a humanidade desde os tempos antigos para pensar sobre como o mundo é organizado.Porque é que a grama cresce, por que o sol brilha, por que não podemos voar ... Este último, aliás, é sempre particularmente interessado nas pessoas.Sabemos agora que a causa de tudo - gravidade.O que é e por que esse fenômeno é tão importante na escala do universo, estamos revendo hoje.
Introdução
Os pesquisadores descobriram que todos os corpos maciços experimentar uma atração mútua entre si.Mais tarde descobriu-se que essa força misteriosa faz com que o movimento dos corpos celestes e suas órbitas constantes.A mesma teoria da gravitação formulada por Isaac Newton um gênio cuja hipótese pré-determinada o desenvolvimento da física por muitos séculos para vir.Ele desenvolveu e continuou (embora em uma direção completamente diferente) é o cientista Albert Einstein - é uma das maiores mentes do século passado.
Durante séculos, os cientistas observaram a atração, tentando entender e medir.Finalmente, nas últimas décadas está a serviço da humanidade (em certo sentido, é claro), mesmo tal coisa como a gravidade.O que é, o que é a definição deste termo na ciência moderna?
definição científica
Se você estudar as obras de pensadores antigos, é possível descobrir que a palavra latina «seriedade» significa "fardo", "atração".Hoje, os cientistas têm chamado a interação universal e permanente entre os corpos materiais.Se essa força é relativamente fraca, e age apenas em objetos que estão se movendo muito mais lenta velocidade da luz, que lhes é aplicável a teoria de Newton.Se não for o caso, você deve usar os resultados de Einstein.
Outset: Atualmente, a natureza da gravidade não é totalmente compreendida, em princípio.O que é, ainda não estamos totalmente presente.Teorias
de Newton e Einstein
De acordo com a doutrina clássica de Isaac Newton, todos os corpos se atraem com uma força diretamente proporcional à sua massa, é inversamente proporcional ao quadrado da distância que existe entre eles.Einstein argumentou que a atracção entre objectos é mostrado, no caso de a curvatura do espaço e do tempo (e a curvatura do espaço é possível apenas se ele tem o efeito).
pensei que este era muito profundo, mas a pesquisa moderna mostrou-lhe alguma imprecisão.Hoje, acredita-se que a gravidade curva o espaço único espaço: tempo, você pode retardar e até parar, mas a realidade está mudando a forma de uma teoria da matéria temporária não foi confirmada.Mas porque equação de Einstein clássico não fornece sequer uma chance de que a área vai continuar a afetar a matéria em um campo magnético.
Quanto mais conhecemos a lei da gravidade (gravidade), a expressão matemática de que é de propriedade como tempo de Newton:
\ [F = γ \ frac [-1,2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]
Underγ refere-se à constante gravitacional (por vezes, o símbolo L), cujo valor é igual a 6,67545 × 10-11 m³ / (kg · s²).Interação
entre partículas elementares
incrível complexidade do espaço que nos rodeia é em grande parte devido a um número infinito de partículas elementares.Entre eles, há também várias interações nesses níveis sobre o qual só podemos adivinhar.No entanto, todos os tipos de interações das partículas elementares entre si variam muito em força.
mais poderosa de todas as forças conhecidas ligar os componentes do núcleo atômico.Para separá-los, você precisa de gastar uma quantidade verdadeiramente colossal de energia.Como os elétrons, eles são "amarrado" ao kernel única interação eletromagnética comum.Para pará-lo, por vezes, bastante a energia que aparece como resultado da reação química normal.A gravidade é (o que é, você já sabe) na forma de átomos e partículas subatômicas é o tipo mais fácil de interação.
campo gravitacional neste caso é tão fraco que é difícil de imaginar.Estranhamente, mas o movimento dos corpos celestes, cujo peso por vezes, impossível de imaginar, "seguir" aqueles.Tudo isto é possível graças a duas características de gravidade, que são particularmente pronunciadas no caso de grandes corpos físicos:
- Ao contrário de força atômica atração gravitacional mais visíveis a uma distância do objeto.Assim, a gravidade da Terra mantém em seu campo, mesmo a lua, e uma força similar da órbita de Júpiter suporta facilmente múltiplos satélites, a massa de cada um dos quais é comparável à da Terra!
- Além disso, sempre que assegura a atracção entre objectos, a distância, esta força é enfraquecida a baixa velocidade.Formação
de uma teoria da gravidade mais ou menos coerente é relativamente recente, e é o resultado de séculos de observação do movimento dos planetas e outros corpos celestes.O problema essencialmente mais fácil pelo fato de que todos eles se movem em um vácuo, onde simplesmente não há outros possíveis interacções.Galileu e Kepler - dois astrônomo proeminente do tempo, as suas observações mais valiosas ajudaram a pavimentar o caminho para novas descobertas.
Mas o grande Isaac Newton foi capaz de estabelecer a primeira teoria da gravidade, e expressá-lo no mapeamento matemático.Foi a primeira lei da gravitação, matemática mapeamento do que é dado acima.Conclusões
de Newton e alguns de seus antecessores
Ao contrário de outros fenômenos físicos que existem no mundo em torno de nós, a gravidade se manifesta sempre e em toda parte.Deve ser entendido que o termo "gravidade zero", que ocorre muitas vezes nos círculos pseudo-científicas, não é correcto que até mesmo a ausência de gravidade no espaço, não significa que uma pessoa ou uma nave espacial não é atração válido de um objeto de grande massa.
Além disso, todos os corpos materiais têm um certo peso, expressa como uma força que foi aplicada a elas, e a aceleração produzido pelo impacto.
Assim, a força da gravidade é proporcional à massa de objectos.Numericamente, que pode ser expressa que recebe o produto de massas de ambos os corpos.Esta força é obedece estritamente o inverso do quadrado da distância, dependendo entre os objetos.Todas as outras interacções bastante diferentes, dependendo da distância entre os dois corpos.
Missa como uma pedra angular da
matriz de objetos tornou-se ponto particularmente controverso, que é construído em torno de toda a moderna teoria da gravitação e relatividade de Einstein.Se bem se lembram a segunda lei de Newton, você provavelmente sabe que o peso é uma característica obrigatória de qualquer corpo material físico.Ele mostra como o objeto irá se comportar em caso de aplicação da mesma força, independentemente da sua origem.
Uma vez que todo o corpo (de acordo com Newton) quando exposta a uma força externa acelerado, que determina a massa de quão grande é esta aceleração.Considere um exemplo claro.Imagine uma scooter e um ônibus, se aplicada a eles exatamente o mesmo efeito, chegaram a taxas diferentes para tempo desigual.Tudo isso é explicado pela teoria da gravitação.
Qual é a relação do peso e da gravidade?
Falando de gravidade, a massa deste fenómeno desempenha um papel completamente oposto ao que desempenha em relação à força e à aceleração do objecto.Que é a principal fonte de atração.Se você der uma olhada nos dois corpos e da força com que eles atraem um terceiro objeto, que está localizado a distâncias iguais os dois primeiros, a relação de forças é igual à razão das massas dos dois primeiros objetos.Assim, a força de atracção é directamente proporcional ao peso do corpo.
Se considerarmos a terceira lei de Newton, podemos ter certeza de que diz exatamente a mesma coisa.A força gravitacional que atua sobre os dois corpos dispostos a uma distância igual a partir da fonte de atração é diretamente dependente da massa de objetos de dados.Na vida cotidiana nós estamos falando sobre a força com que um corpo é atraído para a superfície do planeta, como o próprio título.
resumir.Assim, o peso está intimamente ligada à potência e aceleração.Ao mesmo tempo, ele determina a força que vai actuar sobre a atracção corpo.
Características aceleração dos corpos em um campo gravitacional
Esta dualidade incrível é a razão que no mesmo campo gravitacional de aceleração bastante diferentes objetos são iguais.Suponha que temos dois corpos.Atribuir um deles muito para z, e outro - Ambos os objetos Z. são jogados no chão, onde a queda livre.
Como é a razão entre a força de gravidade?Ele mostra uma fórmula matemática simples - z / Z.Aqui estão apenas acelerando, eles recebem como resultado da força da gravidade será exatamente o mesmo.Simplificando, a aceleração que o corpo tem um campo gravitacional não depende de suas propriedades.
O que determina a aceleração no caso descrito?
Depende somente (!) Do peso dos objectos que criam neste campo, bem como a sua atitude.A dupla função da massa e aceleração igual corpos diferentes em um campo gravitacional já descobriu há algum tempo.Esses fenômenos têm o seguinte título: ". O princípio da equivalência"Este termo salienta uma vez mais que a aceleração inércia e frequentemente equivalente (até um certo ponto, é claro).
sobre a importância de o valor de G
Do curso de física da escola, lembramos que a aceleração da gravidade na superfície de nosso planeta (a gravidade da Terra) é de 10 m / sek.² (9.8 claro, mas pela simplicidade dos cálculos, este valor é usado).Deste modo, sem ter em conta a resistência de ar (a uma altura substancial, quando a distância de incidência), então o efeito obtido quando o corpo é incrementado de aceleração de 10 m / seg.cada segundo.Assim, um livro que caiu do segundo andar da casa, no final de sua missão estará se movendo a uma velocidade de 30-40 m / s.Simplificando, 10 m / s - esta é a "velocidade" de gravidade dentro da Terra.Aceleração
devido à gravidade na literatura física indicada pela letra «g».Uma vez que a forma da Terra, em certa medida mais como um mandarino, do que a bola, o valor desta quantidade não é em todas as suas áreas é a mesma.Assim, a aceleração nos pólos acima, e nos topos das montanhas altas, torna-se menor.
Mesmo na indústria de mineração um papel importante é desempenhado por gravidade.A física deste fenômeno, por vezes, economiza muito tempo.Então, os geólogos estão particularmente interessados em uma definição perfeitamente precisa de g, porque permite-lhe explorar as jazidas de precisão e encontrar excepcionais.By the way, parece que a fórmula da gravitação, em que examinamos o valor desempenha um papel?Aqui está:
F = G x M1xM2 / R2
Note!Neste caso, a fórmula implica gravidade G «constante gravitacional", cujo significado já dado acima.
Na época, Newton formulou os princípios enunciados acima.Ele sabia, e a unidade ea universalidade da força gravitacional, mas todos os aspectos deste fenómeno, que não podia descrever.Essa honra caiu para Albert Einstein, que foi capaz de explicar o princípio da equivalência.É isso a humanidade deve a compreensão moderna da natureza do continuum espaço-tempo.Teoria
de relatividade, trabalho de Albert Einstein
No tempo de Isaac Newton acreditava que o ponto de partida pode ser representada sob a forma de alguns "varetas" duros, pelo que determina a posição do corpo no sistema de coordenadas espaciais.Ao mesmo tempo, admitiu-se que todos os observadores em atenção que estas coordenadas irão estar no mesmo espaço de tempo.Naqueles anos, esta situação foi considerada tão óbvia que não foi feita nenhuma tentativa de desafiar ou complementá-lo.Isso é compreensível, porque dentro de nosso planeta nenhum desvio na nenhuma regra.
Einstein provou que a precisão da medição seria realmente significativo se um relógio hipotético está se movendo velocidade muito mais lenta da luz.Simplificando, se um observador em movimento mais lento do que a velocidade da luz, siga os dois eventos, eles acontecem para ele ao mesmo tempo.Por conseguinte, para o segundo observador?cuja velocidade é o mesmo ou mais eventos podem ocorrer em diferentes momentos.
Mas a força da gravidade relacionados com a teoria da relatividade?Abramos a questão em detalhe.Conexão
entre a relatividade e forças gravitacionais
nos últimos anos fez um grande número de descobertas no campo das partículas subatômicas.A convicção crescente de que estamos prestes a encontrar a partícula final, para além do qual o nosso mundo não pode ser esmagado.Torna-se mais insistente necessidade de saber como afectar os pequenos "tijolos" do nosso universo são forças fundamentais que foram abertas no século passado, e até mesmo antes.Especialmente triste que a própria natureza da gravidade ainda não foi explicado.
É por isso que, depois de Einstein, que estabeleceu a "incapacidade" da mecânica newtoniana clássica na área em questão, os pesquisadores se concentraram em uma reformulação completa dos dados anteriores.Em grande parte submetido a revisão ea própria gravidade.O que é isso no nível das partículas subatômicas?Será que ela tem pelo menos algum valor neste mundo multi-dimensional incrível?
solução simples?
primeiro muitos acham que a gravitação a discrepância de Newton e da teoria da relatividade pode ser explicado simplesmente uma analogia do campo da eletrodinâmica.Seria possível supor que o campo gravitacional se espalha como um campo magnético, então é possível declarar um "mediador" nas interações dos corpos celestes, explicando as muitas inconsistências da velha e da nova teoria.O fato é que as forças de velocidade de propagação do parente, então ele seria considerado foram significativamente mais baixos de luz.Desde gravidade e do tempo ligado?
Em princípio, o próprio Einstein quase conseguiu construir uma teoria relativista é baseado em tais pontos de vista, isso é apenas uma coisa impediu as suas intenções.Nenhum dos cientistas da época não tinha qualquer tipo de informação que poderia ajudar a determinar a "velocidade" de gravidade.Mas havia um monte de informações relacionadas com a movimentação de grandes massas.Como você sabe, eles só fizeram é uma fonte reconhecida de um poderoso campo gravitacional.
velocidade Grande afetar significativamente o peso corporal, e ele não gostou da velocidade de interação e de carga.Quanto maior a velocidade, quanto maior o peso.O problema é que o último é automaticamente se tornaria infinita, se a velocidade de movimento da luz ou maior.Então Einstein concluiu que não há gravidade, e campo tensor para descrever o que deve ser usado muito mais variável.
Seus seguidores chegaram à conclusão de que a gravidade e praticamente não relacionados.O fato de que este campo tensor muito pode agir no espaço, mas no momento do impacto não pode.No entanto, o brilhante físico Stephen Hawking modernidade há um outro ponto de vista.Mas isso é outra história ...
