14 iunie 2015, ora 12:24

Cu toții am trecut prin legea gravitației universale la școală. Dar ce știm cu adevărat despre gravitație, în afară de informațiile pe care ni le punem în cap? profesori de școală? Să ne reîmprospătăm cunoștințele...

Faptul unu: Newton nu a descoperit legea gravitației universale

Toată lumea știe celebra pildă a mărului care a căzut pe capul lui Newton. Dar adevărul este că Newton nu a descoperit legea gravitației universale, deoarece această lege este pur și simplu absentă în cartea sa „Principii matematice ale filosofiei naturale”. În această lucrare nu există nici o formulă, nici o formulare, pe care fiecare să o poată vedea de la sine. Mai mult, prima mențiune a constantei gravitaționale apare abia în secolul al XIX-lea și, în consecință, formula nu ar fi putut apărea mai devreme. Apropo, coeficientul G, care reduce rezultatul calculelor de 600 de miliarde de ori, nu are simțul fizic, și introdus pentru a ascunde inconsecvențele.

Faptul doi: Falsificarea experimentului de atracție gravitațională

Se crede că Cavendish a fost primul care a demonstrat atracție gravitațională la discuri de laborator, folosind o balanță de torsiune - un balansoar orizontal cu greutăți la capete, suspendat pe o sfoară subțire. Rockerul ar putea porni pe un fir subțire. Conform versiunea oficială, Cavendish a adus o pereche de semifabricate de 158 kg la greutățile rockerului din părți opuse și rockerul s-a întors într-un unghi mic. Cu toate acestea, metodologia experimentului a fost incorectă și rezultatele au fost falsificate, ceea ce a fost dovedit în mod convingător de fizicianul Andrei Albertovich Grishaev. Cavendish a petrecut mult timp reluând și ajustând instalația, astfel încât rezultatele să se potrivească cu densitatea medie a pământului a lui Newton. Metodologia experimentului în sine prevedea mișcarea semifabricatelor de mai multe ori, iar motivul rotației balansoarului au fost microvibrațiile din mișcarea semifabricatelor, care au fost transmise suspensiei.

Acest lucru este confirmat de faptul că o astfel de simplă instalație a secolului al XVIII-lea în scop educațional ar fi trebuit să fie, dacă nu în fiecare școală, atunci măcar în secțiile de fizică ale universităților, pentru a arăta studenților în practică rezultatul legii. a gravitației universale. Cu toate acestea, setarea Cavendish nu este utilizată în curricula, atât școlarii, cât și elevii își cred că două discuri se atrag unul pe celălalt.

Faptul trei: legea gravitației universale nu funcționează în timpul unei eclipse de soare

Dacă înlocuim datele de referință pentru pământ, lună și soare în formula pentru legea gravitației universale, atunci în momentul în care luna zboară între pământ și soare, de exemplu, în momentul de față eclipsă de soare, forța de atracție dintre Soare și Lună este de peste 2 ori mai mare decât cea dintre Pământ și Lună!

Conform formulei, luna ar trebui să părăsească orbita pământului și să înceapă să se rotească în jurul soarelui.

Constanta gravitațională - 6,6725×10−11 m³/(kg s²).
Masa lunii este de 7,3477 × 1022 kg.
Masa Soarelui este de 1,9891 × 1030 kg.
Masa Pământului este de 5,9737 × 1024 kg.
Distanța dintre Pământ și Lună = 380.000.000 m.
Distanța dintre Lună și Soare = 149.000.000.000 m.

Pământ și Lună:
6,6725×10-11 x 7,3477×1022 x 5,9737×1024 / 3800000002 = 2,028×1020 H
Luna si soarele:
6,6725 x 10-11 x 7,3477 x 1022 x 1,9891 x 1030 / 1490000000002 = 4,39 x 1020 H

2.028×1020H<< 4,39×1020 H
Forța de atracție dintre pământ și lună<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Aceste calcule pot fi criticate prin faptul că luna este un corp gol artificial și densitatea de referință a acestui corp ceresc, cel mai probabil, nu este determinată corect.

Într-adevăr, dovezile experimentale sugerează că Luna nu este un corp solid, ci o înveliș cu pereți subțiri. Revista autorizată Science descrie rezultatele muncii senzorilor seismici după ce a treia etapă a rachetei care a accelerat racheta Apollo 13 a lovit suprafața Lunii: „Apelul seismic a fost detectat timp de mai bine de patru ore. Pe Pământ, dacă o rachetă lovește la o distanță echivalentă, semnalul ar dura doar câteva minute.”

Vibrațiile seismice care se degradează atât de încet sunt tipice unui rezonator gol, nu unui corp solid.
Dar Luna, printre altele, nu-și arată proprietățile sale atractive față de Pământ - perechea Pământ-Lună nu se mișcă în jurul unui centru de masă comun, așa cum ar fi conform legii gravitației universale și a Pământului. orbita elipsoidală, contrar acestei legi, nu devine în zigzag.

Mai mult decât atât, parametrii orbitei Lunii în sine nu rămân constanți, orbita „evoluează” în terminologia științifică și face acest lucru contrar legii gravitației universale.

Faptul patru: absurditatea teoriei fluxurilor și refluxului

Cum este, vor obiecta unii, pentru că până și școlarii știu despre mareele oceanice de pe Pământ, care apar datorită atracției apei către Soare și Lună.

Conform teoriei, gravitația Lunii formează un elipsoid de maree în ocean, cu două cocoașe de maree, care, datorită rotației zilnice, se deplasează de-a lungul suprafeței Pământului.

Cu toate acestea, practica arată absurditatea acestor teorii. La urma urmei, potrivit acestora, o cocoașă de maree de 1 metru înălțime în 6 ore ar trebui să treacă prin strâmtoarea Drake de la Pacific la Atlantic. Deoarece apa este incompresibilă, o masă de apă ar ridica nivelul la o înălțime de aproximativ 10 metri, ceea ce nu se întâmplă în practică. În practică, fenomenele de maree se produc autonom în zone de 1000-2000 km.

Laplace a fost și el uimit de paradoxul: de ce în porturile maritime ale Franței apele mari se instalează secvențial, deși, conform conceptului de elipsoid de maree, ar trebui să vină acolo simultan.

Faptul cinci: Teoria gravitației în masă nu funcționează

Principiul măsurătorilor gravitației este simplu - gravimetrele măsoară componentele verticale, iar abaterea firului de plumb arată componentele orizontale.

Prima încercare de a testa teoria gravitației în masă a fost făcută de britanici la mijlocul secolului al XVIII-lea pe coasta Oceanului Indian, unde, pe de o parte, se află cea mai înaltă creastă de piatră din lume a Himalaya, iar pe celălalt, un vas oceanic umplut cu apă mult mai puțin masivă. Dar, vai, plumbul nu se abate spre Himalaya! Mai mult decât atât, instrumentele suprasensibile - gravimetrele - nu detectează o diferență de gravitație a unui corp de testare la aceeași înălțime atât peste munți masivi, cât și peste mări mai puțin dense de un kilometru adâncime.

Pentru a salva teoria obișnuită, oamenii de știință au venit cu un sprijin pentru aceasta: ei spun că motivul pentru aceasta este „izostaza” - roci mai dense sunt situate sub mări și roci libere sub munți, iar densitatea lor este exact aceeași cu cea a potrivi totul la valoarea dorită.

De asemenea, s-a stabilit empiric că gravimetrele din minele de adâncime arată că gravitația nu scade odată cu adâncimea. Continuă să crească, fiind dependent doar de pătratul distanței până la centrul pământului.

Faptul șase: gravitația nu este generată de materie sau masă

Conform formulei legii gravitației universale, două mase, m1 și m2, ale căror dimensiuni pot fi neglijate în comparație cu distanțele dintre ele, se presupune că sunt atrase una de cealaltă de o forță direct proporțională cu produsul acestor mase și invers. proporțional cu pătratul distanței dintre ele. Cu toate acestea, de fapt, nu există o singură dovadă că substanța are un efect de atracție gravitațională. Practica arată că gravitația nu este generată de materie sau mase, este independentă de acestea, iar corpurile masive se supun doar gravitației.

Independența gravitației față de materie este confirmată de faptul că, cu cea mai rară excepție, corpurile mici ale sistemului solar nu au deloc atracție gravitațională. Cu excepția Lunii, mai mult de șase duzini de sateliți ai planetelor nu prezintă semne ale propriei gravitații. Acest lucru a fost dovedit atât prin măsurători indirecte, cât și directe, de exemplu, din 2004, sonda Cassini din vecinătatea lui Saturn zboară din când în când lângă sateliții săi, dar nu au fost înregistrate modificări ale vitezei sondei. Cu ajutorul aceluiași Cassini, un gheizer a fost descoperit pe Enceladus, al șaselea cel mai mare satelit al lui Saturn.

Ce procese fizice trebuie să aibă loc pe o bucată cosmică de gheață pentru ca jeturile de abur să zboare în spațiu?
Din același motiv, Titan, cea mai mare lună a lui Saturn, are o coadă gazoasă ca urmare a scufundării atmosferice.

Sateliții preziși de teoria asteroizilor nu au fost găsiți, în ciuda numărului lor uriaș. Și în toate rapoartele despre asteroizi dubli sau perechi, care se presupune că se învârt în jurul unui centru de masă comun, nu au existat dovezi ale circulației acestor perechi. Însoțitorii se aflau în apropiere, mișcându-se pe orbite cvasi-sincrone în jurul soarelui.

Încercările de a pune sateliți artificiali pe orbita asteroizilor s-au încheiat cu eșec. Exemplele includ sonda NEAR, care a fost condusă de americani către asteroidul Eros, sau sonda Hayabusa, pe care japonezii au trimis-o către asteroidul Itokawa.

Faptul șapte: asteroizii lui Saturn nu respectă legea gravitației universale

La un moment dat, Lagrange, încercând să rezolve problema celor trei corpuri, a obținut o soluție stabilă pentru un anumit caz. El a arătat că al treilea corp se poate mișca pe orbita celui de-al doilea, tot timpul fiind într-unul din două puncte, dintre care unul este înaintea celui de-al doilea corp cu 60 °, iar al doilea este în urmă cu aceeași sumă.

Cu toate acestea, două grupuri de asteroizi însoțitori, găsiți în spatele și în față pe orbita lui Saturn și pe care astronomii i-au numit cu bucurie troieni, au ieșit din zonele prezise, ​​iar confirmarea legii gravitației universale s-a transformat într-o puncție.

Faptul opt: contradicție cu teoria generală a relativității

Conform conceptelor moderne, viteza luminii este finită, ca urmare, vedem obiecte îndepărtate nu acolo unde sunt situate în acest moment, ci în punctul de unde a pornit fasciculul de lumină pe care l-am văzut. Dar cât de repede călătorește gravitația?

După ce a analizat datele acumulate până la acel moment, Laplace a descoperit că „gravitația” se propagă mai repede decât lumina cu cel puțin șapte ordine de mărime! Măsurătorile moderne prin primirea de impulsuri de la pulsari au împins viteza de propagare a gravitației și mai departe - cu cel puțin 10 ordine de mărime mai rapidă decât viteza luminii. În acest fel, studiile experimentale sunt în conflict cu teoria generală a relativității, pe care se bazează încă știința oficială, în ciuda eșecului său complet..

Faptul nouă: anomalii gravitaționale

Există anomalii gravitaționale naturale, care, de asemenea, nu găsesc nicio explicație inteligibilă din știința oficială. Aici sunt cateva exemple:

Faptul zece: studii ale naturii vibraționale a antigravitației

Există un număr mare de studii alternative cu rezultate impresionante în domeniul antigravitației, care infirmă fundamental calculele teoretice ale științei oficiale.

Unii cercetători analizează natura vibrațională a antigravitației. Acest efect este prezentat clar în experiența modernă, unde picăturile atârnă în aer datorită levitației acustice. Aici vedem cum, cu ajutorul unui sunet de o anumită frecvență, este posibil să țineți cu încredere picături de lichid în aer ...

Dar efectul la prima vedere este explicat de principiul giroscopului, dar chiar și un experiment atât de simplu contrazice în cea mai mare parte gravitația în sensul său modern.

Puțini oameni știu că Viktor Stepanovici Grebennikov, un entomolog siberian care a studiat efectul structurilor cavității la insecte, a descris fenomenele de antigravitație la insecte în cartea sa „Lumea mea”. Oamenii de știință știu de mult că insectele masive, cum ar fi harana, zboară împotriva legilor gravitației mai degrabă decât din cauza lor.

Mai mult, pe baza cercetărilor sale, Grebennikov a creat o platformă antigravitațională.

Viktor Stepanovici a murit în circumstanțe destul de ciudate, iar realizările sale au fost parțial pierdute, cu toate acestea, o parte din prototipul platformei anti-gravitaționale a fost păstrată și poate fi văzută la Muzeul Grebennikov din Novosibirsk..

O altă aplicație practică a antigravitației poate fi observată în orașul Homestead din Florida, unde există o structură ciudată de blocuri monolitice de corali, care este numită popular Coral Castle. A fost construit de un originar din Letonia - Edward Lidskalnin în prima jumătate a secolului al XX-lea. Acest om de construcție subțire nu avea niciun instrument, nici măcar nu avea mașină și nici echipament.

Nu a fost deloc folosit de electricitate, și din cauza absenței sale, și totuși a coborât cumva în ocean, unde a sculptat blocuri de piatră de mai multe tone și le-a livrat cumva la locul său, așezându-le cu o acuratețe perfectă.

După moartea lui Ed, oamenii de știință au început să studieze cu atenție creația lui. De dragul experimentului, a fost adus un buldozer puternic și s-a încercat mutarea unuia dintre blocurile de 30 de tone ale castelului de corali. Buldozerul a răcnit, a derapat, dar nu a mișcat nicio piatră uriașă.

În interiorul castelului a fost găsit un dispozitiv ciudat, pe care oamenii de știință l-au numit generator de curent continuu. Era o structură masivă cu multe părți metalice. 240 de magneți cu bare permanenți au fost încorporați în exteriorul dispozitivului. Dar modul în care Edward Leedskalnin a făcut de fapt să miște blocurile de mai multe tone este încă un mister.

Sunt cunoscute studiile lui John Searle, în mâinile căruia au luat viață generatoare neobișnuite, s-au rotit și au generat energie; discuri cu un diametru de la jumătate de metru până la 10 metri s-au ridicat în aer și au efectuat zboruri controlate de la Londra la Cornwall și înapoi.

Experimentele profesorului au fost repetate în Rusia, SUA și Taiwan. În Rusia, de exemplu, în 1999, sub nr. 99122275/09, a fost înregistrată o cerere de brevet „dispozitiv de generare a energiei mecanice”. Vladimir Vitalievich Roshchin și Sergey Mikhailovici Godin, de fapt, au reprodus SEG (Searl Effect Generator) și au efectuat o serie de studii cu acesta. Rezultatul a fost o afirmație: puteți obține 7 kW de energie electrică fără a cheltui; generatorul rotativ a pierdut până la 40% în greutate.

Primul echipament de laborator al lui Searle a fost dus la o destinație necunoscută în timp ce el însuși se afla în închisoare. Instalarea lui Godin și Roșchin a dispărut pur și simplu; toate publicațiile despre ea, cu excepția cererii pentru o invenție, au dispărut.

De asemenea, este cunoscut efectul Hutchison, numit după inginerul-inventator canadian. Efectul se manifestă în levitația obiectelor grele, aliajul de materiale diferite (de exemplu, metal + lemn), încălzirea anormală a metalelor în absența substanțelor de ardere în apropierea acestora. Iată un videoclip cu aceste efecte:

Oricare ar fi gravitația cu adevărat, ar trebui să recunoaștem că știința oficială este complet incapabilă să explice în mod clar natura acestui fenomen..

Yaroslav Yargin

După ce lege ai de gând să mă spânzurezi?
- Și îi spânzurăm pe toți după o singură lege - legea gravitației universale.

Legea gravitației

Fenomenul gravitației este legea gravitației universale. Două corpuri acționează unul asupra celuilalt cu o forță care este invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele și direct proporțională cu produsul maselor lor.

Matematic, putem exprima această mare lege prin formula

Gravitația acționează pe distanțe mari în univers. Dar Newton a susținut că toate obiectele sunt atrase reciproc. Este adevărat că oricare două obiecte se atrag unul pe celălalt? Imaginează-ți doar, se știe că Pământul te atrage stând pe un scaun. Dar te-ai gândit vreodată la faptul că un computer și un mouse se atrag unul pe celălalt? Sau un creion și un pix pe masă? În acest caz, înlocuim masa stiloului, masa creionului în formulă, împărțim la pătratul distanței dintre ele, ținând cont de constanta gravitațională, obținem forța atracției lor reciproce. Dar, va iesi atat de mic (datorita maselor mici ale stiloului si creionului) incat nu ii simtim prezenta. Un alt lucru este când vine vorba de Pământ și un scaun, sau de Soare și Pământ. Masele sunt semnificative, ceea ce înseamnă că deja putem evalua efectul forței.

Să ne gândim la accelerația în cădere liberă. Aceasta este operația legii atracției. Sub acțiunea unei forțe, corpul își schimbă viteza cu cât este mai lent, cu atât masa este mai mare. Ca urmare, toate corpurile cad pe Pământ cu aceeași accelerație.

Care este cauza acestei puteri unice invizibile? Până în prezent, existența unui câmp gravitațional este cunoscută și dovedită. Puteți afla mai multe despre natura câmpului gravitațional în materialul suplimentar despre acest subiect.

Gândește-te la ce este gravitația. De unde este? Ce reprezintă? La urma urmei, nu se poate ca planeta să privească Soarele, să vadă cât de departe este îndepărtat, să calculeze pătratul invers al distanței în conformitate cu această lege?

Direcția gravitației

Sunt două corpuri, să spunem corpul A și B. Corpul A atrage corpul B. Forța cu care acționează corpul A începe asupra corpului B și este îndreptată către corpul A. Adică „ia” corpul B și îl trage spre sine. . Corpul B „face” același lucru cu corpul A.

Fiecare corp este atras de pământ. Pământul „ia” corpul și îl trage spre centrul său. Prin urmare, această forță va fi întotdeauna îndreptată vertical în jos și se aplică din centrul de greutate al corpului, se numește gravitație.

Principalul lucru de reținut

Câteva metode de explorare geologică, de predicție a mareelor ​​și, mai recent, de calcul al mișcării sateliților artificiali și a stațiilor interplanetare. Calculul timpuriu al poziției planetelor.

Putem stabili noi înșine un astfel de experiment și să nu ghicim dacă planetele, obiectele sunt atrase?

O astfel de experiență directă făcută Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - fizician și chimist englez) folosind dispozitivul prezentat în figură. Ideea a fost să atârnăm o tijă cu două bile de un fir de cuarț foarte subțire și apoi să aduci două bile mari de plumb în lateral. Atracția bilelor va răsuci firul ușor - ușor, deoarece forțele de atracție dintre obiectele obișnuite sunt foarte slabe. Cu ajutorul unui astfel de instrument, Cavendish a reușit să măsoare direct forța, distanța și mărimea ambelor mase și, astfel, să determine constanta gravitațională G.

Descoperirea unică a constantei gravitaționale G, care caracterizează câmpul gravitațional din spațiu, a făcut posibilă determinarea masei Pământului, a Soarelui și a altor corpuri cerești. Prin urmare, Cavendish a numit experiența sa „cântărirea Pământului”.

Interesant este că diversele legi ale fizicii au câteva trăsături comune. Să ne întoarcem la legile electricității (forța Coulomb). Forțele electrice sunt, de asemenea, invers proporționale cu pătratul distanței, dar deja între sarcini, iar involuntar apare gândul că acest model are o semnificație profundă. Până acum, nimeni nu a fost capabil să prezinte gravitația și electricitatea ca două manifestări diferite ale aceleiași esențe.

Forța aici variază și invers cu pătratul distanței, dar diferența de mărime a forțelor electrice și a forțelor gravitaționale este izbitoare. În încercarea de a stabili natura comună a gravitației și a electricității, găsim o asemenea superioritate a forțelor electrice față de forțele gravitaționale, încât este greu de crezut că ambele au aceeași sursă. Cum poți spune că unul este mai puternic decât celălalt? La urma urmei, totul depinde de care este masa și care este sarcina. Certându-te despre cât de puternică acționează gravitația, nu ai dreptul să spui: „Să luăm o masă de așa și așa dimensiune”, pentru că o alegi singur. Dar dacă luăm ceea ce ne oferă Natura însăși (propriile ei numere și măsuri, care nu au nicio legătură cu centimetrii, anii, măsurile noastre), atunci putem compara. Vom lua o particulă încărcată elementară, cum ar fi, de exemplu, un electron. Două particule elementare, doi electroni, datorită sarcinii electrice, se resping reciproc cu o forță invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele, iar datorită gravitației sunt atrași una de cealaltă cu o forță invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. distanţă.

Întrebare: Care este raportul dintre forța gravitațională și forța electrică? Gravitația este legată de repulsia electrică, așa cum unul este de un număr cu 42 de zerouri. Acest lucru este profund derutant. De unde ar putea veni un număr atât de mare?

Oamenii caută acest factor uriaș în alte fenomene naturale. Trec prin tot felul de numere mari, iar dacă vrei un număr mare, de ce să nu iei, să zicem, raportul dintre diametrul universului și diametrul unui proton - în mod surprinzător, acesta este și un număr cu 42 de zerouri. Și ei spun: poate acest coeficient este egal cu raportul dintre diametrul protonului și diametrul universului? Acesta este un gând interesant, dar pe măsură ce universul se extinde treptat, constanta gravitației trebuie să se schimbe și ea. Deși această ipoteză nu a fost încă infirmată, nu avem nicio dovadă în favoarea ei. Dimpotrivă, unele dovezi sugerează că constanta gravitației nu s-a schimbat în acest fel. Acest număr mare rămâne un mister până astăzi.

Einstein a trebuit să modifice legile gravitației în conformitate cu principiile relativității. Primul dintre aceste principii spune că distanța x nu poate fi depășită instantaneu, în timp ce, conform teoriei lui Newton, forțele acționează instantaneu. Einstein a trebuit să schimbe legile lui Newton. Aceste modificări, rafinamente sunt foarte mici. Una dintre ele este aceasta: deoarece lumina are energie, energia este echivalentă cu masa și toate masele se atrag, lumina atrage și ea și, prin urmare, trecând pe lângă Soare, trebuie să fie deviată. Așa se întâmplă de fapt. Forța gravitației este, de asemenea, ușor modificată în teoria lui Einstein. Dar această schimbare foarte ușoară a legii gravitației este suficientă pentru a explica unele dintre neregulile aparente în mișcarea lui Mercur.

Fenomenele fizice din microcosmos sunt supuse altor legi decât fenomenele din lumea la scară largă. Apare întrebarea: cum se manifestă gravitația într-o lume de scară mică? Teoria cuantică a gravitației îi va răspunde. Dar nu există încă o teorie cuantică a gravitației. Oamenii nu au avut încă prea mult succes în a crea o teorie a gravitației care este pe deplin în concordanță cu principiile mecanicii cuantice și cu principiul incertitudinii.

Între toate corpurile materiale. În aproximarea vitezelor mici și a interacțiunii gravitaționale slabe, este descrisă de teoria gravitației lui Newton, în cazul general este descrisă de teoria relativității generale a lui Einstein. În limita cuantică, interacțiunea gravitațională se presupune că este descrisă de teoria cuantică gravitația, care nu a fost încă dezvoltată.

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ Vizualizare gravitațională

✪ OAMENII DE ȘTIINȚĂ NE FURTĂ DE LA NAȘTERE. 7 FAPTURI SEDITARE DESPRE GRAVITATE. EXPUNEREA MINCIUNILOR LUI NEWTON ȘI LUI FIZICIȘTILOR

✪ Alexander Chirtsov - Gravitația: dezvoltarea vederilor de la Newton la Einstein

✪ 10 fapte interesante despre gravitație

✪ Gravitația

Subtitrări

Atracția gravitațională

Legea gravitației universale este una dintre aplicațiile legii inversului pătratului, care se întâlnește și în studiul radiațiilor (vezi, de exemplu, Presiunea de lumină), și care este o consecință directă a creșterii pătratice a ariei de sfera cu rază în creștere, ceea ce duce la o scădere pătratică a contribuției oricărei unități de suprafață la suprafața întregii sfere.

Câmpul gravitațional, precum și câmpul de forță gravitație, este potențial . Aceasta înseamnă că este posibilă introducerea energiei potențiale a atracției gravitaționale a unei perechi de corpuri, iar această energie nu se va modifica după deplasarea corpurilor de-a lungul unui contur închis. Potențialitatea câmpului gravitațional implică legea conservării sumei energiei cinetice și potențiale, iar atunci când se studiază mișcarea corpurilor într-un câmp gravitațional, de multe ori simplifică foarte mult soluția. În cadrul mecanicii newtoniene, interacțiunea gravitațională este de lungă durată. Aceasta înseamnă că indiferent de modul în care se mișcă un corp masiv, în orice punct al spațiului potențialul gravitațional depinde doar de poziția corpului la un moment dat în timp.

Obiecte spațiale mari - planetele, stelele și galaxiile au o masă uriașă și, prin urmare, creează câmpuri gravitaționale semnificative.

Gravitația este cea mai slabă forță. Cu toate acestea, deoarece acționează la toate distanța și toate masele sunt pozitive, este totuși o forță foarte importantă în univers. În special, interacțiunea electromagnetică dintre corpurile la scară cosmică este mică, deoarece sarcina electrică totală a acestor corpuri este zero (substanța în ansamblu este neutră din punct de vedere electric).

De asemenea, gravitația, spre deosebire de alte interacțiuni, este universală în efectul său asupra întregii materie și energie. Nu au fost găsite obiecte care să nu aibă deloc interacțiune gravitațională.

Datorită naturii sale globale, gravitația este, de asemenea, responsabilă pentru efecte la scară mare precum structura galaxiilor, găurile negre și expansiunea Universului, precum și pentru fenomene astronomice elementare - orbitele planetelor și pentru simpla atracție către suprafața Pământului. și corpuri în cădere.

Gravitația a fost prima interacțiune descrisă de o teorie matematică. Aristotel (secolul al IV-lea î.Hr.) credea că obiectele cu mase diferite cad cu viteze diferite. Și abia mult mai târziu (1589) Galileo Galilei a determinat experimental că nu este așa - dacă rezistența aerului este eliminată, toate corpurile accelerează în mod egal. Legea gravitației a lui Isaac Newton (1687) a fost o descriere bună a comportamentului general al gravitației. În 1915, Albert Einstein a creat Teoria Generală a Relativității, care descrie mai exact gravitația în termeni de geometrie spațiu-timp.

Mecanica cerească și unele dintre sarcinile sale

Cea mai simplă sarcină a mecanicii cerești este interacțiunea gravitațională a două corpuri punctuale sau sferice în spațiul gol. Această problemă în cadrul mecanicii clasice este rezolvată analitic într-o formă închisă; rezultatul soluției sale este adesea formulat sub forma celor trei legi ale lui Kepler.

Pe măsură ce numărul corpurilor care interacționează crește, problema devine mult mai complicată. Astfel, deja celebra problemă a trei corpuri (adică mișcarea a trei corpuri cu mase diferite de zero) nu poate fi rezolvată analitic într-o formă generală. Cu o soluție numerică, însă, instabilitatea soluțiilor în raport cu condițiile inițiale se instalează destul de repede. Când este aplicată sistemului solar, această instabilitate face imposibilă prezicerea cu exactitate a mișcării planetelor la scari care depășesc o sută de milioane de ani.

În unele cazuri speciale, este posibil să găsiți o soluție aproximativă. Cel mai important este cazul când masa unui corp este semnificativ mai mare decât masa altor corpuri (exemple: sistemul solar și dinamica inelelor lui Saturn). În acest caz, ca primă aproximare, putem presupune că corpurile de lumină nu interacționează între ele și se deplasează de-a lungul traiectoriilor kepleriene în jurul unui corp masiv. Interacțiunile dintre ele pot fi luate în considerare în cadrul teoriei perturbațiilor și mediate în timp. În acest caz, pot apărea fenomene non-triviale, cum ar fi rezonanțe, atractori, aleatoriu etc. Un bun exemplu de astfel de fenomene este structura complexă a inelelor lui Saturn.

În ciuda încercărilor de a descrie cu acuratețe comportamentul unui sistem cu un număr mare de corpuri de atracție de aproximativ aceeași masă, acest lucru nu este posibil din cauza fenomenului de haos dinamic.

Câmpuri gravitaționale puternice

În câmpurile gravitaționale puternice, precum și atunci când se deplasează într-un câmp gravitațional cu viteze relativiste, încep să apară efectele teoriei generale a relativității (GR):

• modificarea geometriei spațiu-timpului;
  • drept consecință, abaterea legii gravitației de la Newtonian;
  • iar în cazuri extreme - apariția găurilor negre;
• întârzierea potențialelor asociate perturbațiilor gravitaționale de propagare viteză finită ;
  • drept consecință, apariția undelor gravitaționale;
• efecte neliniare: gravitația tinde să interacționeze cu ea însăși, deci principiul suprapunerii în câmpuri puternice nu mai este valabil.

Radiația gravitațională

Una dintre predicțiile importante ale relativității generale este radiația gravitațională, a cărei prezență a fost confirmată prin observații directe din 2015. Cu toate acestea, chiar și mai devreme au existat dovezi indirecte importante în favoarea existenței sale, și anume: pierderi de energie în sisteme binare apropiate care conțin obiecte gravitatoare compacte (cum ar fi stele neutronice sau găuri negre), în special, în celebrul sistem PSR B1913 + 16 (Huls). pulsar - Taylor) - sunt în bun acord cu modelul GR, în care această energie este purtată tocmai de radiația gravitațională.

Radiația gravitațională nu poate fi generată decât de sisteme cu patrupol variabil sau momente multipolare mai mari, acest fapt sugerând că radiația gravitațională a majorității surselor naturale este direcțională, ceea ce complică semnificativ detectarea acesteia. Puterea gravitațională n-sursa poli este proportionala (v / c) 2 n + 2 (\displaystyle (v/c)^(2n+2)), dacă multipolul este de tip electric și (v / c) 2n + 4 (\displaystyle (v/c)^(2n+4))- dacă multipolul este de tip magnetic, unde v este viteza caracteristică a surselor din sistemul radiant și c este viteza luminii. Astfel, momentul dominant va fi momentul cvadrupol de tip electric, iar puterea radiației corespunzătoare este egală cu:

L = 1 5 G c 5 ⟨ re 3 Q i j d t 3 d 3 Q i j d t 3 ⟩ , (\displaystyle L=(\frac (1)(5))(\frac (G)(c^(5)))\ stânga\langle (\frac (d^(3)Q_(ij))(dt^(3)))(\frac (d^(3)Q^(ij))(dt^(3)))\dreapta \rangle ,)

Unde Q i j (\displaystyle Q_(ij)) este tensorul momentului cvadrupolar al distribuției de masă a sistemului radiant. Constant G c 5 = 2 , 76 × 10 − 53 (\displaystyle (\frac (G)(c^(5)))=2,76\times 10^(-53))(1/W) face posibilă estimarea ordinului de mărime al puterii de radiație.

Din 1969 (experimentele lui Weber (Engleză)), se încearcă detectarea directă a radiațiilor gravitaționale. În SUA, Europa și Japonia, există în prezent mai multe detectoare la sol operaționale (LIGO, VIRGO, TAMA). (Engleză), GEO 600), precum și proiectul de detector gravitațional spațial LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Detectorul de la sol din Rusia este dezvoltat la Centrul științific pentru cercetarea undelor gravitaționale „Dulkyn” din Republica Tatarstan.

Efecte subtile ale gravitației

Pe lângă efectele clasice ale atracției gravitaționale și dilatației timpului, teoria generală a relativității prezice existența altor manifestări ale gravitației, care sunt foarte slabe în condiții terestre și de aceea detectarea și verificarea experimentală a acestora sunt foarte dificile. Până de curând, depășirea acestor dificultăți părea dincolo de capacitățile experimentatorilor.

Printre acestea, în special, putem numi antrenamentul sistemelor de referință inerțiale (sau efectul Lense-Thirring) și câmpul gravitomagnetic. În 2005, sonda spațială automată Gravity Probe B a NASA a efectuat un experiment cu o precizie fără precedent pentru a măsura aceste efecte în apropierea Pământului. Prelucrarea datelor obținute s-a efectuat până în mai 2011 și a confirmat existența și amploarea efectelor precesiei geodezice și a tragerii cadrelor de referință inerțiale, deși cu o acuratețe puțin mai mică decât se presupunea inițial.

După o muncă intensă de analiză și extracție a zgomotului de măsurare, rezultatele finale ale misiunii au fost anunțate în cadrul unei conferințe de presă la NASA-TV din 4 mai 2011 și publicate în Physical Review Letters. Valoarea măsurată a precesiei geodezice a fost −6601,8±18,3 milisecunde arcuri pe an și efectul de tragere - −37,2±7,2 milisecunde arcuri pe an (comparați cu valorile teoretice de −6606,1 mas/an și −39,2 mas/an).

Teorii clasice ale gravitației

Datorită faptului că efectele cuantice ale gravitației sunt extrem de mici chiar și în cele mai extreme și observabile condiții, încă nu există observații fiabile ale acestora. Estimările teoretice arată că în majoritatea covârșitoare a cazurilor ne putem limita la descrierea clasică a interacțiunii gravitaționale.

Există o teorie clasică canonică modernă a gravitației - teoria generală a relativității și multe ipoteze și teorii cu diferite grade de dezvoltare care o rafinează, concurând între ele. Toate aceste teorii oferă predicții foarte asemănătoare în cadrul aproximării în care se desfășoară în prezent testele experimentale. Următoarele sunt câteva dintre teoriile majore, cele mai bine dezvoltate sau cunoscute ale gravitației.

Teoria generală a relativității

Cu toate acestea, GR a fost confirmată experimental până de curând (2012). În plus, multe abordări alternative la einsteiniene, dar standard pentru fizica modernă, la formularea teoriei gravitației conduc la un rezultat care coincide cu relativitatea generală în aproximarea cu energie joasă, care este singura disponibilă acum pentru verificarea experimentală.

Teoria Einstein-Cartan

O împărțire similară a ecuațiilor în două clase are loc și în RTG, unde a doua ecuație tensorală este introdusă pentru a lua în considerare legătura dintre spațiul non-euclidian și spațiul Minkowski. Datorită prezenței unui parametru adimensional în teoria Jordan-Bruns-Dicke, devine posibilă alegerea acestuia astfel încât rezultatele teoriei să coincidă cu rezultatele experimentelor gravitaționale. În același timp, pe măsură ce parametrul tinde spre infinit, predicțiile teoriei devin din ce în ce mai aproape de relativitatea generală, astfel încât este imposibil să infirmăm teoria Jordan-Brance-Dicke prin orice experiment care confirmă teoria generală a relativității.

teoria cuantică a gravitației

În ciuda a mai mult de jumătate de secol de încercări, gravitația este singura interacțiune fundamentală pentru care nu a fost încă construită o teorie cuantică consistentă general acceptată. La energii joase, în spiritul teoriei câmpului cuantic, interacțiunea gravitațională poate fi reprezentată ca un schimb de gravitoni - bosoni gauge cu spin 2. Totuși, teoria rezultată nu este renormalizabilă și, prin urmare, este considerată nesatisfăcătoare.

În ultimele decenii, au fost dezvoltate câteva abordări promițătoare pentru rezolvarea problemei cuantizării gravitației: teoria corzilor, gravitația cuantică în buclă și altele.

Teoria corzilor

În ea, în loc de particule și spațiu-timp de fundal, există șiruri și omologii lor multidimensionali -

Don DeYoung

Gravitația (sau gravitația) ne menține ferm pe pământ și permite pământului să se rotească în jurul soarelui. Datorită acestei forțe invizibile, ploaia cade pe pământ, iar nivelul apei din ocean crește și scade în fiecare zi. Gravitația menține pământul într-o formă sferică și, de asemenea, împiedică atmosfera noastră să scape în spațiu. S-ar părea că această forță de atracție, observată în fiecare zi, ar trebui să fie bine studiată de oamenii de știință. Dar nu! În multe privințe, gravitația rămâne cel mai profund mister al științei. Această putere misterioasă este un exemplu minunat al cât de limitate sunt cunoștințele științifice moderne.

Ce este gravitația?

Isaac Newton a fost interesat de această problemă încă din 1686 și a ajuns la concluzia că gravitația este o forță atractivă care există între toate obiectele. Și-a dat seama că aceeași forță care face ca mărul să cadă la pământ se află pe orbita lui. De fapt, forța de gravitație a Pământului face ca Luna să se abate de la calea sa dreaptă cu aproximativ un milimetru în fiecare secundă în timpul rotației sale în jurul Pământului (Figura 1). Legea universală a gravitației a lui Newton este una dintre cele mai mari descoperiri științifice din toate timpurile.

Gravitația este „șirul” care ține obiectele pe orbită

Poza 1. O ilustrare a orbitei Lunii nedesenată la scară. În fiecare secundă, luna se mișcă cu aproximativ 1 km. Pe această distanță, se abate de la calea dreaptă cu aproximativ 1 mm - acest lucru se datorează atracției gravitaționale a Pământului (linia întreruptă). Luna pare să cadă în mod constant în spatele (sau în jurul) pământului, la fel cum cad și planetele din jurul soarelui.

Gravitația este una dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii (Tabelul 1). Rețineți că dintre cele patru forțe, această forță este cea mai slabă și, totuși, este dominantă în raport cu obiectele spațiale mari. După cum a arătat Newton, forța gravitațională atractivă dintre oricare două mase devine din ce în ce mai mică pe măsură ce distanța dintre ele devine din ce în ce mai mare, dar nu ajunge niciodată complet la zero (vezi Designul gravitației).

Prin urmare, fiecare particulă din întregul univers atrage de fapt orice altă particulă. Spre deosebire de forțele forțelor nucleare slabe și puternice, forța de atracție este cu rază lungă (Tabelul 1). Forța magnetică și forța de interacțiune electrică sunt, de asemenea, forțe cu rază lungă de acțiune, dar gravitația este unică prin faptul că este atât cu rază lungă de acțiune, cât și întotdeauna atractivă, ceea ce înseamnă că nu se poate epuiza niciodată (spre deosebire de electromagnetism, în care forțele se pot atrage sau respinge).

Începând cu marele om de știință creaționist Michael Faraday în 1849, fizicienii au căutat în mod constant legătura ascunsă dintre forța gravitației și forța forței electromagnetice. În prezent, oamenii de știință încearcă să combine toate cele patru forțe fundamentale într-o singură ecuație sau așa-numita „Teoria totul”, dar, fără succes! Gravitația rămâne cea mai misterioasă și mai puțin înțeleasă forță.

Gravitația nu poate fi protejată în niciun fel. Oricare ar fi compoziția barierei, aceasta nu are niciun efect asupra atracției dintre două obiecte separate. Aceasta înseamnă că în laborator este imposibil să se creeze o cameră antigravitațională. Forța gravitației nu depinde de compoziția chimică a obiectelor, ci depinde de masa lor, cunoscută la noi ca greutate (forța gravitațională asupra unui obiect este egală cu greutatea acelui obiect - cu cât masa este mai mare, cu atât este mai mare. forță sau greutate.) Blocurile din sticlă, plumb, gheață sau chiar spumă de polistiren și care au aceeași masă, vor experimenta (și exercita) aceeași forță gravitațională. Aceste date au fost obținute în timpul experimentelor, iar oamenii de știință încă nu știu cum pot fi explicate teoretic.

Design in Gravity

Forța F dintre două mase m 1 și m 2 situate la distanța r poate fi scrisă ca formula F = (G m 1 m 2) / r 2

Unde G este constanta gravitațională, măsurată pentru prima dată de Henry Cavendish în 1798.1

Această ecuație arată că gravitația scade pe măsură ce distanța, r, dintre două obiecte devine mai mare, dar nu ajunge niciodată complet la zero.

Natura inversă pătrată a acestei ecuații este pur și simplu uluitoare. La urma urmei, nu există niciun motiv necesar pentru care gravitația ar trebui să acționeze în acest fel. Într-un univers dezordonat, aleatoriu și în evoluție, puterile arbitrare precum r 1.97 sau r 2.3 ar părea mai probabile. Cu toate acestea, măsurătorile precise au arătat o putere exactă la cel puțin cinci zecimale, 2,00000. După cum a spus un cercetător, acest rezultat pare "prea precis".2 Putem concluziona că forța de atracție indică un design precis, creat. De fapt, dacă gradul s-ar abate chiar și ușor de la 2, orbitele planetelor și întregul univers ar deveni instabile.

Legături și note

1. Tehnic vorbind, G = 6,672 x 10 –11 Nm 2 kg –2
2. Thompsen, D., „Foarte precis în ceea ce privește gravitația”, știri științifice 118(1):13, 1980.

Deci, ce este exact gravitația? Cum este această forță capabilă să acționeze într-un spațiu atât de vast și gol? Și de ce chiar există? Știința nu a fost niciodată capabilă să răspundă la aceste întrebări de bază despre legile naturii. Forța de atracție nu poate veni încet prin mutație sau selecție naturală. A fost activ încă de la începutul existenței universului. Ca orice altă lege fizică, gravitația este, fără îndoială, o dovadă minunată a unei creații planificate.

Unii oameni de știință au încercat să explice gravitația în termeni de particule invizibile, gravitoni, care se mișcă între obiecte. Alții au vorbit despre corzi cosmice și unde gravitaționale. Recent, oamenii de știință cu ajutorul unui laborator special creat LIGO (Eng. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) au reușit doar să vadă efectul undelor gravitaționale. Dar natura acestor unde, modul în care obiectele interacționează fizic unele cu altele la distanțe mari, schimbându-și forma, rămâne încă o mare întrebare pentru toată lumea. Pur și simplu nu știm natura originii forței gravitaționale și modul în care aceasta menține stabilitatea întregului univers.

Gravitația și Scriptura

Două pasaje din Biblie ne pot ajuta să înțelegem natura gravitației și a științei fizice în general. Primul pasaj, Coloseni 1:17, explică faptul că Hristos „Există în primul rând și totul merită pentru El”. Verbul grecesc sta (συνισταω sunistao) înseamnă: a se agăța de, a fi ținut sau ținut împreună. Folosirea greacă a acestui cuvânt în afara Bibliei înseamnă vas care conține apă. Cuvântul folosit în cartea Coloseni este la timpul perfect, care indică de obicei o stare prezentă în curs de desfășurare care a apărut dintr-o acțiune trecută finalizată. Unul dintre mecanismele fizice folosite în cauză este, evident, forța de atracție, stabilită de Creator și menținută în mod inconfundabil astăzi. Imaginează-ți doar: dacă forța gravitației ar înceta să acționeze pentru o clipă, ar urma fără îndoială haosul. Toate corpurile cerești, inclusiv pământul, luna și stelele, nu ar mai fi ținute împreună. Toată acea oră ar fi împărțită în părți separate, mici.

A doua Scriptură, Evrei 1:3, declară că Hristos „reține toate lucrurile cu cuvântul puterii sale”. Cuvânt păstrează (φερω pherō) descrie din nou întreținerea sau conservarea a tot, inclusiv gravitația. Cuvânt păstrează folosit în acest verset înseamnă mult mai mult decât ținerea unei greutăți. Include controlul asupra tuturor mișcărilor și schimbărilor în curs din univers. Această sarcină nesfârșită este îndeplinită prin Cuvântul atotputernic al Domnului, prin care universul însuși a luat ființă. Gravitația, „forța misterioasă” care rămâne prost înțeleasă chiar și după patru sute de ani de cercetări, este una dintre manifestările acestei uimitoare griji divine pentru univers.

Distorsiuni de timp și spațiu și găuri negre

Teoria generală a relativității a lui Einstein consideră gravitația nu ca o forță, ci ca o curbură a spațiului însuși lângă un obiect masiv. Se prevede că lumina care urmează în mod tradițional linii drepte se va îndoi pe măsură ce călătorește prin spațiul curbat. Acest lucru a fost demonstrat pentru prima dată când astronomul Sir Arthur Eddington a descoperit o schimbare în poziția aparentă a unei stele în timpul unei eclipse totale în 1919, crezând că razele de lumină au fost îndoite de gravitația soarelui.

Relativitatea generală prezice, de asemenea, că, dacă un corp este suficient de dens, gravitația lui va deforma spațiul atât de tare încât lumina nu poate trece deloc prin el. Un astfel de corp absoarbe lumina și orice altceva pe care gravitația sa puternică le-a captat și este numit o gaură neagră. Un astfel de corp poate fi detectat doar prin efectele sale gravitaționale asupra altor obiecte, prin curbura puternică a luminii din jurul său și prin radiația puternică emisă de materia care cade asupra lui.

Toată materia din interiorul unei găuri negre este comprimată în centru, care are o densitate infinită. „Mărimea” găurii este determinată de orizontul evenimentelor, adică. o graniță care înconjoară centrul unei găuri negre și nimic (nici măcar lumina) nu poate scăpa din ea. Raza găurii se numește raza Schwarzschild, după astronomul german Karl Schwarzschild (1873–1916), și se calculează ca R S = 2GM/c 2 , unde c este viteza luminii în vid. Dacă soarele ar cădea într-o gaură neagră, raza lui Schwarzschild ar fi de numai 3 km.

Există dovezi solide că, odată ce combustibilul nuclear al unei stele masive se epuizează, aceasta nu mai poate rezista să se prăbușească sub propria sa greutate enormă și cade într-o gaură neagră. Se crede că găurile negre cu o masă de miliarde de sori există în centrele galaxiilor, inclusiv în galaxia noastră, Calea Lactee. Mulți oameni de știință cred că obiectele super-luminoase și foarte îndepărtate numite quasari folosesc energia care este eliberată atunci când materia cade într-o gaură neagră.

Conform predicțiilor relativității generale, gravitația distorsionează și timpul. Acest lucru a fost confirmat și de ceasurile atomice foarte precise, care rulează cu câteva microsecunde mai încet la nivelul mării decât în ​​zonele deasupra nivelului mării, unde gravitația Pământului este puțin mai slabă. Aproape de orizontul evenimentelor, acest fenomen este mai vizibil. Dacă privim ceasul unui astronaut care se apropie de orizontul evenimentelor, vom vedea că ceasul merge mai încet. În orizontul evenimentelor, ceasul se va opri, dar nu îl vom putea vedea niciodată. Dimpotrivă, astronautul nu va observa că ceasul lui merge mai încet, dar va vedea că ceasul nostru merge din ce în ce mai repede.

Principalul pericol pentru un astronaut în apropierea unei găuri negre ar fi forțele de maree, cauzate de gravitația fiind mai puternică în părțile corpului care sunt mai aproape de gaura neagră decât în ​​părțile mai îndepărtate de aceasta. În ceea ce privește puterea lor, forțele de maree din apropierea unei găuri negre care are masa unei stele sunt mai puternice decât orice uragan și sfărâmă ușor în bucăți mici tot ce le întâlnește. Totuși, în timp ce atracția gravitațională scade odată cu pătratul distanței (1/r 2), activitatea mareelor ​​scade odată cu cubul distanței (1/r 3). Prin urmare, contrar credinței populare, forța gravitațională (inclusiv forța mareelor) este mai slabă pe orizonturile de evenimente ale găurilor negre mari decât pe găurile negre mici. Deci, forțele de maree la orizontul de evenimente al unei găuri negre din spațiul observabil ar fi mai puțin vizibile decât briza cea mai blândă.

Dilatarea timpului prin gravitație în apropierea orizontului de evenimente stă la baza noului model cosmologic al fizicianului creaționist Dr. Russell Humphreys, despre care îl discută în cartea sa Starlight and Time. Acest model poate ajuta la rezolvarea problemei cum putem vedea lumina stelelor îndepărtate într-un univers tânăr. În plus, astăzi este o alternativă științifică la cea non-biblică, care se bazează pe presupuneri filozofice care depășesc sfera științei.

Notă

Gravitația, „forța misterioasă” care, chiar și după patru sute de ani de cercetări, rămâne prost înțeleasă...

Isaac Newton (1642–1727)

Foto: Wikipedia.org

Isaac Newton (1642–1727)

Isaac Newton și-a publicat descoperirile despre gravitație și mișcarea corpurilor cerești în 1687, în celebra sa lucrare „ Începuturi matematice". Unii cititori au ajuns rapid la concluzia că universul lui Newton nu a lăsat loc lui Dumnezeu, deoarece totul poate fi explicat acum prin ecuații. Dar Newton nu credea deloc așa, așa cum a spus în a doua ediție a acestei celebre lucrări:

„Cel mai frumos sistem solar al nostru, planete și comete nu pot fi decât rezultatul planului și dominației unei ființe inteligente și puternice.”

Isaac Newton nu a fost doar un om de știință. Pe lângă știință, și-a dedicat aproape întreaga viață studiului Bibliei. Cărțile lui biblice preferate au fost Daniel și Apocalipsa, care descriu planurile lui Dumnezeu pentru viitor. De fapt, Newton a scris mai multe lucrări teologice decât științifice.

Newton a fost respectuos cu alți oameni de știință, precum Galileo Galilei. Apropo, Newton s-a născut în același an în care a murit Galileo, în 1642. Newton a scris în scrisoarea sa: „Dacă am văzut mai departe decât alții, a fost pentru că am stat în picioare umerii giganți”. Cu puțin timp înainte de moartea sa, reflectând probabil asupra misterului gravitației, Newton a scris cu modestie: „Nu știu cum mă percepe lumea, dar mie mi se pare că sunt doar un băiat care se joacă pe malul mării, care se distrează căutând din când în când o pietricică mai colorată decât altele, sau o scoică frumoasă, în timp ce un ocean imens de adevăr neexplorat.”

Newton este înmormântat în Westminster Abbey. Inscripția latină de pe mormântul său se termină cu cuvintele: „Să se bucure muritorii că un astfel de ornament al rasei umane a trăit printre ei”.

În natură, sunt cunoscute doar patru forțe fundamentale de bază (sunt numite și interacțiuni majore) - interacțiune gravitațională, interacțiune electromagnetică, interacțiune puternică și interacțiune slabă.

Interacțiune gravitațională este cel mai slab dintre toate.Forțele gravitaționaleleagă împreună părți ale globului și aceeași interacțiune determină evenimente la scară largă din univers.

Interacțiune electromagnetică reține electronii în atomi și leagă atomii în molecule. Manifestări particulare ale acestor forţe suntForțele Coulombcare acţionează între sarcini electrice fixe.

Interacțiune puternică leagă nucleonii din nuclei. Această interacțiune este cea mai puternică, dar acționează doar la distanțe foarte scurte.

Interacțiune slabă actioneaza intre particulele elementare si are o raza de actiune foarte scurta. Se manifestă prin dezintegrare beta.

4.1 Legea gravitației universale a lui Newton

Între două puncte materiale există o forță de atracție reciprocă, care este direct proporțională cu produsul maselor acestor puncte ( m și M ) și invers proporțional cu pătratul distanței dintre ele ( r2 ) și îndreptată de-a lungul unei linii drepte care trece prin corpurile care interacționeazăF= (GmM/r 2) r o ,(1)

Aici r o - vector unitar desenat în direcția forței F(Fig. 1a).

Această forță se numește forta gravitationala(sau forta gravitatiei). Forțele gravitaționale sunt întotdeauna forțe atractive. Puterea interacțiunii dintre două corpuri nu depinde de mediul în care se află corpurile.

g 1 g 2

Fig.1a Fig.1b Fig.1c

Se numește constanta G constantă gravitațională. Valoarea acestuia este stabilită empiric: G = 6,6720. 10 -11 N. m 2 / kg 2 - i.e. două corpuri punctiforme cu o greutate de 1 kg fiecare, situate la o distanță de 1 m unul de celălalt, sunt atrase cu o forță de 6,6720. 10 -11 N. Valoarea foarte mică a lui G ne permite doar să vorbim despre slăbiciunea forțelor gravitaționale - acestea ar trebui luate în considerare doar în cazul maselor mari.

Masele incluse în ecuația (1) se numesc masele gravitationale. Aceasta subliniază că, în principiu, masele incluse în a doua lege a lui Newton ( F=m in A) și în legea gravitației universale ( F=(Gm gr M gr /r 2) r o) sunt de natură diferită. Cu toate acestea, s-a stabilit că raportul m gr/m in pentru toate corpurile este același, cu o eroare relativă de până la 10 -10 .

4.2 Câmpul gravitațional (câmpul gravitațional) al unui punct material

Se crede că interacțiunea gravitațională se realizează cu ajutorul câmp gravitațional (câmp gravitațional), care este generată de corpurile înseși. Sunt introduse două caracteristici ale acestui câmp: vector - și scalar - potenţialul câmpului gravitaţional.

4.2.1.Forţa câmpului gravitaţional

Să avem un punct material cu masa M. Se crede că în jurul acestei mase ia naștere un câmp gravitațional. Forța caracteristică unui astfel de câmp este intensitatea câmpului gravitaționalg, care este determinată din legea gravitației universale g= (GM/r2) r o ,(2)

Unde r o - un vector unitar tras dintr-un punct material în direcția forței gravitaționale. Intensitatea câmpului gravitațional geste o mărime vectorială și este accelerația obținută de masa punctuală m, adus în câmpul gravitațional, creat de o masă punctiformă M. Într-adevăr, comparând (1) și (2), obținem pentru cazul egalității maselor gravitaționale și inerțiale F=m g.

Subliniem asta magnitudinea și direcția accelerației primite de un corp introdus în câmpul gravitațional nu depind de mărimea masei corpului introdus. Deoarece sarcina principală a dinamicii este de a determina mărimea accelerației primite de corp sub acțiunea forțelor externe, atunci, prin urmare, puterea câmpului gravitațional determină complet și fără ambiguitate caracteristicile de forță ale câmpului gravitațional. Dependența g(r) este prezentată în Fig. 2a.

Fig.2a Fig.2b Fig.2c

Câmpul este numit central, dacă în toate punctele câmpului vectorii de intensitate sunt direcționați de-a lungul unor drepte care se intersectează într-un punct, fixate în raport cu orice cadru de referință inerțial. În special, câmpul gravitațional al unui punct material este central: în toate punctele câmpului, vectorii gși F=m g, care acţionează asupra unui corp adus în câmpul gravitaţional sunt direcţionate radial faţă de masă M , care creează un câmp, până la o masă punctiformă m (Fig. 1b).

Legea gravitației universale în forma (1) este stabilită pentru corpurile luate ca puncte materiale, adică. pentru astfel de corpuri ale căror dimensiuni sunt mici în comparație cu distanța dintre ele. Dacă dimensiunile corpurilor nu pot fi neglijate, atunci corpurile ar trebui împărțite în elemente punctiforme, conform formulei (1), trebuie calculate forțele de atracție între toate elementele luate în perechi și apoi adăugate geometric. Puterea câmpului gravitațional al unui sistem format din puncte materiale cu mase M 1 , M 2 , ..., M n , este egală cu suma intensităților câmpului de la fiecare dintre aceste mase separat ( principiul suprapunerii câmpurilor gravitaționale ): g=g i, Unde g i= (GM i /r i 2) r o i - intensitatea câmpului de o masă M i .

Reprezentarea grafică a câmpului gravitațional folosind vectori de tensiune gîn diferite puncte ale câmpului este foarte incomod: pentru sistemele formate din multe puncte materiale, vectorii de intensitate se suprapun unul altuia și se obține o imagine foarte confuză. De aceea pentru o reprezentare grafică a câmpului gravitațional, folosiți linii de forță (linii de tensiune), care sunt realizate în aşa fel încât vectorul de tensiune să fie îndreptat tangenţial la linia de forţă. Liniile de tensiune sunt considerate a fi direcționate în același mod ca și vectorul g(Fig. 1c), acestea. liniile de forță se termină într-un punct material. Deoarece în fiecare punct al spațiului vectorul tensiune are o singură direcție, apoi liniile de tensiune nu se intersectează niciodată. Pentru un punct material, liniile de forță sunt drepte radiale care intră în punct (Fig. 1b).

Pentru a putea caracteriza nu numai direcția, ci și valoarea intensității câmpului cu ajutorul liniilor de tensiune, aceste linii sunt trasate cu o anumită densitate: numărul de linii de tensiune care pătrund într-o unitate de suprafață perpendiculară pe liniile de tensiune trebuie să fie egale cu vectorul modul g.