian, kekuatan menarik berbanding lurus dengan berat badan.
Jika kita mempertimbangkan hukum ketiga Newton, kita bisa pastikan ia mengatakan hal yang sama.Gaya gravitasi yang bekerja pada dua tubuh dibuang pada jarak yang sama dari sumber tarik secara langsung tergantung pada massa objek data.Dalam kehidupan sehari-hari kita berbicara tentang kekuatan yang tubuh tertarik ke permukaan planet, seperti judulnya.
meringkas.Dengan demikian, berat terkait erat dengan kekuatan dan akselerasi.Pada saat yang sama, itu menentukan kekuatan yang akan bertindak atas daya tarik tubuh.
Fitur percepatan tubuh dalam gravitasi bidang
dualitas ini menakjubkan adalah alasan bahwa dalam medan gravitasi yang sama percepatan benda sangat berbeda sama.Misalkan kita memiliki dua tubuh.Menetapkan salah satu dari mereka banyak untuk z, dan lain - Z. Kedua benda yang dilemparkan di tanah, di mana jatuh bebas.
Bagaimana rasio gaya gravitasi?Ini menunjukkan rumus matematika sederhana - z / Z.Berikut hanya mempercepat, mereka menerima sebagai hasil dari gaya gravitasi akan persis sama.Sederhananya, percepatan bahwa tubuh memiliki medan gravitasi tidak tergantung pada sifat-sifatnya.
Apa yang menentukan percepatan dalam kasus ini dijelaskan?
Itu tergantung hanya (!) Dari berat benda yang menciptakan bidang ini, serta sikap mereka.Peran ganda dari massa dan percepatan sama dengan badan-badan yang berbeda dalam medan gravitasi sudah ditemukan beberapa waktu lalu.Fenomena ini memiliki judul berikut: ". Prinsip kesetaraan"Istilah ini menekankan sekali lagi bahwa percepatan dan inersia sering setara (sampai batas tertentu, tentu saja).
tentang pentingnya nilai G
Dari kursus fisika sekolah, kita ingat bahwa percepatan gravitasi di permukaan planet kita (gravitasi bumi) adalah 10 m / sek.² (9,8 tentu saja, tetapi untuk kesederhanaan perhitungan nilai ini digunakan).Dengan demikian, tanpa memperhitungkan hambatan udara akun (pada ketinggian yang cukup besar ketika jarak dari kejadian), maka efeknya diperoleh ketika tubuh akan bertambah percepatan 10 m / detik.setiap detik.Jadi, sebuah buku yang telah jatuh dari lantai dua rumah, di akhir misinya akan bergerak pada kecepatan 30-40 m / s.Sederhananya, 10 m / s - ini adalah "kecepatan" gravitasi dalam bumi.
percepatan gravitasi dalam literatur fisika yang ditunjukkan oleh huruf «g».Karena bentuk bumi sampai batas tertentu lebih seperti sebuah mandarin, dari bola, nilai kuantitas ini tidak di semua daerah adalah sama.Dengan demikian, percepatan di kutub atas, dan di puncak gunung yang tinggi, menjadi lebih kecil.
Bahkan dalam industri pertambangan peran penting dimainkan oleh gravitasi.Fisika fenomena ini kadang-kadang menghemat banyak waktu.Jadi, ahli geologi sangat tertarik pada definisi sempurna tepat g, karena memungkinkan Anda untuk menjelajahi akurasi dan menemukan deposit mineral yang luar biasa.By the way, sepertinya rumus gravitasi, di mana kami memeriksa nilai berperan?Ini dia:
F = G x M1xM2 / R2
Catatan!Dalam hal ini, rumus menyiratkan gravitasi G «gravitasi konstan", makna yang telah kita berikan di atas.
Pada saat itu, Newton merumuskan prinsip-prinsip diucapkan di atas.Dia tahu, dan kesatuan dan universalitas gaya gravitasi, tapi semua aspek fenomena ini, dia tidak bisa menjelaskan.Kehormatan yang jatuh ke Albert Einstein, yang mampu menjelaskan prinsip kesetaraan.Itu saja umat manusia berutang pemahaman modern tentang sifat ruang-waktu.Teori
relativitas, karya Albert Einstein
Dalam waktu Isaac Newton percaya bahwa titik awal dapat direpresentasikan dalam bentuk beberapa tangguh "batang", dengan yang menentukan posisi tubuh dalam sistem koordinat spasial.Pada saat yang sama diasumsikan bahwa semua pengamat mencatat bahwa koordinat ini akan berada di ruang yang sama waktu.Pada tahun-tahun, situasi ini dianggap begitu jelas bahwa tidak ada upaya yang dilakukan untuk menantang atau melengkapi itu.Hal ini dapat dipahami, karena dalam planet kita ada penyimpangan dalam aturan tidak ada.
Einstein membuktikan bahwa keakuratan pengukuran akan sangat signifikan jika jam hipotetis bergerak kecepatan jauh lebih lambat dari cahaya.Sederhananya, jika salah satu pengamat bergerak lebih lambat dari kecepatan cahaya, akan mengikuti dua peristiwa, mereka terjadi baginya pada saat yang sama.Dengan demikian, untuk pengamat kedua?kecepatan yang adalah peristiwa yang sama atau lebih mungkin terjadi pada waktu yang berbeda.
Tapi gaya gravitasi yang terkait dengan teori relativitas?Mari kita membuka masalah ini secara rinci.Koneksi
antara relativitas dan gaya gravitasi
dalam beberapa tahun terakhir membuat sejumlah besar penemuan di bidang partikel subatomik.Sebuah keyakinan yang berkembang bahwa kita akan menemukan partikel akhir yang luar dunia kita tidak bisa hancur.Hal ini menjadi kebutuhan lebih mendesak untuk mengetahui bagaimana mempengaruhi "batu bata" kecil alam semesta kita adalah gaya dasar yang telah dibuka pada abad terakhir, dan bahkan lebih awal.Terutama menyedihkan bahwa sifat gravitasi belum dijelaskan.
Itulah sebabnya, setelah Einstein, yang mendirikan "ketidakmampuan" mekanika Newton klasik di daerah di bawah pertimbangan, para peneliti berfokus pada suatu pemikiran ulang data sebelumnya.Sebagian besar mengalami revisi dan gravitasi itu sendiri.Apa itu pada tingkat partikel subatomik?Apakah ia memiliki setidaknya beberapa nilai dalam dunia multi-dimensi yang menakjubkan ini?
solusi sederhana?
pertama banyak diasumsikan bahwa gravitasi perbedaan Newton dan teori relativitas dapat dijelaskan cukup sederhana analogi dari bidang elektrodinamika.Ini akan mungkin untuk menganggap bahwa medan gravitasi menyebar seperti medan magnet, maka dimungkinkan untuk menyatakan "mediator" dalam interaksi benda langit, menjelaskan banyak inkonsistensi yang lama dan teori baru.Faktanya adalah bahwa maka akan dianggap pasukan kecepatan propagasi relatif ringan secara signifikan lebih rendah.Sejak gravitasi dan waktu terikat?
Pada prinsipnya, Einstein sendiri nyaris membangun teori relativitas didasarkan pada pandangan seperti itu, itu hanya satu hal dicegah niatnya.Tak satu pun dari para ilmuwan dari waktu yang tidak memiliki informasi apapun sama sekali yang akan bisa membantu menentukan "kecepatan" gravitasi.Tapi ada banyak informasi yang berkaitan dengan gerakan massa yang besar.Seperti yang Anda tahu, mereka hanya melakukan adalah sumber yang diakui dari medan gravitasi yang kuat.
kecepatan besar sangat mempengaruhi berat badan, dan itu tidak seperti kecepatan interaksi dan biaya.Semakin tinggi kecepatan, semakin besar berat.Masalahnya adalah bahwa yang terakhir secara otomatis akan menjadi terbatas jika kecepatan gerak cahaya atau lebih besar.Jadi Einstein menyimpulkan bahwa tidak ada gravitasi, dan bidang tensor untuk menjelaskan yang harus digunakan jauh lebih bervariasi.
pengikut-Nya sampai pada kesimpulan bahwa gravitasi dan praktis tidak terkait.Fakta bahwa bidang tensor sangat ini dapat bertindak atas ruang, tetapi pada saat dampak tidak bisa.Namun, fisikawan brilian Stephen Hawking modernitas ada sudut pandang yang lain.Tapi itu cerita lain ...
