प्राचीन काल से, मानव जाति ने इस बारे में सोचा है कि कैसे दुनिया. घास क्यों उगती है, सूरज क्यों चमकता है, हम क्यों नहीं उड़ सकते ... वैसे, उत्तरार्द्ध हमेशा लोगों के लिए विशेष रुचि का रहा है। अब हम जानते हैं कि हर चीज का कारण गुरुत्वाकर्षण है। यह क्या है, और ब्रह्मांड के पैमाने पर यह घटना इतनी महत्वपूर्ण क्यों है, हम आज विचार करेंगे।

परिचय

वैज्ञानिकों ने पाया है कि सभी विशाल पिंड एक-दूसरे के प्रति परस्पर आकर्षण का अनुभव करते हैं। इसके बाद, यह पता चला कि यह रहस्यमय शक्ति भी आंदोलन को निर्धारित करती है खगोलीय पिंडउनकी निरंतर कक्षाओं में। गुरुत्वाकर्षण का एक ही सिद्धांत एक प्रतिभा द्वारा तैयार किया गया था जिसकी परिकल्पना आने वाली कई शताब्दियों के लिए भौतिकी के विकास को पूर्व निर्धारित करती थी। विकसित और जारी रखा (यद्यपि पूरी तरह से अलग दिशा में) यह शिक्षण अल्बर्ट आइंस्टीन था - पिछली शताब्दी के महानतम दिमागों में से एक।

सदियों से, वैज्ञानिकों ने गुरुत्वाकर्षण को देखा है, इसे समझने और मापने की कोशिश कर रहा है। अंत में, पिछले कुछ दशकों में, गुरुत्वाकर्षण जैसी घटना को भी मानव जाति की सेवा में रखा गया है (एक निश्चित अर्थ में, निश्चित रूप से)। यह क्या है, आधुनिक विज्ञान में विचाराधीन शब्द की परिभाषा क्या है?

वैज्ञानिक परिभाषा

यदि आप प्राचीन विचारकों के कार्यों का अध्ययन करते हैं, तो आप पा सकते हैं कि लैटिन शब्द "ग्रेविटास" का अर्थ "गुरुत्वाकर्षण", "आकर्षण" है। आज, वैज्ञानिक भौतिक निकायों के बीच सार्वभौमिक और निरंतर संपर्क को कहते हैं। यदि यह बल अपेक्षाकृत कमजोर है और केवल उन वस्तुओं पर कार्य करता है जो बहुत अधिक धीमी गति से चलती हैं, तो न्यूटन का सिद्धांत उन पर लागू होता है। यदि मामला इसके विपरीत है, तो आइंस्टीन के निष्कर्षों का उपयोग किया जाना चाहिए।

आइए तुरंत आरक्षण करें: वर्तमान में, गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति का सिद्धांत रूप में पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है। यह क्या है, हम अभी भी पूरी तरह से समझ नहीं पाए हैं।

न्यूटन और आइंस्टीन के सिद्धांत

आइजैक न्यूटन की शास्त्रीय शिक्षा के अनुसार, सभी पिंड एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं जो उनके द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होते हैं, उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। दूसरी ओर, आइंस्टीन ने तर्क दिया कि वस्तुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष और समय की वक्रता के मामले में प्रकट होता है (और अंतरिक्ष की वक्रता केवल तभी संभव है जब उसमें पदार्थ हो)।

यह विचार बहुत गहरा था, लेकिन आधुनिक शोधकुछ अशुद्धि साबित करें। आज यह माना जाता है कि अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण केवल अंतरिक्ष को मोड़ता है: समय को धीमा किया जा सकता है और रोका भी जा सकता है, लेकिन अस्थायी पदार्थ के आकार को बदलने की वास्तविकता की सैद्धांतिक रूप से पुष्टि नहीं की गई है। इसलिए, शास्त्रीय आइंस्टीन समीकरण एक मौका भी प्रदान नहीं करता है कि अंतरिक्ष पदार्थ और उभरते चुंबकीय क्षेत्र को प्रभावित करना जारी रखेगा।

अधिक हद तक, गुरुत्वाकर्षण के नियम (सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण) को जाना जाता है, जिसकी गणितीय अभिव्यक्ति ठीक न्यूटन से संबंधित है:

\[ F = γ \frac[-1.2](m_1 m_2)(r^2) \]

γ के तहत गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक (कभी-कभी प्रतीक G का उपयोग किया जाता है) को समझा जाता है, जिसका मान 6.67545 × 10−11 m³ / (kg s²) होता है।

प्राथमिक कणों के बीच बातचीत

हमारे आस-पास के स्थान की अविश्वसनीय जटिलता काफी हद तक की अनंत संख्या के कारण है प्राथमिक कण. उनके बीच भी हैं विभिन्न बातचीतस्तरों पर हम केवल अनुमान लगा सकते हैं। हालांकि, आपस में प्राथमिक कणों की सभी प्रकार की बातचीत उनकी ताकत में काफी भिन्न होती है।

हमारे लिए ज्ञात सभी बलों में सबसे शक्तिशाली घटकों को एक साथ बांधता है परमाणु नाभिक. उन्हें अलग करने के लिए, आपको वास्तव में भारी मात्रा में ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता है। इलेक्ट्रॉनों के लिए, वे केवल सामान्य लोगों द्वारा नाभिक से "संलग्न" होते हैं। इसे रोकने के लिए, कभी-कभी ऊर्जा जो सबसे सामान्य के परिणामस्वरूप दिखाई देती है रासायनिक प्रतिक्रिया. परमाणुओं और उप-परमाणु कणों के प्रकार में गुरुत्वाकर्षण (यह क्या है, आप पहले से ही जानते हैं) सबसे आसान प्रकार की बातचीत है।

इस मामले में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना कमजोर है कि इसकी कल्पना करना मुश्किल है। अजीब तरह से पर्याप्त है, लेकिन यह वे हैं जो आकाशीय पिंडों की गति का "अनुसरण" करते हैं, जिनके द्रव्यमान की कभी-कभी कल्पना करना असंभव होता है। यह सब गुरुत्वाकर्षण की दो विशेषताओं के कारण संभव है, जो विशेष रूप से बड़े भौतिक निकायों के मामले में स्पष्ट हैं:

• परमाणु के विपरीत, यह वस्तु से दूरी पर अधिक ध्यान देने योग्य है। तो, पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण चंद्रमा को भी अपने क्षेत्र में रखता है, और बृहस्पति का समान बल एक साथ कई उपग्रहों की कक्षाओं का आसानी से समर्थन करता है, जिनमें से प्रत्येक का द्रव्यमान पृथ्वी के बराबर है!
• इसके अलावा, यह हमेशा वस्तुओं के बीच आकर्षण प्रदान करता है, और दूरी के साथ यह बल कम गति पर कमजोर हो जाता है।

गुरुत्वाकर्षण के अधिक या कम सुसंगत सिद्धांत का गठन अपेक्षाकृत हाल ही में हुआ, और ठीक ग्रहों और अन्य खगोलीय पिंडों की गति के सदियों पुराने अवलोकनों के परिणामों के आधार पर हुआ। कार्य को इस तथ्य से बहुत सुविधा हुई थी कि वे सभी एक निर्वात में चलते हैं, जहां कोई अन्य संभावित बातचीत नहीं होती है। उस समय के दो उत्कृष्ट खगोलविदों गैलीलियो और केप्लर ने अपनी सबसे मूल्यवान टिप्पणियों के साथ नई खोजों का मार्ग प्रशस्त करने में मदद की।

लेकिन सिर्फ महान इसहाकन्यूटन गुरुत्वाकर्षण का पहला सिद्धांत बनाने और इसे गणितीय प्रतिनिधित्व में व्यक्त करने में सक्षम था। यह गुरुत्वाकर्षण का पहला नियम था, जिसका गणितीय निरूपण ऊपर प्रस्तुत किया गया है।

न्यूटन और उनके कुछ पूर्ववर्तियों के निष्कर्ष

हमारे आस-पास की दुनिया में मौजूद अन्य भौतिक घटनाओं के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण हमेशा और हर जगह प्रकट होता है। आपको यह समझने की जरूरत है कि शब्द "शून्य गुरुत्वाकर्षण", जो अक्सर निकट-वैज्ञानिक हलकों में पाया जाता है, बेहद गलत है: यहां तक ​​​​कि अंतरिक्ष में भारहीनता का मतलब यह नहीं है कि एक व्यक्ति या अंतरिक्ष यानकिसी भारी वस्तु का आकर्षण काम नहीं करता।

इसके अलावा, सभी भौतिक निकायों का एक निश्चित द्रव्यमान होता है, जो उन पर लागू होने वाले बल के रूप में व्यक्त किया जाता है, और इस प्रभाव के कारण प्राप्त त्वरण होता है।

इस प्रकार, गुरुत्वाकर्षण बल वस्तुओं के द्रव्यमान के समानुपाती होते हैं। संख्यात्मक रूप से, उन्हें दोनों माना निकायों के द्रव्यमान का उत्पाद प्राप्त करके व्यक्त किया जा सकता है। यह बल वस्तुओं के बीच की दूरी के वर्ग पर व्युत्क्रम निर्भरता का सख्ती से पालन करता है। अन्य सभी अंतःक्रियाएं दो पिंडों के बीच की दूरी पर काफी भिन्न रूप से निर्भर करती हैं।

सिद्धांत की आधारशिला के रूप में मास

वस्तुओं का द्रव्यमान एक विशेष विवादास्पद बिंदु बन गया है जिसके चारों ओर संपूर्ण आधुनिक सिद्धांतआइंस्टीन की गुरुत्वाकर्षण और सापेक्षता। यदि आपको दूसरा याद है, तो आप शायद जानते हैं कि द्रव्यमान किसी भी भौतिक की अनिवार्य विशेषता है भौतिक शरीर. यह दर्शाता है कि यदि किसी वस्तु पर बल लगाया जाता है, तो वह कैसे व्यवहार करेगी, चाहे उसकी उत्पत्ति कुछ भी हो।

चूँकि सभी पिंड (न्यूटन के अनुसार) जब कोई बाहरी बल उन पर कार्य करता है तो त्वरण होता है, यह द्रव्यमान ही निर्धारित करता है कि यह त्वरण कितना बड़ा होगा। आइए एक स्पष्ट उदाहरण देखें। एक स्कूटर और एक बस की कल्पना करें: यदि आप उन पर बिल्कुल समान बल लगाते हैं, तो वे अलग-अलग समय में अलग-अलग गति तक पहुंचेंगे। यह सब गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत द्वारा समझाया गया है।

द्रव्यमान और आकर्षण के बीच क्या संबंध है?

अगर हम गुरुत्वाकर्षण के बारे में बात करते हैं, तो इस घटना में द्रव्यमान एक वस्तु के बल और त्वरण के संबंध में पूरी तरह से विपरीत भूमिका निभाता है। यह वह है जो स्वयं आकर्षण का प्राथमिक स्रोत है। यदि आप दो पिंड लेते हैं और देखते हैं कि वे किस बल से तीसरी वस्तु को आकर्षित करते हैं, जो पहले दो से समान दूरी पर स्थित है, तो सभी बलों का अनुपात पहली दो वस्तुओं के द्रव्यमान के अनुपात के बराबर होगा। इस प्रकार, आकर्षण बल सीधे पिंड के द्रव्यमान के समानुपाती होता है।

यदि हम न्यूटन के तीसरे नियम पर विचार करें, तो हम देख सकते हैं कि वह ठीक यही बात कहता है। गुरुत्वाकर्षण बल, जो आकर्षण के स्रोत से समान दूरी पर स्थित दो पिंडों पर कार्य करता है, सीधे इन वस्तुओं के द्रव्यमान पर निर्भर करता है। रोजमर्रा की जिंदगी में, हम उस बल के बारे में बात करते हैं जिसके साथ कोई पिंड अपने वजन के रूप में ग्रह की सतह की ओर आकर्षित होता है।

आइए कुछ परिणामों का योग करें। अतः द्रव्यमान का त्वरण से घनिष्ठ संबंध है। साथ ही, वह वह है जो उस बल को निर्धारित करती है जिसके साथ गुरुत्वाकर्षण शरीर पर कार्य करेगा।

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में पिंडों के त्वरण की विशेषताएं

यह अद्भुत द्वंद्व यही कारण है कि, एक ही गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में, पूरी तरह से अलग-अलग वस्तुओं का त्वरण समान होगा। मान लीजिए कि हमारे पास दो शरीर हैं। आइए उनमें से एक को द्रव्यमान z और दूसरे को Z असाइन करें। दोनों वस्तुओं को जमीन पर गिरा दिया जाता है, जहां वे स्वतंत्र रूप से गिरती हैं।

आकर्षण बलों का अनुपात कैसे निर्धारित किया जाता है? यह सबसे सरल द्वारा दिखाया गया है गणितीय सूत्र-जेड/जेड. गुरुत्वाकर्षण बल के परिणामस्वरूप उन्हें जो त्वरण प्राप्त होता है, वह ठीक वैसा ही होगा। सीधे शब्दों में कहें तो किसी पिंड का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में जो त्वरण होता है, वह किसी भी तरह से उसके गुणों पर निर्भर नहीं करता है।

वर्णित मामले में त्वरण किस पर निर्भर करता है?

यह केवल (!) वस्तुओं के द्रव्यमान पर निर्भर करता है जो इस क्षेत्र को बनाते हैं, साथ ही साथ उनकी स्थानिक स्थिति पर भी। एक गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में द्रव्यमान की दोहरी भूमिका और विभिन्न निकायों के समान त्वरण की खोज अपेक्षाकृत लंबे समय से की गई है। इन घटनाओं को निम्नलिखित नाम मिला है: "तुल्यता का सिद्धांत"। यह शब्द एक बार फिर इस बात पर जोर देता है कि त्वरण और जड़ता अक्सर समान होते हैं (निश्चित रूप से एक निश्चित सीमा तक)।

जी के महत्व पर

स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम से, हमें याद है कि हमारे ग्रह (पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण) की सतह पर मुक्त गिरावट का त्वरण 10 m / s² है (निश्चित रूप से 9.8, लेकिन यह मान गणना में आसानी के लिए उपयोग किया जाता है)। इस प्रकार, यदि वायु प्रतिरोध को ध्यान में नहीं रखा जाता है (एक छोटी सी गिरावट दूरी के साथ एक महत्वपूर्ण ऊंचाई पर), तो प्रभाव तब प्राप्त होगा जब शरीर 10 मीटर / सेकंड की त्वरण वृद्धि प्राप्त करेगा। हर पल। इस प्रकार, एक घर की दूसरी मंजिल से गिरी एक किताब अपनी उड़ान के अंत तक 30-40 मीटर/सेकेंड की गति से आगे बढ़ेगी। सीधे शब्दों में कहें, 10 मीटर/सेकेंड पृथ्वी के भीतर गुरुत्वाकर्षण की "गति" है।

भौतिक साहित्य में गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण को "g" अक्षर से दर्शाया जाता है। चूँकि पृथ्वी का आकार एक निश्चित सीमा तक एक गोले की तुलना में एक कीनू की तरह है, इसलिए इस मात्रा का मूल्य इसके सभी क्षेत्रों में समान होने से बहुत दूर है। अत: ध्रुवों पर त्वरण अधिक होता है और शीर्ष पर ऊंचे पहाड़यह छोटा हो जाता है।

खनन उद्योग में भी गुरुत्वाकर्षण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस घटना की भौतिकी कभी-कभी बहुत समय बचाती है। इस प्रकार, भूवैज्ञानिक विशेष रूप से जी के आदर्श सटीक निर्धारण में रुचि रखते हैं, क्योंकि यह असाधारण सटीकता के साथ खनिज जमा की खोज और खोज की अनुमति देता है। वैसे, गुरुत्वाकर्षण सूत्र कैसा दिखता है, जिसमें हमने जो मूल्य माना है वह महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है? वहाँ है वो:

टिप्पणी! इस मामले में, गुरुत्वाकर्षण सूत्र का अर्थ है जी "गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक", जिसका मूल्य हम पहले ही ऊपर दे चुके हैं।

एक समय में, न्यूटन ने उपरोक्त सिद्धांत तैयार किए। वह एकता और सार्वभौमिकता दोनों को पूरी तरह से समझता था, लेकिन वह इस घटना के सभी पहलुओं का वर्णन नहीं कर सकता था। यह सम्मान अल्बर्ट आइंस्टीन को मिला, जो तुल्यता के सिद्धांत की व्याख्या करने में भी सक्षम थे। यह उनके लिए है कि मानव जाति को अंतरिक्ष-समय सातत्य की प्रकृति की आधुनिक समझ है।

सापेक्षता का सिद्धांत, अल्बर्ट आइंस्टीन के कार्य

आइजैक न्यूटन के समय, यह माना जाता था कि संदर्भ बिंदुओं को किसी प्रकार की कठोर "छड़" के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिसकी मदद से स्थानिक समन्वय प्रणाली में शरीर की स्थिति स्थापित की जाती है। उसी समय, यह मान लिया गया था कि इन निर्देशांकों को चिह्नित करने वाले सभी पर्यवेक्षक एक ही समय स्थान में होंगे। उन वर्षों में, इस प्रावधान को इतना स्पष्ट माना जाता था कि इसे चुनौती देने या पूरक करने का कोई प्रयास नहीं किया गया था। और यह समझ में आता है, क्योंकि हमारे ग्रह के भीतर इस नियम में कोई विचलन नहीं है।

आइंस्टीन ने साबित कर दिया कि माप की सटीकता वास्तव में महत्वपूर्ण होगी यदि काल्पनिक घड़ी प्रकाश की गति से बहुत धीमी गति से चल रही हो। सीधे शब्दों में कहें, अगर एक पर्यवेक्षक, प्रकाश की गति से धीमी गति से चल रहा है, दो घटनाओं का पालन करता है, तो वे एक ही समय में उसके लिए घटित होंगे। तदनुसार, दूसरे पर्यवेक्षक के लिए? जिसकी गति समान या अधिक हो, घटनाएँ अलग-अलग समय पर घटित हो सकती हैं।

लेकिन गुरुत्वाकर्षण बल सापेक्षता के सिद्धांत से कैसे संबंधित है? आइए इस मुद्दे को विस्तार से जानें।

सापेक्षता और गुरुत्वाकर्षण बल के बीच संबंध

पर पिछले साल काउप-परमाणु कणों के क्षेत्र में बड़ी संख्या में खोज की। यह विश्वास मजबूत होता जा रहा है कि हम अंतिम कण को ​​खोजने वाले हैं, जिसके आगे हमारी दुनिया को विभाजित नहीं किया जा सकता है। पिछली शताब्दी में या उससे भी पहले खोजी गई मूलभूत शक्तियों से हमारे ब्रह्मांड की सबसे छोटी "ईंटों" को वास्तव में कैसे प्रभावित किया जाता है, यह पता लगाने की आवश्यकता अधिक आग्रहपूर्ण है। यह विशेष रूप से निराशाजनक है कि गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति को अभी तक समझाया नहीं गया है।

इसलिए आइंस्टीन के बाद "अक्षमता" की स्थापना किसने की? शास्त्रीय यांत्रिकीन्यूटन के विचाराधीन क्षेत्र में, शोधकर्ताओं ने पहले प्राप्त आंकड़ों पर पूरी तरह से पुनर्विचार करने पर ध्यान केंद्रित किया। कई मायनों में, गुरुत्वाकर्षण में ही संशोधन हुआ है। यह उपपरमाण्विक कणों के स्तर पर क्या है? क्या इस अद्भुत बहुआयामी दुनिया में इसका कोई अर्थ है?

एक सरल उपाय?

सबसे पहले, कई लोगों ने माना कि न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण और सापेक्षता के सिद्धांत के बीच विसंगति को इलेक्ट्रोडायनामिक्स के क्षेत्र से सादृश्य बनाकर काफी सरलता से समझाया जा सकता है। यह माना जा सकता है कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र एक चुंबकीय की तरह फैलता है, जिसके बाद इसे आकाशीय पिंडों की बातचीत में "मध्यस्थ" घोषित किया जा सकता है, जो पुराने और पुराने के बीच कई विसंगतियों को समझाता है। नया सिद्धांत. तथ्य यह है कि तब विचाराधीन बलों के प्रसार के सापेक्ष वेग प्रकाश की गति से बहुत कम होंगे। तो गुरुत्वाकर्षण और समय कैसे संबंधित हैं?

सिद्धांत रूप में, आइंस्टीन स्वयं केवल ऐसे विचारों के आधार पर एक सापेक्षतावादी सिद्धांत का निर्माण करने में लगभग सफल रहे, केवल एक परिस्थिति ने उनके इरादे को रोका। उस समय के किसी भी वैज्ञानिक के पास ऐसी कोई जानकारी नहीं थी जो गुरुत्वाकर्षण की "गति" को निर्धारित करने में मदद कर सके। लेकिन बड़ी जनता के आंदोलनों से जुड़ी बहुत सारी जानकारी थी। जैसा कि ज्ञात है, वे शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों के आम तौर पर मान्यता प्राप्त स्रोत थे।

उच्च गति निकायों के द्रव्यमान को दृढ़ता से प्रभावित करती है, और यह गति और आवेश की परस्पर क्रिया की तरह बिल्कुल नहीं है। गति जितनी अधिक होगी, शरीर का द्रव्यमान उतना ही अधिक होगा। समस्या यह है कि प्रकाश की गति या उससे अधिक की गति से गति के मामले में अंतिम मान स्वतः ही अनंत हो जाएगा। इसलिए, आइंस्टीन ने निष्कर्ष निकाला कि गुरुत्वाकर्षण नहीं, बल्कि एक टेंसर क्षेत्र है, जिसके विवरण के लिए कई और चर का उपयोग किया जाना चाहिए।

उनके अनुयायी इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि गुरुत्वाकर्षण और समय व्यावहारिक रूप से असंबंधित हैं। तथ्य यह है कि यह टेंसर क्षेत्र स्वयं अंतरिक्ष पर कार्य कर सकता है, लेकिन यह समय को प्रभावित करने में सक्षम नहीं है। हालांकि, शानदार आधुनिक भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग का दृष्टिकोण अलग है। लेकिन यह पूरी तरह से अलग कहानी है...

प्रकृति में, विभिन्न बल हैं जो निकायों की परस्पर क्रिया की विशेषता रखते हैं। उन बलों पर विचार करें जो यांत्रिकी में होते हैं।

गुरुत्वाकर्षण बल।संभवतः, सबसे पहला बल, जिसके अस्तित्व को किसी व्यक्ति द्वारा महसूस किया गया था, वह आकर्षण बल था जो पृथ्वी के किनारे से निकायों पर कार्य कर रहा था।

और लोगों को यह समझने में कई शताब्दियां लगीं कि गुरुत्वाकर्षण बल किसी भी पिंड के बीच कार्य करता है। और लोगों को यह समझने में कई शताब्दियां लगीं कि गुरुत्वाकर्षण बल किसी भी पिंड के बीच कार्य करता है। इस तथ्य को सबसे पहले अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी न्यूटन ने समझा। ग्रहों की गति (केप्लर के नियम) को नियंत्रित करने वाले कानूनों का विश्लेषण करते हुए, वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि ग्रहों की गति के देखे गए नियमों को तभी पूरा किया जा सकता है जब उनके बीच एक आकर्षक बल हो, जो उनके द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक और व्युत्क्रमानुपाती हो उनके बीच की दूरी के वर्ग तक।

न्यूटन सूत्रबद्ध गुरूत्वाकर्षन का नियम. कोई भी दो शरीर एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। बिंदु निकायों के बीच आकर्षण बल उन्हें जोड़ने वाली सीधी रेखा के साथ निर्देशित होता है, दोनों के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

इस मामले में, बिंदु निकायों को उन निकायों के रूप में समझा जाता है जिनके आयाम उनके बीच की दूरी से कई गुना छोटे होते हैं।

गुरुत्वाकर्षण बल को गुरुत्वाकर्षण बल कहा जाता है। आनुपातिकता G के गुणांक को गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक कहा जाता है। इसका मूल्य प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया था: जी = 6.7 10¯¹¹ एन एम² / किग्रा²।

गुरुत्वाकर्षणपृथ्वी की सतह के पास अभिनय, इसके केंद्र की ओर निर्देशित होता है और इसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

जहाँ g मुक्त गिरावट त्वरण है (g = 9.8 m/s²)।

जीवित प्रकृति में गुरुत्वाकर्षण की भूमिका बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि जीवों का आकार, आकार और अनुपात काफी हद तक इसके परिमाण पर निर्भर करता है।

शरीर का वजन।विचार करें कि जब क्षैतिज तल (समर्थन) पर भार रखा जाता है तो क्या होता है। भार कम होने के बाद पहले क्षण में, यह गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत नीचे की ओर बढ़ना शुरू कर देता है (चित्र 8)।

विमान झुकता है और ऊपर की ओर निर्देशित एक लोचदार बल (समर्थन की प्रतिक्रिया) होता है। लोचदार बल (Fy) गुरुत्वाकर्षण बल को संतुलित करने के बाद, शरीर का निचला भाग और समर्थन का विक्षेपण बंद हो जाएगा।

शरीर की क्रिया के तहत समर्थन का विक्षेपण उत्पन्न हुआ, इसलिए, एक निश्चित बल (पी) शरीर के पक्ष से समर्थन पर कार्य करता है, जिसे शरीर का वजन कहा जाता है (चित्र 8, बी)। न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, किसी पिंड का वजन समर्थन प्रतिक्रिया बल के परिमाण के बराबर होता है और विपरीत दिशा में निर्देशित होता है।

पी \u003d - फू \u003d एफ भारी।

शरीर का वजन बल पी कहा जाता है, जिसके साथ शरीर एक क्षैतिज समर्थन पर कार्य करता है जो इसके सापेक्ष स्थिर होता है.

चूंकि गुरुत्वाकर्षण (वजन) को समर्थन पर लागू किया जाता है, यह विकृत हो जाता है और लोच के कारण गुरुत्वाकर्षण बल का प्रतिकार करता है। इस मामले में समर्थन की ओर से विकसित बलों को समर्थन की प्रतिक्रिया की ताकत कहा जाता है, और प्रतिकार के विकास की घटना को समर्थन की प्रतिक्रिया कहा जाता है। न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, समर्थन का प्रतिक्रिया बल पिंड के गुरुत्वाकर्षण बल के परिमाण के बराबर और दिशा में इसके विपरीत होता है।

यदि एक समर्थन पर एक व्यक्ति समर्थन से दूर निर्देशित अपने शरीर के लिंक के त्वरण के साथ चलता है, तो समर्थन की प्रतिक्रिया बल मान से बढ़ जाती है, जहां एम व्यक्ति का द्रव्यमान है, और वे त्वरण हैं जिनके साथ उसके शरीर की कड़ियाँ चलती हैं। इन गतिशील प्रभावों को स्ट्रेन गेज उपकरणों (डायनेमोग्राम) का उपयोग करके रिकॉर्ड किया जा सकता है।

वजन को बॉडी मास के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। किसी पिंड का द्रव्यमान उसके जड़त्वीय गुणों की विशेषता है और यह गुरुत्वाकर्षण बल या त्वरण पर निर्भर नहीं करता है जिसके साथ वह चलता है।

शरीर का वजन उस बल की विशेषता है जिसके साथ वह समर्थन पर कार्य करता है और गुरुत्वाकर्षण बल और गति के त्वरण दोनों पर निर्भर करता है।

उदाहरण के लिए, चंद्रमा पर, किसी पिंड का वजन पृथ्वी पर किसी पिंड के वजन से लगभग 6 गुना कम होता है। दोनों ही मामलों में द्रव्यमान समान होता है और यह शरीर में पदार्थ की मात्रा से निर्धारित होता है।

रोजमर्रा की जिंदगी में, प्रौद्योगिकी, खेल, वजन अक्सर न्यूटन (एन) में नहीं, बल्कि किलोग्राम बल (किलोग्राम) में इंगित किया जाता है। एक इकाई से दूसरी इकाई में संक्रमण सूत्र के अनुसार किया जाता है: 1 kgf = 9.8 N।

जब सहारा और पिंड गतिहीन होते हैं, तब पिंड का द्रव्यमान इस पिंड के गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर होता है। जब सहारा और शरीर कुछ त्वरण के साथ चलते हैं, तब, अपनी दिशा के आधार पर, शरीर या तो भारहीनता या अतिभार का अनुभव कर सकता है। जब त्वरण एक ही दिशा में हो और गुरुत्वीय त्वरण के बराबर हो, तो पिंड का भार होगा शून्य, इसलिए भारहीनता की स्थिति होती है (आईएसएस, कम होने पर हाई-स्पीड एलेवेटर)। जब समर्थन की गति का त्वरण मुक्त गिरने के त्वरण के विपरीत होता है, तो व्यक्ति एक अधिभार का अनुभव करता है (एक मानवयुक्त अंतरिक्ष यान की पृथ्वी की सतह से शुरू, एक उच्च गति वाला लिफ्ट ऊपर जा रहा है)।

सबसे पहले, पृथ्वी की एक गतिहीन गेंद के रूप में कल्पना कीजिए (चित्र 3.1, a)। पृथ्वी (द्रव्यमान एम) और एक वस्तु (द्रव्यमान एम) के बीच गुरुत्वाकर्षण बल एफ सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: एफ =जीमिमी/आर2

जहाँ r पृथ्वी की त्रिज्या है। अचर G को के रूप में जाना जाता है सार्वत्रिक गुरुत्वीय स्थिरांकऔर बेहद छोटा। जब r स्थिर होता है, बल F स्थिरांक होता है। एम। पृथ्वी द्वारा द्रव्यमान m के पिंड का आकर्षण इस पिंड का भार निर्धारित करता है: W = mg समीकरणों की तुलना देता है: g = const = GM/r 2 ।

पृथ्वी द्वारा द्रव्यमान m के पिंड के आकर्षण के कारण यह त्वरण g के साथ "नीचे" गिर जाता है, जो सभी बिंदुओं A, B, C और हर जगह पर स्थिर रहता है। पृथ्वी की सतह(चित्र 3.1.6)।

मुक्त शरीर बल आरेख यह भी दर्शाता है कि पृथ्वी पर द्रव्यमान m के एक पिंड की ओर से कार्य करने वाला बल है, जो पृथ्वी से शरीर पर कार्य करने वाले बल के विपरीत निर्देशित है। हालाँकि, पृथ्वी का द्रव्यमान M इतना बड़ा है कि "ऊपर की ओर" त्वरण "पृथ्वी का, जिसकी गणना सूत्र F \u003d Ma" द्वारा की जाती है, महत्वहीन है और इसे उपेक्षित किया जा सकता है। गोलाकार के अलावा पृथ्वी का एक आकार है: ध्रुव पर त्रिज्या r p भूमध्य रेखा पर त्रिज्या से कम है r ई। इसका मतलब है कि ध्रुव पर द्रव्यमान m वाले पिंड का आकर्षण बल F p \u003d GMm / r 2 p भूमध्य रेखा F e = GMm/r e से बड़ा है। इसलिए, ध्रुव पर मुक्त पतन g p का त्वरण भूमध्य रेखा पर मुक्त पतन g e के त्वरण से अधिक होता है। त्वरण g पृथ्वी की त्रिज्या में परिवर्तन के अनुसार अक्षांश के साथ बदलता है।



जैसा कि आप जानते हैं, पृथ्वी निरंतर गति में है। यह अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है, हर दिन एक चक्कर लगाता है, और एक वर्ष की परिक्रमा के साथ सूर्य के चारों ओर परिक्रमा करता है। सरलता के लिए पृथ्वी को एक समांगी गेंद के रूप में लेते हुए, आइए ध्रुव A और भूमध्य रेखा C (चित्र 3.2) पर m द्रव्यमान के पिंडों की गति पर विचार करें। एक दिन में, बिंदु A पर पिंड शेष स्थान पर 360° घूमता है, जबकि बिंदु C पर स्थित पिंड 2lg की दूरी तय करता है। बिंदु C पर स्थित पिंड को वृत्ताकार कक्षा में गति करने के लिए किसी प्रकार के बल की आवश्यकता होती है। यह एक अभिकेन्द्रीय बल है, जो सूत्र mv 2 /r द्वारा निर्धारित होता है, जहाँ v कक्षा में पिंड की गति है। बिंदु C, F = GMm/r पर स्थित किसी पिंड पर कार्य करने वाला गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल:

ए) एक सर्कल में शरीर की गति सुनिश्चित करना;

b) शरीर को पृथ्वी की ओर आकर्षित करता है।

इस प्रकार, F = (mv 2 /r) + mg भूमध्य रेखा पर, और F = mg ध्रुव पर। इसका मतलब यह है कि g अक्षांश के साथ बदलता है क्योंकि कक्षा की त्रिज्या r से C पर शून्य से A पर बदल जाती है।

यह कल्पना करना दिलचस्प है कि क्या होगा यदि पृथ्वी के घूमने की गति इतनी बढ़ जाए कि भूमध्य रेखा पर शरीर पर अभिनय करने वाला अभिकेन्द्र बल आकर्षण बल के बराबर हो जाए, अर्थात mv 2 / r = F = GMm / r 2 . कुल गुरुत्वाकर्षण बल का उपयोग केवल पिंड को बिंदु C पर एक वृत्ताकार कक्षा में रखने के लिए किया जाएगा, और पृथ्वी की सतह पर कोई बल नहीं बचेगा। पृथ्वी के घूमने की गति में कोई और वृद्धि शरीर को अंतरिक्ष में "दूर तैरने" की अनुमति देगी। उसी समय, यदि अंतरिक्ष यात्रियों के साथ एक अंतरिक्ष यान को गति v के साथ पृथ्वी के केंद्र के ऊपर R ऊंचाई पर लॉन्च किया जाता है, जैसे कि समानता mv*/R=F = GMm/R 2 संतुष्ट है, तो यह अंतरिक्ष यान भारहीनता की स्थिति में पृथ्वी के चारों ओर घूमेगा।

फ्री फॉल एक्सेलेरेशन जी के सटीक माप से पता चलता है कि जी अक्षांश के साथ बदलता रहता है, जैसा कि तालिका 3.1 में दिखाया गया है। यह इस प्रकार है कि एक निश्चित पिंड का वजन पृथ्वी की सतह पर अधिकतम 90 ° अक्षांश से न्यूनतम 0 ° के अक्षांश पर बदलता है।



प्रशिक्षण के इस स्तर पर, त्वरण जी में छोटे बदलावों की आमतौर पर उपेक्षा की जाती है और औसत मूल्य 9.81 m-s 2 का उपयोग किया जाता है। गणनाओं को सरल बनाने के लिए, त्वरण g को अक्सर निकटतम पूर्णांक के रूप में लिया जाता है, अर्थात 10 ms - 2, और, इस प्रकार, पृथ्वी से 1 किलो द्रव्यमान के शरीर पर कार्य करने वाला आकर्षण बल, यानी वजन, 10 N के रूप में लिया जाता है। परीक्षा बोर्डपरीक्षार्थियों के लिए, वह गणना को सरल बनाने के लिए, g = 10 m-s - 2 या 10 N-kg -1 " का उपयोग करने का प्रस्ताव करता है।

भौतिकविदों द्वारा लगातार अध्ययन की जाने वाली सबसे महत्वपूर्ण घटना गति है। विद्युत चुम्बकीय घटनाएं, यांत्रिकी के नियम, थर्मोडायनामिक और क्वांटम प्रक्रियाएं - यह सब भौतिकी द्वारा अध्ययन किए गए ब्रह्मांड के टुकड़ों की एक विस्तृत श्रृंखला है। और ये सभी प्रक्रियाएं नीचे आती हैं, एक तरह से या किसी अन्य, एक चीज के लिए - के लिए।

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ब्रह्मांड में सब कुछ चलता है। गुरुत्वाकर्षण बचपन से सभी लोगों के लिए एक परिचित घटना है, हम अपने ग्रह के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में पैदा हुए थे, यह भौतिक घटनाहमारे द्वारा गहनतम सहज स्तर पर माना जाता है और ऐसा लगता है कि अध्ययन की भी आवश्यकता नहीं है।

लेकिन, अफसोस, सवाल यह है कि क्यों और सभी शरीर एक दूसरे को कैसे आकर्षित करते हैं?, आज तक पूरी तरह से खुलासा नहीं हुआ है, हालांकि इसका ऊपर और नीचे अध्ययन किया गया है।

इस लेख में, हम विचार करेंगे कि न्यूटन का सार्वभौमिक आकर्षण क्या है - गुरुत्वाकर्षण का शास्त्रीय सिद्धांत। हालांकि, सूत्रों और उदाहरणों पर आगे बढ़ने से पहले, आइए आकर्षण की समस्या के सार के बारे में बात करते हैं और इसे एक परिभाषा देते हैं।

शायद गुरुत्वाकर्षण का अध्ययन प्राकृतिक दर्शन (चीजों के सार को समझने का विज्ञान) की शुरुआत थी, शायद प्राकृतिक दर्शन ने गुरुत्वाकर्षण के सार के सवाल को जन्म दिया, लेकिन, एक तरह से या किसी अन्य, निकायों के गुरुत्वाकर्षण का सवाल प्राचीन ग्रीस में रुचि.

आंदोलन को शरीर की कामुक विशेषताओं के सार के रूप में समझा जाता था, या यों कहें कि शरीर हिल गया, जबकि पर्यवेक्षक इसे देखता है। यदि हम किसी घटना को नाप नहीं सकते, तौल नहीं सकते, महसूस नहीं कर सकते, तो क्या इसका मतलब यह है कि यह घटना मौजूद नहीं है? स्वाभाविक रूप से, ऐसा नहीं होता है। और जब से अरस्तू ने इसे समझा, गुरुत्वाकर्षण के सार पर चिंतन शुरू हुआ।

जैसा कि आज निकला, कई दसियों शताब्दियों के बाद, गुरुत्वाकर्षण न केवल पृथ्वी के आकर्षण और हमारे ग्रह के आकर्षण का आधार है, बल्कि ब्रह्मांड की उत्पत्ति और लगभग सभी मौजूदा प्राथमिक कणों का भी आधार है।

आंदोलन कार्य

चलो खर्च करें सोचा प्रयोग. आइए लेते हैं बायां हाथछोटी सी गेंद। आइए उसी को दाईं ओर लें। चलो दाहिनी गेंद छोड़ते हैं, और यह नीचे गिरना शुरू हो जाएगी। बायां हाथ में रहता है, वह अभी भी गतिहीन है।

आइए मानसिक रूप से समय बीतने को रोकें। गिरती हुई दाहिनी गेंद हवा में "लटकी" रहती है, बायाँ हाथ में रहता है। दाहिनी गेंद गति की "ऊर्जा" से संपन्न है, बाईं नहीं है। लेकिन उनके बीच गहरा, सार्थक अंतर क्या है?

गिरती हुई गेंद के किस भाग में यह लिखा होता है कि उसे गति करनी चाहिए? इसका समान द्रव्यमान, समान आयतन है। इसमें समान परमाणु होते हैं, और वे आराम से गेंद के परमाणुओं से अलग नहीं होते हैं। गेंद है? हाँ, यह सही उत्तर है, लेकिन गेंद को कैसे पता चलता है कि उसमें स्थितिज ऊर्जा है, वह उसमें कहाँ दर्ज है?

यह अरस्तू, न्यूटन और अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा निर्धारित कार्य है। और तीनों प्रतिभाशाली विचारकों ने इस समस्या को आंशिक रूप से अपने लिए हल किया, लेकिन आज ऐसे कई मुद्दे हैं जिन्हें हल करने की आवश्यकता है।

न्यूटनियन गुरुत्वाकर्षण

1666 में सबसे बड़ा अंग्रेजी भौतिक विज्ञानीऔर मैकेनिक I. न्यूटन ने बल की मात्रात्मक गणना करने में सक्षम एक कानून की खोज की जिसके कारण ब्रह्मांड में सभी पदार्थ एक दूसरे की ओर झुकते हैं। इस घटना को सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण कहा जाता है। जब पूछा गया: "सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम तैयार करें", तो आपका उत्तर इस तरह होना चाहिए:

गुरुत्वाकर्षण परस्पर क्रिया का बल, जो दो पिंडों के आकर्षण में योगदान देता है, है इन निकायों के द्रव्यमान के सीधे अनुपात मेंऔर उनके बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

महत्वपूर्ण!न्यूटन के आकर्षण का नियम "दूरी" शब्द का प्रयोग करता है। इस शब्द को पिंडों की सतहों के बीच की दूरी के रूप में नहीं, बल्कि उनके गुरुत्वाकर्षण केंद्रों के बीच की दूरी के रूप में समझा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि त्रिज्या r1 और r2 वाली दो गेंदें एक-दूसरे के ऊपर स्थित हों, तो उनकी सतहों के बीच की दूरी शून्य होती है, लेकिन एक आकर्षक बल होता है। मुद्दा यह है कि उनके केंद्रों के बीच की दूरी r1+r2 अशून्य है। ब्रह्मांडीय पैमाने पर, यह स्पष्टीकरण महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन कक्षा में एक उपग्रह के लिए, यह दूरी सतह से ऊपर की ऊंचाई और हमारे ग्रह की त्रिज्या के बराबर है। पृथ्वी और चंद्रमा के बीच की दूरी को उनके केंद्रों के बीच की दूरी के रूप में भी मापा जाता है, न कि उनकी सतहों के बीच।

गुरुत्वाकर्षण के नियम के लिए, सूत्र इस प्रकार है:

,

• एफ आकर्षण का बल है,
• - जनता,
• आर - दूरी,
• G गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक है, जो 6.67 10−11 m³ / (kg s²) के बराबर है।

वजन क्या है, अगर हमने अभी आकर्षण के बल पर विचार किया है?

बल एक सदिश राशि है, लेकिन सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम में इसे पारंपरिक रूप से एक अदिश राशि के रूप में लिखा जाता है। एक वेक्टर चित्र में, कानून इस तरह दिखेगा:

.

लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि बल केंद्रों के बीच की दूरी के घन के व्युत्क्रमानुपाती होता है। अनुपात को एक केंद्र से दूसरे केंद्र में निर्देशित एक इकाई वेक्टर के रूप में समझा जाना चाहिए:

.

गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रिया का नियम

वजन और गुरुत्वाकर्षण

गुरुत्वाकर्षण के नियम पर विचार करने के बाद, कोई यह समझ सकता है कि इस तथ्य में कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि हम व्यक्तिगत रूप से हमें लगता है कि सूर्य का आकर्षण पृथ्वी की तुलना में बहुत कमजोर है. विशाल सूर्य, हालांकि इसका एक बड़ा द्रव्यमान है, हमसे बहुत दूर है। सूर्य से भी दूर है, लेकिन यह इसकी ओर आकर्षित होता है, क्योंकि इसमें है बड़ा द्रव्यमान. दो पिंडों के आकर्षण बल का पता कैसे लगाएं, अर्थात्, सूर्य, पृथ्वी और आप और मैं के गुरुत्वाकर्षण बल की गणना कैसे करें - हम इस मुद्दे से थोड़ी देर बाद निपटेंगे।

जहाँ तक हम जानते हैं, गुरुत्वाकर्षण बल है:

जहाँ m हमारा द्रव्यमान है, और g पृथ्वी का मुक्त पतन त्वरण है (9.81 m/s 2)।

महत्वपूर्ण!आकर्षण बल दो, तीन, दस प्रकार के नहीं होते। गुरुत्वाकर्षण ही एकमात्र बल है जो आकर्षण को मापता है। वजन (पी = मिलीग्राम) और गुरुत्वाकर्षण बल एक ही हैं।

यदि m हमारा द्रव्यमान है, M ग्लोब का द्रव्यमान है, R इसकी त्रिज्या है, तो हम पर कार्य करने वाला गुरुत्वाकर्षण बल है:

इस प्रकार, चूंकि एफ = मिलीग्राम:

.

मुक्त गिरावट त्वरण के लिए अभिव्यक्ति छोड़कर, जनता एम रद्द कर देती है:

जैसा कि आप देख सकते हैं, मुक्त गिरावट त्वरण वास्तव में है लगातार, चूंकि इसके सूत्र में स्थिरांक शामिल हैं - त्रिज्या, पृथ्वी का द्रव्यमान और गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक। इन स्थिरांकों के मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम यह सुनिश्चित करेंगे कि मुक्त पतन का त्वरण 9.81 m/s 2 के बराबर हो।

विभिन्न अक्षांशों पर, ग्रह की त्रिज्या कुछ भिन्न होती है, क्योंकि पृथ्वी अभी भी एक पूर्ण गोला नहीं है। इस वजह से, ग्लोब पर अलग-अलग बिंदुओं पर फ्री फॉल का त्वरण अलग-अलग होता है।

आइए पृथ्वी और सूर्य के आकर्षण पर लौटते हैं। आइए उदाहरण के द्वारा यह साबित करने का प्रयास करें कि ग्लोब हमें सूर्य की तुलना में अधिक आकर्षित करता है।

सुविधा के लिए, आइए एक व्यक्ति का द्रव्यमान लें: मी = 100 किग्रा। फिर:

• एक व्यक्ति और के बीच की दूरी पृथ्वीग्रह की त्रिज्या के बराबर: आर = 6.4∙10 6 मीटर।
• पृथ्वी का द्रव्यमान है: एम 6∙10 24 किलो।
• सूर्य का द्रव्यमान है: Mc 2∙10 30 किग्रा।
• हमारे ग्रह और सूर्य के बीच की दूरी (सूर्य और मनुष्य के बीच): r=15∙10 10 मी।

मनुष्य और पृथ्वी के बीच गुरुत्वाकर्षण आकर्षण:

यह परिणाम वजन (पी = मिलीग्राम) के लिए एक सरल अभिव्यक्ति से काफी स्पष्ट है।

मनुष्य और सूर्य के बीच गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बल:

जैसा कि आप देख सकते हैं, हमारा ग्रह हमें लगभग 2000 गुना अधिक आकर्षित करता है।

पृथ्वी और सूर्य के बीच आकर्षण बल का पता कैसे लगाएं? इस अनुसार:

अब हम देखते हैं कि सूर्य आपके और मुझे ग्रह की तुलना में एक अरब अरब गुना अधिक मजबूत हमारे ग्रह पर खींचता है।

पहली ब्रह्मांडीय गति

आइजैक न्यूटन द्वारा सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम की खोज के बाद, उन्हें इस बात में दिलचस्पी हो गई कि किसी पिंड को कितनी तेजी से फेंका जाना चाहिए ताकि वह गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को पार करके हमेशा के लिए दुनिया को छोड़ दे।

सच है, उसने इसकी थोड़ी अलग कल्पना की, उसकी समझ में यह आकाश में निर्देशित एक लंबवत खड़ा रॉकेट नहीं था, बल्कि एक ऐसा शरीर था जो क्षैतिज रूप से एक पहाड़ की चोटी से छलांग लगाता है। यह एक तार्किक चित्रण था, क्योंकि पहाड़ की चोटी पर गुरुत्वाकर्षण बल थोड़ा कम है.

तो, एवरेस्ट के शीर्ष पर, गुरुत्वाकर्षण का त्वरण सामान्य 9.8 मीटर / सेकेंड 2 नहीं होगा, बल्कि लगभग एम / एस 2 होगा। यह इस कारण से है कि इतना दुर्लभ है, हवा के कण अब गुरुत्वाकर्षण से जुड़े नहीं हैं, जो सतह पर "गिर गए" हैं।

आइए जानने की कोशिश करते हैं कि ब्रह्मांडीय गति क्या है।

पहला ब्रह्मांडीय वेग v1 वह वेग है जिस पर शरीर पृथ्वी की सतह (या किसी अन्य ग्रह) को छोड़ देता है और एक गोलाकार कक्षा में प्रवेश करता है।

आइए हमारे ग्रह के लिए इस राशि का संख्यात्मक मान ज्ञात करने का प्रयास करें।

आइए एक वृत्ताकार कक्षा में ग्रह की परिक्रमा करने वाले पिंड के लिए न्यूटन का दूसरा नियम लिखें:

,

जहाँ h सतह से शरीर की ऊँचाई है, R पृथ्वी की त्रिज्या है।

कक्षा में, केन्द्रापसारक त्वरण शरीर पर कार्य करता है, इस प्रकार:

.

द्रव्यमान कम हो जाता है, हम प्राप्त करते हैं:

,

इस गति को प्रथम ब्रह्मांडीय गति कहा जाता है:

जैसा कि आप देख सकते हैं, अंतरिक्ष वेग शरीर के द्रव्यमान से बिल्कुल स्वतंत्र है। इस प्रकार, 7.9 किमी / सेकंड की गति से तेज कोई भी वस्तु हमारे ग्रह को छोड़कर अपनी कक्षा में प्रवेश करेगी।

पहली ब्रह्मांडीय गति

दूसरा अंतरिक्ष वेग

हालांकि, पहले शरीर को गति देने के बाद भी अंतरिक्ष वेगहम पृथ्वी के साथ इसके गुरुत्वाकर्षण संबंध को पूरी तरह से नहीं तोड़ पाएंगे। इसके लिए दूसरे ब्रह्मांडीय वेग की आवश्यकता है। इस गति तक पहुँचने पर, शरीर ग्रह के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को छोड़ देता हैऔर सभी संभव बंद कक्षाएँ।

महत्वपूर्ण!गलती से, यह अक्सर माना जाता है कि चंद्रमा पर जाने के लिए, अंतरिक्ष यात्रियों को दूसरे ब्रह्मांडीय वेग तक पहुंचना था, क्योंकि उन्हें पहले ग्रह के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से "डिस्कनेक्ट" करना पड़ा था। ऐसा नहीं है: पृथ्वी-चंद्रमा की जोड़ी पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में है। उनके गुरुत्वाकर्षण का सामान्य केंद्र ग्लोब के अंदर है।

इस गति को खोजने के लिए, हम समस्या को थोड़ा अलग तरीके से निर्धारित करते हैं। मान लीजिए कि एक पिंड अनंत से एक ग्रह पर उड़ता है। प्रश्न: लैंडिंग पर (वायुमंडल को ध्यान में रखे बिना, निश्चित रूप से) सतह पर क्या गति प्राप्त होगी? यह गति है और यह शरीर को ग्रह छोड़ने के लिए ले जाएगा।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम। भौतिकी ग्रेड 9

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम।

निष्कर्ष

हमने सीखा है कि हालांकि गुरुत्वाकर्षण ब्रह्मांड में मुख्य बल है, इस घटना के कई कारण अभी भी एक रहस्य हैं। हमने सीखा कि न्यूटन का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल क्या है, हमने सीखा कि विभिन्न पिंडों के लिए इसकी गणना कैसे की जाती है, और कुछ उपयोगी परिणामों का भी अध्ययन किया जो गुरुत्वाकर्षण के सार्वभौमिक नियम जैसी घटना से अनुसरण करते हैं।

अपने जीवन में प्रत्येक व्यक्ति ने इस अवधारणा को एक से अधिक बार देखा है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण न केवल आधुनिक भौतिकी का आधार है, बल्कि कई अन्य संबंधित विज्ञान भी हैं।

कई वैज्ञानिक प्राचीन काल से शरीर के आकर्षण का अध्ययन कर रहे हैं, लेकिन मुख्य खोज का श्रेय न्यूटन को दिया जाता है और इसे एक ऐसी कहानी के रूप में वर्णित किया जाता है जो उसके सिर पर गिरने वाले फल के साथ सभी के लिए जानी जाती है।

सरल शब्दों में गुरुत्वाकर्षण क्या है

गुरुत्वाकर्षण पूरे ब्रह्मांड में कई वस्तुओं के बीच का आकर्षण है। घटना की प्रकृति अलग है, क्योंकि यह उनमें से प्रत्येक के द्रव्यमान और बीच की लंबाई, यानी दूरी से निर्धारित होती है।

न्यूटन का सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित था कि हमारे ग्रह के गिरते फल और उपग्रह दोनों एक ही बल - पृथ्वी के प्रति आकर्षण से प्रभावित होते हैं। और उपग्रह अपने द्रव्यमान और दूरी के कारण ठीक पृथ्वी पर नहीं गिरा।

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र एक ऐसा स्थान है जिसके भीतर पिंड आकर्षण के नियमों के अनुसार परस्पर क्रिया करते हैं।

आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत ने क्षेत्र को समय और स्थान की एक निश्चित संपत्ति के रूप में वर्णित किया है, जो भौतिक वस्तुओं के प्रकट होने पर विशेष रूप से प्रकट होता है।

गुरुत्वाकर्षण तरंग

यह क्षेत्रों में एक निश्चित प्रकार का परिवर्तन है जो चलती वस्तुओं से विकिरण के परिणामस्वरूप बनता है। वे विषय से अलग हो जाते हैं और एक लहर प्रभाव में प्रचार करते हैं।

गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत

शास्त्रीय सिद्धांत न्यूटनियन है। हालांकि, यह सही नहीं था और वैकल्पिक विकल्प बाद में सामने आए।

इसमे शामिल है:

• मीट्रिक सिद्धांत;
• गैर-मीट्रिक;
• वेक्टर;
• ले सेज, जिन्होंने सबसे पहले चरणों का वर्णन किया;
• क्वांटम गुरुत्वाकर्षण।

आज, कई दर्जन अलग-अलग सिद्धांत हैं, जिनमें से सभी या तो एक दूसरे के पूरक हैं या दूसरी तरफ की घटनाओं पर विचार करते हैं।

यह ध्यान देने योग्य है:अभी तक कोई सही समाधान नहीं है, लेकिन चल रहे विकास निकायों के आकर्षण के संबंध में और अधिक उत्तर खोल रहे हैं।

गुरुत्वाकर्षण आकर्षण का बल

मूल गणना इस प्रकार है - गुरुत्वाकर्षण बल शरीर के द्रव्यमान के दूसरे द्वारा गुणा के समानुपाती होता है, जिसके बीच यह निर्धारित होता है। यह सूत्र इस प्रकार भी व्यक्त किया जाता है: बल वर्ग की वस्तुओं के बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र संभावित है, जिसका अर्थ है कि गतिज ऊर्जा संरक्षित है। यह तथ्य उन समस्याओं के समाधान को सरल करता है जिनमें आकर्षण बल को मापा जाता है।

अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण

बहुतों के भ्रम के बावजूद अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण है। यह पृथ्वी की तुलना में कम है, लेकिन अभी भी मौजूद है।

अंतरिक्ष यात्रियों के लिए, जो पहली नज़र में उड़ते हैं, वे वास्तव में धीमी गति से गिरने की स्थिति में होते हैं। देखने में ऐसा लगता है कि वे किसी चीज से आकर्षित नहीं हैं, लेकिन व्यवहार में वे गुरुत्वाकर्षण का अनुभव करते हैं।

आकर्षण की शक्ति दूरी पर निर्भर करती है, लेकिन वस्तुओं के बीच की दूरी कितनी भी बड़ी क्यों न हो, वे एक-दूसरे तक पहुंचते रहेंगे। आपसी आकर्षण कभी भी शून्य के बराबर नहीं होगा।

सौर मंडल में गुरुत्वाकर्षण

पर सौर प्रणालीइतना ही नहीं पृथ्वी में गुरुत्वाकर्षण है। ग्रह, साथ ही सूर्य, वस्तुओं को अपनी ओर आकर्षित करते हैं।

चूँकि बल वस्तु के द्रव्यमान से निर्धारित होता है, सूर्य का मान उच्चतम होता है।उदाहरण के लिए, यदि हमारे ग्रह का सूचक एक के बराबर है, तो एक प्रकाशमान का सूचक लगभग अट्ठाईस होगा।

सूर्य के बाद अगला, गुरुत्व में बृहस्पति है, इसलिए इसका आकर्षण बल पृथ्वी की तुलना में तीन गुना अधिक है। प्लूटो का सबसे छोटा पैरामीटर है।

स्पष्टता के लिए, आइए इसे इस तरह निरूपित करें, सिद्धांत रूप में, सूर्य पर, एक औसत व्यक्ति का वजन लगभग दो टन होगा, लेकिन हमारे सिस्टम के सबसे छोटे ग्रह पर - केवल चार किलोग्राम।

ग्रह का गुरुत्वाकर्षण क्या निर्धारित करता है

गुरुत्वाकर्षण खिंचाव, जैसा कि पहले ही ऊपर उल्लेख किया गया है, वह शक्ति है जिसके साथ ग्रह अपनी सतह पर स्थित वस्तुओं को अपनी ओर खींचता है।

आकर्षण बल वस्तु के गुरुत्वाकर्षण, स्वयं ग्रह और उनके बीच की दूरी पर निर्भर करता है।यदि कई किलोमीटर हैं, तो गुरुत्वाकर्षण कम है, लेकिन फिर भी यह वस्तुओं को जोड़े रखता है।

गुरुत्वाकर्षण और उसके गुणों से संबंधित कुछ महत्वपूर्ण और आकर्षक पहलू जो एक बच्चे को समझाने लायक हैं:

1. घटना सब कुछ आकर्षित करती है, लेकिन कभी पीछे नहीं हटती - यह इसे अन्य भौतिक घटनाओं से अलग करती है।
2. कोई शून्य संकेतक नहीं है। ऐसी स्थिति का अनुकरण करना असंभव है जिसमें दबाव कार्य नहीं करता है, अर्थात गुरुत्वाकर्षण काम नहीं करता है।
3. धरती से गिर रही है औसत गति 11.2 किलोमीटर प्रति सेकेंड की रफ्तार से इस गति तक पहुंचकर आप ग्रह के आकर्षक कुएं को छोड़ सकते हैं।
4. गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अस्तित्व का तथ्य वैज्ञानिक रूप से सिद्ध नहीं हुआ है, यह सिर्फ एक अनुमान है। यदि वे कभी दिखाई देते हैं, तो शरीरों की परस्पर क्रिया से संबंधित ब्रह्मांड के कई रहस्य मानव जाति के सामने प्रकट होंगे।

आइंस्टीन जैसे वैज्ञानिक के बुनियादी सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, गुरुत्वाकर्षण भौतिक दुनिया के अस्तित्व के बुनियादी मापदंडों की वक्रता है, जो ब्रह्मांड का आधार है।

गुरुत्वाकर्षण दो वस्तुओं का परस्पर आकर्षण है। परस्पर क्रिया का बल पिंडों के गुरुत्वाकर्षण और उनके बीच की दूरी पर निर्भर करता है। अब तक, घटना के सभी रहस्यों को उजागर नहीं किया गया है, लेकिन आज अवधारणा और इसके गुणों का वर्णन करने वाले कई दर्जन सिद्धांत हैं।

अध्ययन की गई वस्तुओं की जटिलता अध्ययन के समय को प्रभावित करती है। ज्यादातर मामलों में, द्रव्यमान और दूरी की निर्भरता को आसानी से लिया जाता है।