Հին ժամանակներից մարդկությունը մտածել է, թե ինչպես աշխարհը. Ինչու՞ է խոտ աճում, ինչու է արևը փայլում, ինչու մենք չենք կարող թռչել... Վերջինս, ի դեպ, միշտ էլ առանձնահատուկ հետաքրքրություն է առաջացրել մարդկանց համար։ Հիմա մենք գիտենք, որ ամեն ինչի պատճառը ձգողականությունն է։ Ինչ է դա, և ինչու է այս երևույթն այդքան կարևոր Տիեզերքի մասշտաբով, մենք կքննարկենք այսօր:

Ներածություն

Գիտնականները պարզել են, որ բոլոր զանգվածային մարմինները փոխադարձ ձգողություն են զգում միմյանց նկատմամբ: Հետագայում պարզվեց, որ այս առեղծվածային ուժը նաև որոշում է շարժումը երկնային մարմիններիրենց մշտական ​​ուղեծրերում: Գրավիտացիայի նույն տեսությունը ձևակերպվել է մի հանճարի կողմից, որի վարկածները կանխորոշել են ֆիզիկայի զարգացումը գալիք դարերի ընթացքում: Այս ուսմունքը մշակել և շարունակել է (թեև բոլորովին այլ ուղղությամբ) Ալբերտ Էյնշտեյնը՝ անցյալ դարի մեծագույն մտքերից մեկը:

Դարեր շարունակ գիտնականները դիտարկել են ձգողականությունը՝ փորձելով հասկանալ և չափել այն: Վերջապես, վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում մարդկության ծառայությանն է դրվել նույնիսկ այնպիսի երևույթ, ինչպիսին գրավիտացիան է (իհարկե, որոշակի իմաստով): Ի՞նչ է դա, ինչպիսի՞ն է խնդրո առարկա տերմինի սահմանումը ժամանակակից գիտության մեջ։

գիտական ​​սահմանում

Եթե ​​ուսումնասիրեք հին մտածողների ստեղծագործությունները, կարող եք պարզել, որ լատիներեն «gravitas» բառը նշանակում է «ձգողականություն», «գրավչություն»: Այսօր գիտնականներն այդպես են անվանում նյութական մարմինների համընդհանուր և մշտական ​​փոխազդեցությունը: Եթե ​​այս ուժը համեմատաբար թույլ է և գործում է միայն այն առարկաների վրա, որոնք շատ ավելի դանդաղ են շարժվում, ապա Նյուտոնի տեսությունը կիրառելի է նրանց համար։ Եթե ​​հակառակն է, ապա պետք է օգտագործել Էյնշտեյնի եզրակացությունները։

Անմիջապես վերապահում անենք. ներկայումս ինքնին ձգողականության բնույթը սկզբունքորեն ամբողջությամբ ուսումնասիրված չէ։ Ինչ է դա, մենք դեռ լիովին չենք հասկանում:

Նյուտոնի և Էյնշտեյնի տեսությունները

Իսահակ Նյուտոնի դասական ուսմունքի համաձայն, բոլոր մարմինները դեպի միմյանց ձգվում են մի ուժով, որն ուղիղ համեմատական ​​է նրանց զանգվածին, հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև ընկած հեռավորության քառակուսուն: Մյուս կողմից, Էյնշտեյնը պնդում էր, որ առարկաների միջև ձգողականությունը դրսևորվում է տարածության և ժամանակի կորության դեպքում (իսկ տարածության կորությունը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե դրանում նյութ կա)։

Այս միտքը շատ խորն էր, բայց ժամանակակից հետազոտությունապացուցել որոշակի անճշտություն. Այսօր ենթադրվում է, որ տարածության մեջ ձգողականությունը միայն թեքում է տարածությունը. ժամանակը կարող է դանդաղեցնել և նույնիսկ կանգնեցնել, սակայն ժամանակավոր նյութի ձևը փոխելու իրողությունը տեսականորեն չի հաստատվել: Հետևաբար, դասական Էյնշտեյնի հավասարումը նույնիսկ հնարավորություն չի տալիս, որ տարածությունը կշարունակի ազդել նյութի և առաջացող մագնիսական դաշտի վրա:

Ավելի մեծ չափով հայտնի է գրավիտացիայի օրենքը (համընդհանուր ձգողականություն), որի մաթեմատիկական արտահայտությունը պատկանում է հենց Նյուտոնին.

\[ F = γ \frac[-1.2](m_1 m_2) (r^2) \]

γ-ի տակ հասկացվում է գրավիտացիոն հաստատունը (երբեմն օգտագործվում է G նշանը), որի արժեքը կազմում է 6,67545 × 10−11 մ³ / (կգ s²):

Տարրական մասնիկների փոխազդեցությունը

Մեզ շրջապատող տարածության անհավանական բարդությունը մեծապես պայմանավորված է անսահման թվով տարրական մասնիկներ. Նրանց միջև կան նաև տարբեր փոխազդեցություններմակարդակներում, որոնց մասին մենք կարող ենք միայն կռահել: Այնուամենայնիվ, տարրական մասնիկների փոխազդեցության բոլոր տեսակները միմյանց միջև զգալիորեն տարբերվում են իրենց ուժով:

Մեզ հայտնի բոլոր ուժերից ամենահզորը կապում է բաղադրիչները ատոմային միջուկ. Նրանց առանձնացնելու համար հարկավոր է իսկապես հսկայական էներգիա ծախսել: Ինչ վերաբերում է էլեկտրոններին, ապա դրանք միջուկին «կցվում են» միայն սովորականների կողմից, այն դադարեցնելու համար երբեմն այն էներգիան, որն առաջանում է ամենասովորականի արդյունքում. քիմիական ռեակցիա. Ձգողականությունը (ինչ է դա, դուք արդեն գիտեք) ատոմների և ենթաատոմային մասնիկների տարբերակում փոխազդեցության ամենահեշտ տեսակն է:

Գրավիտացիոն դաշտն այս դեպքում այնքան թույլ է, որ դժվար է պատկերացնել։ Տարօրինակ է, բայց հենց նրանք են «հետևում» երկնային մարմինների շարժմանը, որոնց զանգվածը երբեմն անհնար է պատկերացնել: Այս ամենը հնարավոր է գրավիտացիայի երկու հատկանիշների շնորհիվ, որոնք հատկապես արտահայտված են մեծ ֆիզիկական մարմինների դեպքում.

• Ի տարբերություն ատոմայինների, այն ավելի նկատելի է օբյեկտից հեռավորության վրա։ Այսպիսով, Երկրի ձգողականությունը պահում է նույնիսկ Լուսինն իր դաշտում, և Յուպիտերի նման ուժը հեշտությամբ աջակցում է միանգամից մի քանի արբանյակների ուղեծրերին, որոնցից յուրաքանչյուրի զանգվածը բավականին համեմատելի է Երկրի հետ:
• Բացի այդ, այն միշտ ապահովում է գրավչություն առարկաների միջև, և հեռավորության հետ այդ ուժը թուլանում է ցածր արագությամբ:

Գրավիտացիայի քիչ թե շատ համահունչ տեսության ձևավորումը տեղի է ունեցել համեմատաբար վերջերս և հենց մոլորակների և այլ երկնային մարմինների շարժման դարավոր դիտարկումների արդյունքների հիման վրա: Առաջադրանքին մեծապես նպաստեց այն, որ նրանք բոլորը շարժվում են վակուումում, որտեղ այլ հնարավոր փոխազդեցություններ պարզապես չկան։ Գալիլեոն և Կեպլերը՝ ժամանակի երկու ականավոր աստղագետները, իրենց ամենաարժեքավոր դիտարկումներով օգնեցին ճանապարհ հարթել նոր հայտնագործությունների համար։

Բայց միայն մեծ ԻսահակՆյուտոնը կարողացավ ստեղծել գրավիտացիայի առաջին տեսությունը և այն արտահայտել մաթեմատիկական պատկերով: Սա գրավիտացիայի առաջին օրենքն էր, որի մաթեմատիկական պատկերը ներկայացված է վերևում։

Նյուտոնի և նրա որոշ նախորդների եզրակացությունները

Ի տարբերություն այլ ֆիզիկական երևույթների, որոնք գոյություն ունեն մեզ շրջապատող աշխարհում, ձգողականությունը դրսևորվում է միշտ և ամենուր: Դուք պետք է հասկանաք, որ «զրոյական գրավիտացիա» տերմինը, որը հաճախ հանդիպում է մերձգիտական ​​շրջանակներում, ծայրաստիճան սխալ է. նույնիսկ անկշռությունը տիեզերքում չի նշանակում, որ մարդը կամ տիեզերանավինչ-որ զանգվածային օբյեկտի ձգողականությունը չի գործում:

Բացի այդ, բոլոր նյութական մարմիններն ունեն որոշակի զանգված՝ արտահայտված ուժի տեսքով, որը կիրառվել է նրանց վրա, և արագացում, որը ստացվել է այդ ազդեցության արդյունքում։

Այսպիսով, գրավիտացիոն ուժերը համաչափ են առարկաների զանգվածին։ Թվային առումով դրանք կարող են արտահայտվել երկու դիտարկվող մարմինների զանգվածների արտադրյալով։ Այս ուժը խստորեն ենթարկվում է հակադարձ կախվածությանը օբյեկտների միջև հեռավորության քառակուսու վրա: Բոլոր մյուս փոխազդեցությունները միանգամայն տարբեր կերպով կախված են երկու մարմինների միջև եղած հեռավորություններից:

Զանգվածը՝ որպես տեսության հիմնաքար

Օբյեկտների զանգվածը դարձել է հատուկ վիճելի կետ, որի շուրջ ամբողջ ժամանակակից տեսությունԷյնշտեյնի ձգողականությունը և հարաբերականությունը. Եթե ​​հիշում եք Երկրորդը, ապա հավանաբար գիտեք, որ զանգվածը ցանկացած ֆիզիկականի պարտադիր հատկանիշն է նյութական մարմին. Այն ցույց է տալիս, թե ինչպես իրեն կպահի առարկան, եթե նրա վրա ուժ կիրառվի՝ անկախ դրա ծագումից:

Քանի որ բոլոր մարմինները (ըստ Նյուտոնի) արագանում են, երբ նրանց վրա արտաքին ուժ է գործում, հենց զանգվածն է որոշում, թե որքան մեծ կլինի այս արագացումը։ Դիտարկենք ավելի պարզ օրինակ: Պատկերացրեք սկուտերն ու ավտոբուսը. եթե ճիշտ նույն ուժը կիրառեք նրանց վրա, նրանք տարբեր ժամանակներում կհասնեն տարբեր արագությունների: Այս ամենը բացատրվում է ձգողականության տեսությամբ։

Ի՞նչ կապ կա զանգվածի և գրավչության միջև:

Եթե ​​խոսենք գրավիտացիայի մասին, ապա զանգվածը այս երևույթի մեջ բոլորովին հակառակ դեր է խաղում այն, ինչ նա խաղում է առարկայի ուժի և արագացման հետ կապված: Հենց նա է ինքնին գրավչության հիմնական աղբյուրը: Եթե ​​վերցնեք երկու մարմին և տեսնեք, թե ինչ ուժով են նրանք ձգում երրորդ առարկան, որը գտնվում է առաջին երկուսից հավասար հեռավորության վրա, ապա բոլոր ուժերի հարաբերակցությունը հավասար կլինի առաջին երկու մարմինների զանգվածների հարաբերությանը։ Այսպիսով, ձգողական ուժն ուղիղ համեմատական ​​է մարմնի զանգվածին։

Եթե ​​նկատի ունենանք Նյուտոնի Երրորդ օրենքը, կարող ենք տեսնել, որ նա ճիշտ նույն բանն է ասում։ Ձգողության ուժը, որը գործում է ձգողականության աղբյուրից հավասար հեռավորության վրա գտնվող երկու մարմինների վրա, ուղղակիորեն կախված է այդ առարկաների զանգվածից։ Առօրյա կյանքում մենք խոսում ենք այն ուժի մասին, որով մարմինը ձգվում է դեպի մոլորակի մակերեսը որպես նրա քաշ:

Եկեք ամփոփենք որոշ արդյունքներ: Այսպիսով, զանգվածը սերտորեն կապված է արագացման հետ։ Միևնույն ժամանակ, նա է, ով որոշում է այն ուժը, որով ձգողականությունը կգործի մարմնի վրա:

Մարմինների արագացման առանձնահատկությունները գրավիտացիոն դաշտում

Այս զարմանալի երկակիությունն է պատճառը, որ նույն գրավիտացիոն դաշտում բոլորովին տարբեր առարկաների արագացումը հավասար կլինի։ Ենթադրենք, մենք ունենք երկու մարմին: Նրանցից մեկին նշանակենք z զանգված, մյուսին՝ Z։ Երկու առարկաներն էլ գցվում են գետնին, որտեղ նրանք ազատորեն ընկնում են։

Ինչպե՞ս է որոշվում ձգողականության ուժերի հարաբերակցությունը: Դա ցույց է տալիս ամենապարզը մաթեմատիկական բանաձեւ-զ/Զ. Դա հենց այն արագացումն է, որը նրանք ստանում են ձգողականության ուժի արդյունքում, նույնը կլինի: Պարզ ասած՝ մարմնի գրավիտացիոն դաշտում արագացումը ոչ մի կերպ կախված չէ նրա հատկություններից։

Ինչի՞ց է կախված արագացումը նկարագրված դեպքում։

Դա կախված է միայն (!) այս դաշտը ստեղծող օբյեկտների զանգվածից, ինչպես նաև դրանց տարածական դիրքից։ Զանգվածի երկակի դերը և տարբեր մարմինների հավասարաչափ արագացումը գրավիտացիոն դաշտում հայտնաբերվել են համեմատաբար երկար ժամանակ։ Այս երեւույթները ստացել են հետեւյալ անվանումը՝ «Համարժեքության սկզբունք»։ Այս տերմինը ևս մեկ անգամ ընդգծում է, որ արագացումը և իներցիան հաճախ համարժեք են (որոշակի չափով, իհարկե):

Կարևորության մասին Գ

Դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացից մենք հիշում ենք, որ մեր մոլորակի մակերևույթի վրա ազատ անկման արագացումը (Երկրի ձգողականությունը) 10 մ/վրկ է (իհարկե 9,8, բայց այս արժեքն օգտագործվում է հաշվարկի հեշտության համար): Այսպիսով, եթե հաշվի չառնվի օդի դիմադրությունը (զգալի բարձրության վրա՝ անկման փոքր հեռավորությամբ), ապա ազդեցությունը կստացվի, երբ մարմինը ձեռք է բերում 10 մ/վ արագացման աճ: ամեն վայրկյան. Այսպիսով, տան երկրորդ հարկից ընկած գիրքը թռիչքի ավարտին կշարժվի 30-40 մ/վ արագությամբ։ Պարզ ասած՝ 10 մ/վրկ-ը Երկրի ներսում ձգողության «արագությունն» է։

Ֆիզիկական գրականության մեջ ձգողականության պատճառով արագացումը նշվում է «g» տառով։ Քանի որ Երկրի ձևը որոշ չափով ավելի նման է մանդարինի, քան գնդիկի, այս քանակի արժեքը հեռու է նույնը նրա բոլոր շրջաններում: Այսպիսով, բևեռներում արագացումը ավելի բարձր է, իսկ գագաթներում բարձր լեռներայն փոքրանում է:

Նույնիսկ հանքարդյունաբերության մեջ գրավիտացիոն ուժը կարևոր դեր է խաղում: Այս երեւույթի ֆիզիկան երբեմն շատ ժամանակ է խնայում։ Այսպիսով, երկրաբաններին հատկապես հետաքրքրում է g-ի իդեալական ճշգրիտ որոշումը, քանի որ դա թույլ է տալիս բացառիկ ճշգրտությամբ ուսումնասիրել և գտնել օգտակար հանածոների հանքավայրեր: Ի դեպ, ինչպիսի՞ն է ձգողականության բանաձևը, որում կարևոր դեր է խաղում մեր դիտարկած արժեքը։ Ահա նա.

Նշում! Այս դեպքում գրավիտացիոն բանաձևը G-ով նշանակում է «գրավիտացիոն հաստատուն», որի արժեքը մենք արդեն տվել ենք վերևում։

Ժամանակին Նյուտոնը ձևակերպեց վերը նշված սկզբունքները. Նա հիանալի հասկանում էր և՛ միասնությունը, և՛ համընդհանուրությունը, բայց նա չէր կարող նկարագրել այս երեւույթի բոլոր կողմերը: Այս պատիվը բաժին հասավ Ալբերտ Էյնշտեյնին, ով նույնպես կարողացավ բացատրել համարժեքության սկզբունքը։ Հենց նրան է մարդկությունը պարտական ​​տիեզերական-ժամանակային շարունակականության էության ժամանակակից ըմբռնմանը:

Հարաբերականության տեսություն, Ալբերտ Էյնշտեյնի աշխատությունները

Իսահակ Նյուտոնի ժամանակ ենթադրվում էր, որ հղման կետերը կարող են ներկայացվել որպես ինչ-որ կոշտ «ձողեր», որոնց օգնությամբ հաստատվում է մարմնի դիրքը տարածական կոորդինատային համակարգում։ Միևնույն ժամանակ, ենթադրվում էր, որ բոլոր դիտորդները, ովքեր նշում են այդ կոորդինատները, կլինեն մեկ ժամանակային տարածության մեջ: Այդ տարիներին այս դրույթն այնքան ակնհայտ էր համարվում, որ այն վիճարկելու կամ լրացնելու փորձեր չարվեցին։ Եվ դա հասկանալի է, քանի որ մեր մոլորակի ներսում այս կանոնում շեղումներ չկան։

Էյնշտեյնն ապացուցեց, որ չափման ճշգրտությունը իսկապես նշանակալի կլիներ, եթե հիպոթետիկ ժամացույցը շարժվեր շատ ավելի դանդաղ, քան լույսի արագությունը։ Պարզ ասած, եթե մեկ դիտորդ, լույսի արագությունից ավելի դանդաղ շարժվելով, հետևի երկու իրադարձությունների, ապա դրանք նրա համար տեղի կունենան միաժամանակ։ Համապատասխանաբար երկրորդ դիտորդի համար. որի արագությունը նույնն է կամ ավելին, իրադարձությունները կարող են տեղի ունենալ տարբեր ժամանակներում:

Բայց ինչպե՞ս է ձգողականության ուժը կապված հարաբերականության տեսության հետ: Եկեք մանրամասն ուսումնասիրենք այս հարցը:

Հարաբերականության և գրավիտացիոն ուժերի միջև կապը

AT վերջին տարիներըհսկայական թվով բացահայտումներ արեց ենթաատոմային մասնիկների ոլորտում։ Համոզմունքն ավելի է ուժեղանում, որ մենք պատրաստվում ենք գտնել վերջնական մասնիկը, որից այն կողմ մեր աշխարհը չի կարող բաժանվել: Առավել համառ է անհրաժեշտությունը պարզելու, թե ինչպես են մեր տիեզերքի ամենափոքր «աղյուսները» ազդում այն ​​հիմնարար ուժերի կողմից, որոնք հայտնաբերվել են անցյալ դարում կամ նույնիսկ ավելի վաղ: Հատկապես հիասթափեցնող է, որ ձգողականության բուն բնույթը դեռևս չի բացատրվել:

Ահա թե ինչու Էյնշտեյնից հետո, ով «անգործունակություն» հաստատեց. դասական մեխանիկաՆյուտոնը դիտարկվող տարածքում հետազոտողները կենտրոնացել են ավելի վաղ ստացված տվյալների ամբողջական վերանայման վրա: Շատ առումներով գրավիտացիան ինքնին վերանայման է ենթարկվել: Ի՞նչ է դա ենթաատոմային մասնիկների մակարդակում: Արդյո՞ք դա որևէ նշանակություն ունի այս զարմանալի բազմաչափ աշխարհում:

Պարզ լուծում.

Սկզբում շատերը ենթադրում էին, որ Նյուտոնի ձգողականության և հարաբերականության տեսության միջև անհամապատասխանությունը կարելի է բացատրել շատ պարզ՝ էլեկտրադինամիկայի ոլորտից անալոգիաներ անելով։ Կարելի էր ենթադրել, որ գրավիտացիոն դաշտը տարածվում է մագնիսականի նման, որից հետո այն կարելի է հռչակել որպես «միջնորդ» երկնային մարմինների փոխազդեցության մեջ՝ բացատրելով բազմաթիվ անհամապատասխանություններ հին և. նոր տեսություն. Փաստն այն է, որ այդ դեպքում դիտարկվող ուժերի տարածման հարաբերական արագությունները շատ ավելի ցածր կլինեն, քան լույսի արագությունը։ Այսպիսով, ինչպե՞ս են կապված ձգողականությունը և ժամանակը:

Սկզբունքորեն, հենց Էյնշտեյնին գրեթե հաջողվեց կառուցել հարաբերական տեսություն՝ հիմնված հենց այսպիսի տեսակետների վրա, միայն մեկ հանգամանք էր խանգարում նրա մտադրությանը. Այն ժամանակվա գիտնականներից ոչ մեկն ընդհանրապես չուներ որևէ տեղեկություն, որը կարող էր օգնել որոշել ձգողության «արագությունը»։ Բայց մեծ զանգվածների տեղաշարժերի հետ կապված շատ տեղեկություններ կային։ Ինչպես հայտնի է, դրանք ընդամենը հզոր գրավիտացիոն դաշտերի ընդհանուր ճանաչված աղբյուրն էին։

Բարձր արագությունները խիստ ազդում են մարմինների զանգվածների վրա, և դա բոլորովին նման չէ արագության և լիցքի փոխազդեցությանը։ Որքան մեծ է արագությունը, այնքան մեծ է մարմնի զանգվածը։ Խնդիրն այն է, որ լույսի կամ ավելի բարձր արագությամբ շարժվելու դեպքում վերջին արժեքը ինքնաբերաբար կդառնա անսահման: Ուստի Էյնշտեյնը եզրակացրեց, որ գոյություն ունի ոչ թե գրավիտացիոն, այլ թենզորային դաշտ, որի նկարագրության համար պետք է օգտագործել շատ ավելի շատ փոփոխականներ։

Նրա հետևորդները եկել են այն եզրակացության, որ ձգողականությունը և ժամանակը գործնականում կապ չունեն։ Փաստն այն է, որ այս տենզորային դաշտն ինքնին կարող է գործել տարածության վրա, սակայն այն ի վիճակի չէ ազդել ժամանակի վրա։ Այնուամենայնիվ, ժամանակակից փայլուն ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգը այլ տեսակետ ունի. Բայց դա բոլորովին այլ պատմություն է...

Բնության մեջ կան տարբեր ուժեր, որոնք բնութագրում են մարմինների փոխազդեցությունը։ Դիտարկենք այն ուժերը, որոնք առաջանում են մեխանիկայում:

գրավիտացիոն ուժեր.Հավանաբար, հենց առաջին ուժը, որի գոյությունը գիտակցել է մարդը, եղել է Երկրի կողմից մարմինների վրա ազդող ձգողական ուժը։

Եվ շատ դարեր պահանջվեցին, որպեսզի մարդիկ հասկանան, որ ձգողության ուժը գործում է ցանկացած մարմինների միջև: Եվ շատ դարեր պահանջվեցին, որպեսզի մարդիկ հասկանան, որ ձգողության ուժը գործում է ցանկացած մարմինների միջև: Այս փաստն առաջինը հասկացավ անգլիացի ֆիզիկոս Նյուտոնը։ Վերլուծելով մոլորակների շարժումը կարգավորող օրենքները (Կեպլերի օրենքները), նա եկել է այն եզրակացության, որ մոլորակների շարժման դիտարկված օրենքները կարող են իրականացվել միայն այն դեպքում, եթե նրանց միջև կա գրավիչ ուժ, որն ուղիղ համեմատական ​​է նրանց զանգվածներին և հակադարձ համեմատական։ նրանց միջև հեռավորության քառակուսին:

Նյուտոնը ձևակերպեց ձգողության օրենքը. Ցանկացած երկու մարմին ձգվում է միմյանց: Կետային մարմինների միջև ձգողական ուժն ուղղված է դրանք միացնող ուղիղ գծի երկայնքով, ուղիղ համեմատական ​​է երկուսի զանգվածներին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն.

Այս դեպքում կետային մարմիններ հասկացվում են որպես մարմիններ, որոնց չափերը շատ անգամ փոքր են, քան նրանց միջև եղած հեռավորությունը:

Ձգողության ուժերը կոչվում են գրավիտացիոն ուժեր: Համաչափության G գործակիցը կոչվում է գրավիտացիոն հաստատուն։ Դրա արժեքը որոշվել է փորձարարական եղանակով՝ G = 6,7 10¯¹¹ N m² / kg²:

ձգողականությունԳործելով Երկրի մակերևույթի մոտ, ուղղված է դեպի կենտրոն և հաշվարկվում է բանաձևով.

որտեղ g-ն ազատ անկման արագացումն է (g = 9,8 մ/վրկ²):

Կենդանի բնության մեջ ձգողականության դերը շատ նշանակալի է, քանի որ կենդանի էակների չափը, ձևը և համամասնությունները մեծապես կախված են դրա մեծությունից:

Մարմնի քաշը.Մտածեք, թե ինչ է տեղի ունենում, երբ բեռը տեղադրվում է հորիզոնական հարթության վրա (հենարան): Բեռը իջեցնելուց հետո առաջին պահին այն սկսում է շարժվել դեպի ներքև՝ ձգողականության ազդեցության տակ (նկ. 8):

Ինքնաթիռը թեքվում է և առաջանում է առաձգական ուժ (հենարանի ռեակցիա), ուղղված դեպի վեր։ Այն բանից հետո, երբ առաձգական ուժը (Fy) հավասարակշռում է ձգողության ուժը, մարմնի իջեցումը և հենարանի շեղումը կդադարեն:

Հենարանի շեղումն առաջացել է մարմնի ազդեցությամբ, հետևաբար մարմնի կողքից հենարանի վրա գործում է որոշակի ուժ (P), որը կոչվում է մարմնի քաշ (նկ. 8, բ)։ Նյուտոնի երրորդ օրենքի համաձայն՝ մարմնի կշիռը մեծությամբ հավասար է հենակետային ռեակցիայի ուժին և ուղղված է հակառակ ուղղությամբ։

P \u003d - Fu \u003d F ծանր:

մարմնի քաշը կոչվում է P ուժ, որով մարմինը գործում է հորիզոնական հենարանի վրա, որը նրա նկատմամբ անշարժ է.

Քանի որ ձգողականությունը (քաշը) կիրառվում է հենարանի վրա, այն դեֆորմացվում է և առաձգականության շնորհիվ հակադրվում է ձգողության ուժին։ Այս դեպքում հենարանի կողմից մշակված ուժերը կոչվում են հենարանի արձագանքման ուժեր, իսկ հակազդեցության զարգացման բուն ֆենոմենը կոչվում է հենարանի ռեակցիա։ Ըստ Նյուտոնի երրորդ օրենքի՝ հենարանի արձագանքման ուժը մեծությամբ հավասար է մարմնի ձգողության ուժին և հակառակ ուղղությամբ՝ դրան։

Եթե ​​հենարանի վրա գտնվող մարդը շարժվում է իր մարմնի օղակների արագացումով, որն ուղղված է հենարանից հեռու, ապա հենարանի արձագանքման ուժը մեծանում է ma արժեքով, որտեղ m-ը մարդու զանգվածն է, և այն արագացումներն են, որոնցով նրա մարմնի օղակները շարժվում են. Այս դինամիկ էֆեկտները կարելի է գրանցել լարման չափիչ սարքերի միջոցով (դինամոգրամներ):

Քաշը չպետք է շփոթել մարմնի զանգվածի հետ։ Մարմնի զանգվածը բնութագրում է նրա իներցիոն հատկությունները և կախված չէ ոչ գրավիտացիոն ուժից, ոչ արագացումից, որով այն շարժվում է։

Մարմնի քաշը բնութագրում է այն ուժը, որով այն գործում է հենարանի վրա և կախված է ինչպես ձգողականության ուժից, այնպես էլ շարժման արագացումից։

Օրինակ՝ Լուսնի վրա մարմնի կշիռը մոտ 6 անգամ փոքր է Երկրի մարմնի քաշից։Զանգվածը երկու դեպքում էլ նույնն է և որոշվում է մարմնի նյութի քանակով։

Առօրյա կյանքում, տեխնիկայում, սպորտում, քաշը հաճախ նշվում է ոչ թե նյուտոններով (N), այլ ուժի կիլոգրամներով (kgf): Անցումը մի միավորից մյուսն իրականացվում է բանաձևի համաձայն՝ 1 կգֆ = 9,8 Ն։

Երբ հենարանը և մարմինը անշարժ են, ապա մարմնի զանգվածը հավասար է այս մարմնի ձգողության ուժին։ Երբ հենարանը և մարմինը շարժվում են որոշակի արագացումով, ապա, կախված նրա ուղղությունից, մարմինը կարող է զգալ կամ անկշռություն կամ գերծանրաբեռնվածություն։ Երբ արագացումը նույն ուղղությամբ է և հավասար է ծանրության հետևանքով առաջացած արագացմանը, մարմնի քաշը կլինի. զրո, ուստի առկա է անկշռության վիճակ (ISS, արագընթաց վերելակ իջնելիս)։ Երբ հենարանի շարժման արագացումը հակադրվում է ազատ անկման արագացմանը, մարդն ապրում է գերբեռնվածություն (սկիզբ՝ կառավարվող տիեզերանավի Երկրի մակերևույթից, բարձր արագությամբ վերելակ բարձրացող):

Նախ պատկերացրեք Երկիրը որպես չշարժվող գնդակ (նկ. 3.1, ա): F գրավիտացիոն ուժը Երկրի (զանգված M) և օբյեկտի (մ զանգված) միջև որոշվում է բանաձևով. F=Գմմ/ռ2

որտեղ r-ը Երկրի շառավիղն է: G հաստատունը հայտնի է որպես ունիվերսալ գրավիտացիոն հաստատունև չափազանց փոքր: Երբ r հաստատուն է, F ուժը const է: մ. Երկրի կողմից m զանգվածով մարմնի ձգումը որոշում է այս մարմնի քաշը. W = մգ հավասարումների համեմատությունը տալիս է. g = const = GM/r 2:

Երկրի կողմից m զանգվածով մարմնի ձգումը հանգեցնում է նրան, որ այն «ցած է» ընկնում g արագացումով, որը հաստատուն է A, B, C բոլոր կետերում և ամենուր: երկրի մակերեսը(նկ. 3.1.6):

Ազատ մարմնի ուժի դիագրամը ցույց է տալիս նաև, որ Երկրի վրա կա մի ուժ, որը գործում է m զանգված ունեցող մարմնի կողմից, որն ուղղված է մարմնի վրա Երկրից եկող ուժին հակառակ։ Այնուամենայնիվ, Երկրի M զանգվածն այնքան մեծ է, որ «Երկրի վերև» արագացումը, որը հաշվարկվում է F \u003d Ma բանաձևով, աննշան է և կարող է անտեսվել: Երկիրն ունի այլ ձև, քան գնդաձևը. r p բևեռի շառավիղը փոքր է r e հասարակածի շառավղից: Սա նշանակում է, որ m զանգվածով մարմնի ձգողական ուժը F p \u003d GMm / r 2 բևեռում: p-ն ավելի մեծ է, քան հասարակածում F e = GMm/r e . Հետևաբար, բևեռում g p-ի ազատ անկման արագացումը ավելի մեծ է, քան g e-ի ազատ անկման արագացումը հասարակածում։ g արագացումը փոփոխվում է լայնության հետ՝ համաձայն Երկրի շառավիղի փոփոխության։



Ինչպես գիտեք, Երկիրը մշտական ​​շարժման մեջ է։ Այն պտտվում է իր առանցքի շուրջ՝ ամեն օր մեկ պտույտ կատարելով և Արեգակի շուրջ մեկ տարվա պտույտով շարժվում է։ Պարզության համար հաշվի առնելով Երկիրը որպես միատարր գնդիկ՝ դիտարկենք m զանգվածով մարմինների շարժումը A բևեռի և C հասարակածի վրա (նկ. 3.2): Մեկ օրվա ընթացքում A կետում գտնվող մարմինը պտտվում է 360 °՝ մնալով տեղում, մինչդեռ C կետում գտնվող մարմինը ծածկում է 2լգ հեռավորություն։ Որպեսզի C կետում գտնվող մարմինը շարժվի շրջանաձև ուղեծրով, անհրաժեշտ է որոշակի ուժ։ Սա կենտրոնաձիգ ուժ է, որը որոշվում է mv 2 /r բանաձևով, որտեղ v-ն ուղեծրում գտնվող մարմնի արագությունն է։ C կետում գտնվող մարմնի վրա ազդող գրավիտացիոն ձգողության ուժը, F = GMm/r պետք է.

ա) ապահովել մարմնի շարժումը շրջանագծով.

բ) մարմինը ձգել դեպի Երկիր.

Այսպիսով, F = (mv 2 /r) + մգ հասարակածում, իսկ F = մգ բևեռում: Սա նշանակում է, որ g-ը փոխվում է լայնության հետ, քանի որ ուղեծրի շառավիղը r-ից C-ում փոխվում է զրոյի A-ում:

Հետաքրքիր է պատկերացնել, թե ինչ տեղի կունենա, եթե Երկրի պտույտի արագությունն այնքան մեծանա, որ մարմնի վրա հասարակածի վրա ազդող կենտրոնաձիգ ուժը հավասար դառնա ձգողության ուժին, այսինքն mv 2 / r = F = GMm / r 2: . Ընդհանուր գրավիտացիոն ուժը կօգտագործվի բացառապես մարմինը C կետում շրջանաձև ուղեծրում պահելու համար, և Երկրի մակերևույթի վրա ուժ չի մնա: Երկրի պտույտի արագության ցանկացած հետագա աճ թույլ կտա մարմնին «լողալ հեռու» տիեզերք: Միևնույն ժամանակ, եթե տիեզերանավը տիեզերագնացներով տիեզերանավի վրա արձակվի Երկրի կենտրոնից R բարձրության վրա v արագությամբ, այնպես, որ mv*/R=F = GMm/R 2 հավասարությունը բավարարվի, ապա այս տիեզերանավը. անկշռության պայմաններում կպտտվի Երկրի շուրջը։

Ազատ անկման g արագացման ճշգրիտ չափումները ցույց են տալիս, որ g տատանվում է ըստ լայնության, ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 3.1-ում: Սրանից հետևում է, որ որոշակի մարմնի քաշը փոխվում է Երկրի մակերևույթի վրա առավելագույնից 90 ° լայնության վրա մինչև նվազագույնը 0 ° լայնության վրա:



Մարզման այս մակարդակում g արագացման փոքր փոփոխությունները սովորաբար անտեսվում են և օգտագործվում է 9,81 մ-վրկ միջին արժեքը: Հաշվարկները պարզեցնելու համար g արագացումը հաճախ ընդունվում է որպես մոտակա ամբողջ թիվ, այսինքն՝ 10 ms - 2, և, հետևաբար, Երկրից ազդող ձգողական ուժը 1 կգ զանգվածով մարմնի վրա, այսինքն՝ քաշը, վերցվում է 10 N: քննական խորհուրդներՔննվողների համար նա առաջարկում է հաշվարկները պարզեցնելու համար օգտագործել g = 10 մ-վ - 2 կամ 10 N-kg -1»:

Ֆիզիկոսների կողմից անընդհատ ուսումնասիրվող ամենակարեւոր երեւույթը շարժումն է։ Էլեկտրամագնիսական երևույթներ, մեխանիկայի օրենքներ, թերմոդինամիկ և քվանտային գործընթացներ՝ այս ամենը տիեզերքի բեկորների լայն շրջանակ է, որը ուսումնասիրվել է ֆիզիկայի կողմից: Եվ այս բոլոր գործընթացները, այսպես թե այնպես, իջնում ​​են մի բանի` դեպի:

հետ շփման մեջ

Տիեզերքում ամեն ինչ շարժվում է: Ձգողականությունը մանկուց բոլոր մարդկանց ծանոթ երեւույթ է, մենք ծնվել ենք մեր մոլորակի գրավիտացիոն դաշտում, սա ֆիզիկական երևույթմեր կողմից ընկալվում է ամենախորը ինտուիտիվ մակարդակով և, թվում է, նույնիսկ ուսումնասիրություն չի պահանջում։

Բայց, ավաղ, հարց է, թե ինչու և Ինչպե՞ս են բոլոր մարմինները գրավում միմյանց:, մինչ օրս մնում է ամբողջությամբ չբացահայտված, չնայած այն ուսումնասիրվել է վեր ու վար։

Այս հոդվածում մենք կքննարկենք, թե որն է Նյուտոնի համընդհանուր գրավչությունը՝ ձգողականության դասական տեսությունը: Այնուամենայնիվ, նախքան բանաձևերին և օրինակներին անցնելը, անդրադառնանք գրավչության խնդրի էությանը և սահմանենք այն։

Միգուցե գրավիտացիայի ուսումնասիրությունը բնափիլիսոփայության սկիզբն էր (իրերի էությունը հասկանալու գիտությունը), գուցե բնական փիլիսոփայությունից առաջացավ ձգողականության էության հարցը, բայց, այսպես թե այնպես, մարմինների ձգողականության հարցը. հետաքրքրված է Հին Հունաստանով.

Շարժումը հասկացվում էր որպես մարմնի զգայական հատկանիշների էություն, ավելի ճիշտ՝ մարմինը շարժվում էր, մինչ դիտորդը տեսնում է այն։ Եթե ​​մենք չենք կարողանում չափել, կշռել, զգալ մի երեւույթ, սա նշանակում է, որ այդ երեւույթը չկա՞։ Բնականաբար՝ ոչ։ Եվ քանի որ Արիստոտելը դա հասկացավ, սկսվեցին մտորումները ձգողականության էության մասին։

Ինչպես պարզվեց այսօր, տասնյակ դարեր անց, գրավիտացիան ոչ միայն երկրագնդի գրավչության և դեպի մեր մոլորակի ձգման հիմքն է, այլև Տիեզերքի և գրեթե բոլոր գոյություն ունեցող տարրական մասնիկների ծագման հիմքը:

Շարժման առաջադրանք

Եկեք ծախսենք մտածողության փորձ. Եկեք ընդունենք ձախ ձեռքփոքր գնդակ: Վերցնենք նույնը աջ կողմում։ Եկեք բաց թողնենք ճիշտ գնդակը, և այն կսկսի վայր ընկնել: Ձախը մնում է ձեռքին, դեռ անշարժ է։

Եկեք մտովի կանգնեցնենք ժամանակի ընթացքը։ Ընկնող աջ գնդակը «կախվում» է օդում, ձախը դեռ մնում է ձեռքում։ Աջ գնդակն օժտված է շարժման «էներգիայով», ձախը՝ ոչ։ Բայց ո՞րն է նրանց միջև խորը, իմաստալից տարբերությունը:

Որտե՞ղ, ընկնող գնդակի ո՞ր հատվածում է գրված, որ այն պետք է շարժվի։ Այն ունի նույն զանգվածը, նույն ծավալը։ Այն ունի նույն ատոմները, և դրանք ոչնչով չեն տարբերվում հանգստի վիճակում գտնվող գնդակի ատոմներից։ Գնդակ ունի? Այո, սա ճիշտ պատասխանն է, բայց գնդակը որտեղի՞ց գիտի, որ ունի պոտենցիալ էներգիա, որտեղ է այն գրանցված դրա մեջ:

Սա Արիստոտելի, Նյուտոնի և Ալբերտ Էյնշտեյնների առաջադրած խնդիրն է։ Եվ երեք փայլուն մտածողներն էլ մասամբ իրենց համար լուծեցին այս խնդիրը, բայց այսօր կան մի շարք հարցեր, որոնք լուծման կարիք ունեն։

Նյուտոնյան ձգողականություն

1666 թվականին ամենամեծ անգլիացի ֆիզիկոսև մեխանիկ Ի.Նյուտոնը հայտնաբերեց օրենք, որը կարող է քանակապես հաշվարկել այն ուժը, որի շնորհիվ տիեզերքի ողջ նյութը հակված է միմյանց: Այս երեւույթը կոչվում է համընդհանուր ձգողականություն: Երբ հարցնում են. «Ձևակերպիր համընդհանուր ձգողության օրենքը», ձեր պատասխանը պետք է հնչի այսպես.

Գրավիտացիոն փոխազդեցության ուժը, որը նպաստում է երկու մարմինների ձգմանը, է ուղիղ համեմատական ​​այս մարմինների զանգվածներինև հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև եղած հեռավորությանը:

Կարևոր.Նյուտոնի ներգրավման օրենքը օգտագործում է «հեռավորություն» տերմինը։ Այս տերմինը պետք է հասկանալ ոչ թե որպես մարմինների մակերևույթների միջև հեռավորություն, այլ որպես նրանց ծանրության կենտրոնների միջև հեռավորություն։ Օրինակ, եթե r1 և r2 շառավղով երկու գնդակներ ընկած են իրար վրա, ապա դրանց մակերեսների միջև հեռավորությունը զրո է, բայց կա գրավիչ ուժ։ Բանն այն է, որ նրանց կենտրոնների r1+r2 հեռավորությունը զրոյական չէ։ Տիեզերական մասշտաբով այս պարզաբանումը կարևոր չէ, բայց ուղեծրում գտնվող արբանյակի համար այս հեռավորությունը հավասար է մակերևույթից բարձրությանը՝ գումարած մեր մոլորակի շառավիղը: Երկրի և Լուսնի միջև հեռավորությունը նույնպես չափվում է որպես նրանց կենտրոնների, այլ ոչ թե մակերեսների հեռավորություն:

Ձգողության օրենքի համար բանաձևը հետևյալն է.

,

• F-ը ներգրավման ուժն է,
• - զանգվածներ,
• r - հեռավորությունը,
• G-ը գրավիտացիոն հաստատուն է, որը հավասար է 6,67 10−11 մ³ / (կգ s²):

Ի՞նչ է քաշը, եթե հենց նոր նկատի ունենանք ձգողականության ուժը:

Ուժը վեկտորային մեծություն է, սակայն համընդհանուր ձգողության օրենքում այն ​​ավանդաբար գրվում է որպես սկալյար։ Վեկտորային պատկերում օրենքը կունենա հետևյալ տեսքը.

.

Բայց դա չի նշանակում, որ ուժը հակադարձ համեմատական ​​է կենտրոնների միջև հեռավորության խորանարդին։ Հարաբերակցությունը պետք է հասկանալ որպես միավորի վեկտոր՝ ուղղված մի կենտրոնից մյուսը.

.

Գրավիտացիոն փոխազդեցության օրենքը

Քաշը և ձգողականությունը

Հաշվի առնելով ձգողականության օրենքը՝ կարելի է հասկանալ, որ ոչ մի զարմանալի բան չկա նրանում, որ մենք անձամբ մենք զգում ենք, որ արևի գրավչությունը շատ ավելի թույլ է, քան երկրայինը. Զանգվածային Արեգակը, թեև ունի մեծ զանգված, բայց մեզանից շատ հեռու է։ նույնպես հեռու է Արեգակից, բայց նրան գրավում է, քանի որ ունի մեծ զանգված. Ինչպես գտնել երկու մարմինների ձգողականության ուժը, մասնավորապես՝ ինչպես հաշվարկել Արեգակի, Երկրի և իմ ու քո գրավիտացիոն ուժը, մենք այս հարցով կզբաղվենք մի փոքր ուշ:

Որքան գիտենք, ձգողականության ուժը հետևյալն է.

որտեղ m-ը մեր զանգվածն է, իսկ g-ը՝ Երկրի ազատ անկման արագացումը (9,81 մ/վ 2):

Կարևոր.Չկան երկու, երեք, տասը տեսակի ձգողական ուժեր։ Ձգողականությունը միակ ուժն է, որը քանակականացնում է գրավչությունը: Քաշը (P = մգ) և գրավիտացիոն ուժը նույնն են:

Եթե ​​m-ը մեր զանգվածն է, M-ը երկրագնդի զանգվածն է, R-ը՝ նրա շառավիղը, ապա մեզ վրա ազդող գրավիտացիոն ուժը հետևյալն է.

Այսպիսով, քանի որ F = մգ.

.

Զանգվածները ջնջվում են՝ թողնելով ազատ անկման արագացման արտահայտությունը.

Ինչպես տեսնում եք, ազատ անկման արագացումն իսկապես շատ է մշտական, քանի որ դրա բանաձևը ներառում է հաստատուններ՝ Երկրի շառավիղը, զանգվածը և գրավիտացիոն հաստատունը։ Փոխարինելով այս հաստատունների արժեքները՝ մենք կհամոզվենք, որ ազատ անկման արագացումը հավասար է 9,81 մ/վրկ 2-ի:

Տարբեր լայնություններում մոլորակի շառավիղը փոքր-ինչ տարբեր է, քանի որ Երկիրը դեռ կատարյալ գունդ չէ: Դրա պատճառով երկրագնդի տարբեր կետերում ազատ անկման արագացումը տարբեր է:

Վերադառնանք Երկրի և Արեգակի գրավչությանը։ Փորձենք օրինակով ապացուցել, որ գլոբուսը մեզ ավելի ուժեղ է ձգում, քան Արեգակը։

Հարմարության համար վերցնենք մարդու զանգվածը՝ m = 100 կգ։ Ապա.

• Հեռավորությունը մարդու և երկրագունդըհավասար է մոլորակի շառավղին՝ R = 6,4∙10 6 մ.
• Երկրի զանգվածը M ≈ 6∙10 24 կգ է:
• Արեգակի զանգվածն է` Mc ≈ 2∙10 30 կգ:
• Մեր մոլորակի և Արեգակի միջև հեռավորությունը (Արևի և մարդու միջև) r=15∙10 10 մ.

Մարդու և Երկրի միջև գրավիտացիոն գրավչությունը.

Այս արդյունքը բավականին ակնհայտ է քաշի ավելի պարզ արտահայտությունից (P = մգ):

Մարդու և Արեգակի միջև գրավիտացիոն ձգողության ուժը.

Ինչպես տեսնում եք, մեր մոլորակը գրավում է մեզ գրեթե 2000 անգամ ավելի ուժեղ:

Ինչպե՞ս գտնել գրավչության ուժը Երկրի և Արևի միջև: Հետևյալ ձևով.

Այժմ մենք տեսնում ենք, որ Արևը ձգում է մեր մոլորակին ավելի քան միլիարդ միլիարդ անգամ ավելի ուժեղ, քան մոլորակը ձգում է ինձ և ձեզ:

առաջին տիեզերական արագությունը

Այն բանից հետո, երբ Իսահակ Նյուտոնը հայտնաբերեց համընդհանուր ձգողության օրենքը, նա սկսեց հետաքրքրվել, թե որքան արագ պետք է նետվի մարմինը, որպեսզի այն, հաղթահարելով գրավիտացիոն դաշտը, ընդմիշտ հեռանա երկրագնդից։

Ճիշտ է, նա դա մի փոքր այլ կերպ էր պատկերացնում, իր ընկալմամբ դա ոչ թե ուղղահայաց կանգնած հրթիռ էր՝ ուղղված դեպի երկինք, այլ մի մարմին, որը հորիզոնական ցատկ է կատարում լեռան գագաթից։ Դա տրամաբանական պատկերացում էր, քանի որ լեռան գագաթին, ձգողականության ուժը մի փոքր ավելի քիչ է.

Այսպիսով, Էվերեստի գագաթին ձգողականության արագացումը կլինի ոչ թե սովորական 9,8 մ/վ 2, այլ գրեթե մ/վ 2: Հենց այս պատճառով է, որ այնտեղ այնքան հազվադեպ է, որ օդի մասնիկները այլևս այնքան կապված չեն գրավիտացիայի հետ, որքան նրանք, որոնք «ընկել են» մակերեսին:

Փորձենք պարզել, թե որն է տիեզերական արագությունը։

Առաջին տիեզերական արագությունը v1 այն արագությունն է, որով մարմինը դուրս է գալիս Երկրի (կամ մեկ այլ մոլորակի) մակերեսից և մտնում շրջանաձև ուղեծիր։

Փորձենք պարզել այս մեծության թվային արժեքը մեր մոլորակի համար։

Եկեք գրենք Նյուտոնի երկրորդ օրենքը մարմնի համար, որը պտտվում է մոլորակի շուրջը շրջանաձև ուղեծրով.

,

որտեղ h-ը մարմնի բարձրությունն է մակերևույթից, R-ն Երկրի շառավիղն է։

Ուղեծրում մարմնի վրա գործում է կենտրոնախույս արագացում, այսպիսով.

.

Զանգվածները կրճատվում են, ստանում ենք.

,

Այս արագությունը կոչվում է առաջին տիեզերական արագություն.

Ինչպես տեսնում եք, տիեզերական արագությունը բացարձակապես անկախ է մարմնի զանգվածից։ Այսպիսով, 7,9 կմ/վ արագությամբ արագացած ցանկացած օբյեկտ կլքի մեր մոլորակը և կմտնի նրա ուղեծիր։

առաջին տիեզերական արագությունը

Երկրորդ տիեզերական արագություն

Այնուամենայնիվ, նույնիսկ մարմնին առաջինին արագացնելուց հետո տիեզերական արագություն, մենք չենք կարողանա ամբողջությամբ խզել նրա գրավիտացիոն կապը Երկրի հետ։ Դրա համար անհրաժեշտ է երկրորդ տիեզերական արագությունը։ Այս արագությանը հասնելով մարմինը հեռանում է մոլորակի գրավիտացիոն դաշտիցև բոլոր հնարավոր փակ ուղեծրերը:

Կարևոր.Սխալմամբ հաճախ համարվում է, որ Լուսին հասնելու համար տիեզերագնացները պետք է հասնեին երկրորդ տիեզերական արագությանը, քանի որ նրանք նախ պետք է «անջատվեին» մոլորակի գրավիտացիոն դաշտից։ Դա այդպես չէ. Երկիր-Լուսին զույգը գտնվում է Երկրի գրավիտացիոն դաշտում: Նրանց ընդհանուր ծանրության կենտրոնը գտնվում է երկրագնդի ներսում:

Այս արագությունը գտնելու համար մենք խնդիրը մի փոքր այլ կերպ ենք դրել։ Ենթադրենք, մարմինը թռչում է անսահմանությունից դեպի մոլորակ: Հարց՝ ի՞նչ արագություն է ձեռք բերվելու մակերևույթի վրա վայրէջք կատարելիս (իհարկե, առանց մթնոլորտը հաշվի առնելու): Այս արագությունն է և մարմնից կպահանջվի մոլորակից հեռանալու համար:

Համընդհանուր ձգողության օրենքը. Ֆիզիկա 9-րդ դասարան

Համընդհանուր ձգողության օրենքը.

Եզրակացություն

Մենք իմացանք, որ թեև ձգողականությունը տիեզերքի հիմնական ուժն է, այս երևույթի պատճառներից շատերը դեռ առեղծված են: Մենք իմացանք, թե որն է Նյուտոնի համընդհանուր ձգողության ուժը, սովորեցինք, թե ինչպես հաշվարկել այն տարբեր մարմինների համար, ինչպես նաև ուսումնասիրեցինք որոշ օգտակար հետևանքներ, որոնք բխում են այնպիսի երևույթից, ինչպիսին է գրավիտացիայի համընդհանուր օրենքը:

Յուրաքանչյուր մարդ իր կյանքում մեկ անգամ չէ, որ հանդիպել է այս հասկացությանը, քանի որ գրավիտացիան ոչ միայն ժամանակակից ֆիզիկայի, այլ նաև հարակից մի շարք այլ գիտությունների հիմքն է։

Շատ գիտնականներ հնագույն ժամանակներից ուսումնասիրում են մարմինների գրավչությունը, սակայն հիմնական հայտնագործությունը վերագրվում է Նյուտոնին և նկարագրվում է որպես բոլորին հայտնի պատմություն՝ նրա գլխին ընկած մրգի հետ:

Ինչ է գրավիտացիան պարզ բառերով

Ձգողականությունը ձգում է տիեզերքի մի քանի օբյեկտների միջև: Երևույթի բնույթը տարբեր է, քանի որ այն որոշվում է դրանցից յուրաքանչյուրի զանգվածով և միջև եղած երկարությամբ, այսինքն՝ հեռավորությամբ։

Նյուտոնի տեսությունը հիմնված էր այն փաստի վրա, որ ինչպես ընկնող պտուղը, այնպես էլ մեր մոլորակի արբանյակի վրա ազդում է նույն ուժը՝ դեպի Երկիր ձգողությունը: Իսկ արբանյակը երկրային տարածության վրա չի ընկել հենց իր զանգվածի ու հեռավորության պատճառով։

Ձգողության դաշտ

Գրավիտացիոն դաշտը տարածություն է, որի ներսում մարմինները փոխազդում են ներգրավման օրենքների համաձայն։

Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսությունը դաշտը նկարագրում է որպես ժամանակի և տարածության որոշակի հատկություն, որը բնութագրականորեն դրսևորվում է ֆիզիկական առարկաների հայտնվելիս։

գրավիտացիոն ալիք

Սա որոշակի փոփոխություն է դաշտերում, որոնք ձևավորվում են շարժվող առարկաների ճառագայթման արդյունքում: Նրանք անջատվում են թեմայից և տարածվում են ալիքային էֆեկտով:

Ձգողականության տեսություններ

Դասական տեսությունը նյուտոնյան է։ Այնուամենայնիվ, դա կատարյալ չէր, և հետագայում հայտնվեցին այլընտրանքային տարբերակներ:

Դրանք ներառում են.

• մետրային տեսություններ;
• ոչ մետրիկ;
• վեկտոր;
• Լե Սեյջը, ով առաջինը նկարագրեց փուլերը.
• քվանտային գրավիտացիա.

Այսօր կան մի քանի տասնյակ տարբեր տեսություններ, որոնք բոլորը կամ լրացնում են միմյանց, կամ դիտարկում են երեւույթները մյուս կողմից։

Հարկ է նշել.Կատարյալ լուծում դեռ չկա, բայց շարունակվող զարգացումները ավելի շատ պատասխաններ են բացում մարմինների գրավչության վերաբերյալ:

Գրավիտացիոն ձգողության ուժը

Հիմնական հաշվարկը հետևյալն է՝ ծանրության ուժը համամասնական է մարմնի զանգվածի մեկ այլով բազմապատկմանը, որի միջև այն որոշվում է։ Այս բանաձևը նույնպես արտահայտվում է հետևյալ կերպ՝ ուժը հակադարձ համեմատական ​​է օբյեկտների քառակուսու հեռավորությանը։

Գրավիտացիոն դաշտը պոտենցիալ է, ինչը նշանակում է, որ կինետիկ էներգիան պահպանված է։ Այս փաստը հեշտացնում է խնդիրների լուծումը, որոնցում չափվում է ձգողականության ուժը։

Ձգողականությունը տարածության մեջ

Չնայած շատերի մոլորությանը, տիեզերքում կա գրավիտացիա։ Այն ավելի ցածր է, քան Երկրի վրա, բայց դեռ առկա է:

Ինչ վերաբերում է տիեզերագնացներին, որոնք առաջին հայացքից թռչում են, ապա նրանք իրականում դանդաղ անկման վիճակում են։ Տեսողականորեն թվում է, թե նրանց ոչինչ չի գրավում, բայց գործնականում գրավիտացիա են ապրում։

Ներգրավման ուժը կախված է հեռավորությունից, բայց որքան էլ մեծ լինի առարկաների միջև հեռավորությունը, նրանք կշարունակեն հասնել միմյանց: Փոխադարձ գրավչությունը երբեք հավասար չի լինի զրոյի։

Ձգողականությունը Արեգակնային համակարգում

AT Արեգակնային համակարգՈչ միայն Երկիրն ունի գրավիտացիա։ Մոլորակները, ինչպես նաև Արևը, դեպի իրենց ձգում են առարկաներ։

Քանի որ ուժը որոշվում է օբյեկտի զանգվածով, Արեգակն ունի ամենաբարձր արժեքը:Օրինակ, եթե մեր մոլորակը մեկին հավասար ցուցանիշ ունի, ապա լուսատուի ցուցիչը կլինի գրեթե քսանութ:

Արեգակից հետո գրավիտացիոն ուժով հաջորդը Յուպիտերն է, ուստի նրա ձգողական ուժը երեք անգամ գերազանցում է Երկրին: Պլուտոնն ունի ամենափոքր պարամետրը։

Պարզության համար եկեք դա նշենք այսպես, տեսականորեն Արեգակի վրա միջին մարդը կշռում էր մոտ երկու տոննա, իսկ մեր համակարգի ամենափոքր մոլորակի վրա՝ ընդամենը չորս կիլոգրամ:

Ինչն է որոշում մոլորակի ձգողականությունը

Գրավիտացիոն ձգողականությունը, ինչպես արդեն նշվեց վերևում, այն ուժն է, որով մոլորակը դեպի իրեն է ձգում իր մակերեսին գտնվող առարկաները։

Ներգրավման ուժը կախված է օբյեկտի ձգողականությունից, բուն մոլորակից և նրանց միջև եղած հեռավորությունից:Եթե ​​կան շատ կիլոմետրեր, ապա ձգողականությունը ցածր է, բայց այն դեռ պահպանում է առարկաները միացված:

Մի քանի կարևոր և հետաքրքրաշարժ ասպեկտներ՝ կապված գրավիտացիայի և դրա հատկությունների հետ, որոնք արժե բացատրել երեխային.

1. Երևույթը գրավում է ամեն ինչ, բայց երբեք չի վանում, դա տարբերում է այլ ֆիզիկական երևույթներից։
2. Զրոյական ցուցանիշ չկա։ Անհնար է մոդելավորել մի իրավիճակ, երբ ճնշումը չի գործում, այսինքն՝ ձգողականությունը չի գործում։
3. Երկիրը թափվում է Միջին արագությունը 11,2 կիլոմետր վայրկյանում, հասնելով այս արագությանը, կարող եք լքել մոլորակի գրավիչ ջրհորը։
4. Գրավիտացիոն ալիքների գոյության փաստը գիտականորեն ապացուցված չէ, սա ընդամենը ենթադրություն է։ Եթե ​​երբևէ դրանք տեսանելի դառնան, ապա մարդկությանը կբացահայտվեն տիեզերքի բազմաթիվ առեղծվածներ՝ կապված մարմինների փոխազդեցության հետ:

Ըստ Էյնշտեյնի նման գիտնականի հարաբերականության հիմնական տեսության՝ ձգողականությունը նյութական աշխարհի գոյության հիմնական պարամետրերի կորություն է, որը հանդիսանում է տիեզերքի հիմքը։

Ձգողականությունը երկու առարկաների փոխադարձ ձգողությունն է: Փոխազդեցության ուժը կախված է մարմինների ձգողականությունից և նրանց միջև եղած հեռավորությունից։ Առայժմ երևույթի ոչ բոլոր գաղտնիքներն են բացահայտվել, սակայն այսօր կան մի քանի տասնյակ տեսություններ, որոնք նկարագրում են հայեցակարգը և դրա հատկությունները։

Ուսումնասիրված օբյեկտների բարդությունը ազդում է ուսումնասիրության ժամանակի վրա: Շատ դեպքերում զանգվածի և հեռավորության կախվածությունը պարզապես վերցված է: