menneskeheten siden antikken for å tenke på hvordan verden er ordnet.Hvorfor er gresset vokser, hvorfor solen skinner, hvorfor kan vi ikke fly ... Den sistnevnte, forresten, er alltid spesielt interessert i mennesker.Vi vet nå at årsaken til alt - gravitasjon.Hva er det og hvorfor dette fenomenet er så viktig på omfanget av universet, vurderer vi i dag.
Introduksjon
Forskerne fant at alle massive legemer oppleve en gjensidig tiltrekning til hverandre.Senere viste det seg at denne mystiske kraften forårsaker bevegelsen av himmellegemene og deres stadige baner.Det samme gravitasjonsteori formulert av Isaac Newton et geni som hypotese forhåndsbestemt utvikling av fysikk i mange århundrer framover.Han utviklet og fortsatte (riktignok i en helt annen retning) er den vitenskapsmannen Albert Einstein - er en av de største tenkere av forrige århundre.
I århundrer har forskere observert tiltrekningen, prøver å forstå og måle den.Til slutt, i de siste tiårene er til tjeneste for menneskeheten (i en viss forstand, selvfølgelig), og med slikt som gravitasjon.Hva er det, hva er definisjonen av dette begrepet i moderne vitenskap?
vitenskapelig definisjon
Hvis du studere verkene av gamle tenkere, er det mulig å finne ut at det latinske ordet «tyngde» betyr "byrden", "attraksjon".I dag har forskere kalt universell og permanent samspill mellom materielle organer.Hvis denne kraften er relativt svak, og fungerer bare på objekter som beveger seg mye saktere lysets hastighet, er det aktuelt for dem Newtons teori.Hvis det ikke er tilfelle, bør du bruke resultatene av Einstein.
Utgangspunktet: Foreløpig er innholdet av tyngdekraften ikke fullt ut forstått i prinsippet.Hva er det, er vi ikke ennå fullt til stede.
teorier om Newton og Einstein
Ifølge den klassiske læren om Isaac Newton, alle legemer tiltrekker hverandre med en kraft direkte proporsjonal med deres masse, er omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden som ligger mellom dem.Einstein hevdet at tiltrekningen mellom objekter er vist i tilfellet med krumningen av rom og tid (og krumningen på plass er bare mulig hvis den har den saks skyld).
trodde dette var veldig dyp, men moderne forskning har vist henne noen unøyaktighet.I dag er det antatt at gravitasjon bøyer plass bare plass: tid, kan du bremse ned og stoppe, men realiteten er å endre formen på en midlertidig sak teorien har ikke blitt bekreftet.Men fordi klassisk Einsteins ligning gir ikke engang en sjanse for at området vil fortsette å påvirke materiale på et magnetisk felt.
Jo mer vi vet tyngdeloven (tyngdekraft), den matematiske uttrykk som eies som tiden Newton:
\ [F = γ \ frac [-1,2] {M_1 m_2} {r ^ 2} \]
Underγ refererer til gravitasjonskonstanten (noen ganger symbolet G), hvis verdi er lik 6,67545 x 10-11 m³ / (kg · s²).
interaksjon mellom elementærpartikler
utrolig kompleksitet av plassen rundt oss er i stor grad skyldes et uendelig antall elementærpartikler.Mellom dem, er det også ulike interaksjoner på disse nivåene om hvilke kan vi bare gjette.Men alle typer interaksjoner mellom elementærpartikler seg imellom varierer sterkt i styrke.
mektigste av alle kjente krefter binde komponentene i atomkjernen.For å skille dem, må du bruke en virkelig kolossal mengde energi.Når elektronene, er de "bundet" til kjernen bare vanlig elektromagnetisk interaksjon.For å stoppe det, noen ganger ganske den energi som fremkommer som et resultat av den normale kjemiske reaksjon.Gravity er (hva det er, du allerede vet) i form av atomer og subatomære partikler er den enkleste form for interaksjon.
gravitasjonsfelt i dette tilfellet er så svak at det er vanskelig å forestille seg.Merkelig nok, men bevegelsen av himmellegemene, som har vekt noen ganger umulig å forestille seg, "følge" dem.Alt dette er mulig takket være to funksjoner av tyngdekraften, som er særlig uttalt i tilfelle av store fysiske legemer:
- motsetning atomic force gravitasjonen mer merkbar i en avstand fra objektet.Dermed holder jordas gravitasjon i sitt felt, selv månen, og en tilsvarende styrke på Jupiters bane støtter lett flere satellitter, er massen av hver av disse kan sammenlignes med jorden!
- Videre sikrer det alltid tiltrekningen mellom objekter, avstand, denne kraften er svekket ved lav hastighet.
dannelsen av en mer eller mindre sammenhengende teori om tyngdekraften er relativt ny, og det er et resultat av århundrer med observasjon av bevegelse av planetene og andre himmellegemer.Problemet vesentlig lettere ved det faktum at de alle beveger seg i et vakuum, der det er ganske enkelt ingen andre mulige interaksjoner.Galileo og Kepler - To fremtredende astronom av tiden, har sine mest verdifulle observasjoner bidratt til å bane vei for nye funn.
Men den store Isaac Newton var i stand til å etablere det første gravitasjonsteori, og uttrykke det på matematisk kartlegging.Det var det første lov av gravitasjon, matematisk kartlegging av disse er gitt ovenfor.
konklusjonene fra Newton og noen av hans forgjengere
motsetning til andre fysiske fenomener som eksisterer i verden rundt oss, manifesterer gravitasjon seg alltid og overalt.Det skal forstås at uttrykket "null gravitasjon", som ofte forekommer i pseudo-vitenskapelige kretser, er det ikke riktig at selv vektløshet på plass betyr ikke at en person eller et romfartøy er ikke gyldig tiltrekning av en massiv gjenstand.
I tillegg har alle materiallegemene har en viss vekt, uttrykt som en kraft som ble påført dem, og akselerasjonen som produseres av effekten.
er således tyngdekraften proporsjonal med massen av objekter.Numerisk, kan de uttrykkes som mottar et produkt av massene av begge legemene.Denne styrken er strengt adlyder den inverse kvadratet av avstanden avhengig mellom stedene.All annen interaksjon ganske forskjellig avhengig av avstanden mellom de to organene.
Mass som en hjørnestein i
rekke gjenstander ble spesielt kontroversielt punkt, som er bygget rundt hele den moderne teori om gravitasjon og Einsteins relativitetsteori.Hvis du husker Newtons andre lov, har du sannsynligvis vet at vekten er et obligatorisk trekk ved enhver fysisk materiell kropp.Den viser hvordan objektet vil oppføre seg ved bruk av kraft på denne, uansett dens opprinnelse.
Ettersom alle legemet (i henhold til Newton) når det utsettes for en ytre kraft akselerert, at massen bestemmer hvor stor er denne akselerasjon.Vurdere et klart eksempel.Tenk deg en scooter og en buss, hvis brukt på dem akkurat den samme effekten, de nådde ulike priser for ulik tid.Alt dette er forklart av teorien om gravitasjon.
Hva er forholdet mellom vekt og tyngdekraften?
sett av tyngdekraften, massen av dette fenomen spiller en rolle helt motsatt av den som det spiller i forhold til kraft og akselerasjon av objektet.At det er den primære kilde til attraksjon.Hvis du tar en titt på de to kropper og styrken som de tiltrekker seg et tredje objekt, som ligger i samme avstand fra de to første, er forholdet mellom krefter lik forholdet av massene av de to første stedene.Således, er tiltrekningskraften direkte proporsjonal med kroppsvekt.
Hvis vi tenker Newtons tredje lov, kan vi sørge for at det står akkurat det samme.Gravitasjonskraften som virker på de to organene avhendes på en lik avstand fra kilde til attraksjon er direkte avhengig av massen av dataobjekter.I hverdagen er det snakk om den kraften som en kropp er tiltrukket til overflaten av planeten, som tittelen.
oppsummere.Således er vekten nært knyttet til kraft og akselerasjon.På samme tid, bestemmer den kraft som vil virke på kroppen tiltrekning.
Funksjoner akselerasjon av organer i et gravitasjonsfelt
Denne fantastiske dualiteten er grunnen til at det i samme gravitasjonsfelt akselerasjon ganske forskjellige objekter er lik.Anta at vi har to kropper.Tildele en av dem mye til z, og en annen - Z. Begge gjenstander blir kastet på bakken, der fritt fall.
Hvordan er forholdet mellom tyngdekraften?Det viser en enkel matematisk formel - z / Z.Her er bare akselerering, får de som følge av tyngdekraften vil være nøyaktig den samme.Enkelt sagt, akselerasjonen at kroppen har en gravitasjonsfelt er ikke avhengig av dens egenskaper.
Hva bestemmer akselerasjonen i det tilfelle som er beskrevet?
Det avhenger kun (!) Av vekten av gjenstandene som skaper dette feltet, så vel som deres innstilling.Den doble rolle masse og akselerasjon lik ulike organer i et gravitasjonsfelt allerede oppdaget for en tid siden.Disse fenomenene har følgende tittel: ". Prinsippet om likeverdighet"Dette begrepet understreker igjen at akselerasjon og treghet ofte ekvivalent (til en viss grad, selvfølgelig).
om viktigheten av verdien av G
Fra skolen fysikk selvfølgelig, husker vi at akselerasjonen av tyngdekraften på overflaten av planeten vår (jordas gravitasjon) er 10 m / sek.² (9.8 selvfølgelig, men for enkelhet i beregningene denne verdien brukes).Således, uten å ta hensyn til luftmotstanden (på en betydelig høyde når avstanden innfalls), da effekten som oppnås når kroppen blir inkrementert akselerasjon på 10 m / sek.hvert sekund.I så fall vil en bok som har falt fra andre etasje av huset, på slutten av sin misjon å bevege seg med en fart på 30-40 m / s.Enkelt sagt, 10 m / s - dette er "speed" av tyngdekraften i jorden.
akselerasjonen på grunn av gravitasjon i fysikken litteraturen angitt med bokstaven «g».Siden formen av jorden til en viss grad mer som en mandarin, enn ballen, er verdien av denne mengde ikke i alle sine områder er den samme.Således, akselerasjonen ved polene ovenfor, og på toppen av høye fjell, blir det mindre.
Selv i gruveindustrien en betydelig rolle spilles av tyngdekraften.Fysikken i dette fenomenet noen ganger sparer mye tid.Så, geologer er spesielt interessert i en helt presis definisjon av g, fordi det tillater deg å utforske eksepsjonell presisjon og finne mineralforekomster.Forresten, ser det ut formelen for gravitasjon, som undersøkte vi verdien spiller en rolle?Her er det:
F = G x M1xM2 / R2
Merk!I dette tilfelle innebærer formelen tyngdekraften G «gravitasjonskonstanten" hvis betydning som vi allerede gitt ovenfor.
På den tiden Newton formulerte prinsippene som anerkjennes over.Han visste, og enhet og universalitet gravitasjonskraft, men alle aspekter av dette fenomenet, han kunne ikke beskrive.Som ære falt til Albert Einstein, som var i stand til å forklare prinsippet om likeverdighet.Det er det menneskeheten skylder den moderne forståelse av naturen av rom-tid kontinuum.
relativitetsteorien, Albert Einstein arbeid
I tiden av Isaac Newton antas at startpunktet kan representeres i form av noen vanskelige "stenger", der bestemmer posisjonen av legemet i den romlige koordinatsystem.På samme tid ble det antatt at alle observatører merke til at disse koordinatene vil være i det samme tidsrom.I disse årene, var dette situasjonen ansett som så åpenbart at ingen forsøk ble gjort for å utfordre eller komplettere den.Dette er forståelig, fordi i løpet av vår planet ingen avvik i regelen ikke.
Einstein beviste at nøyaktigheten av målingen kan være veldig viktig hvis en hypotetisk klokke beveger seg mye lavere hastighet av lys.Enkelt sagt, hvis en observatør å bevege langsommere enn lysets hastighet, vil følge de to hendelsene, de skjer for ham samtidig.Følgelig, for den andre observatør?hvis hastigheten er de samme eller flere hendelser kan oppstå på ulike tidspunkter.
Men tyngdekraften knyttet til relativitetsteorien?La oss åpne saken i detalj.
sammenheng mellom relativitet og gravitasjonskrefter
de siste årene gjort en enorm rekke funn i feltet av subatomære partikler.En voksende overbevisning om at vi er i ferd med å finne den endelige partikkel utover som vår verden ikke kan knuses.Det blir mer insisterende behov for å vite hvordan påvirker de små "murstein" av vårt univers er fundamentale kreftene som har blitt åpnet i forrige århundre, og enda tidligere.Spesielt trist at selve innholdet av tyngdekraften ikke har blitt forklart.
Det er derfor, etter Einstein, som etablerte "inhabilitet" av klassisk Newtonsk mekanikk i området under vurdering, fokuserte forskerne på en fullstendig gjennomtenkning av tidligere data.Hovedsak gjennomgått revisjon og tyngdekraften selv.Hva det er på nivå med subatomære partikler?Betyr det har minst noen verdi i dette fantastiske multidimensjonal verden?
enkel løsning?
første mange antok at avviket Newtons gravitasjon og relativitetsteorien kan forklares ganske enkelt en analogi fra feltet av elektromagnetisme.Det vil være mulig å anta at gravitasjonsfeltet sprer seg som et magnetfelt, så er det mulig å erklære en "mellommann" i interaksjoner av himmellegemer, forklarer de mange uoverensstemmelser i den gamle og den nye teorien.Faktum er at da ville det bli vurdert i forhold forplantningshastighet styrker var betydelig lavere lys.Siden tyngdekraften og tid bundet?
I prinsippet Einstein selv nesten fikk til å bygge en relativistisk teori er basert på slike synspunkter, det er bare én ting hindret hans intensjoner.Ingen av forskerne på den tiden ikke hadde noen informasjon i det hele tatt som ville kunne bidra til å bestemme "speed" av tyngdekraften.Men det var mye informasjon knyttet til bevegelse av store masser.Som du vet, de bare gjorde er en anerkjent kilde til en kraftig gravitasjonsfelt.
Stor fart i stor grad påvirke kroppsvekt, og det gjorde ikke liker samspillet hastighet og kostnad.Jo høyere hastighet, desto større vekt.Problemet er at den sistnevnte automatisk ville bli uendelig hvis bevegelsen lyshastigheten eller høyere.Slik Einstein konkluderte med at det ikke er noen tyngdekraft, og tensoren feltet for å beskrive som skal brukes mye mer variabel.
Hans tilhengere kom til den konklusjon at tyngdekraften og praktisk talt ikke i slekt.Det faktum at dette meget tensor feltet kan virke på plass, men ved tidspunktet for virkningen ikke kan.Men det er strålende fysikeren Stephen Hawking modernitet et annet synspunkt.Men det er en annen historie ...
