Gravidade - o que é? A forza da gravidade. gravidade da Terra

A humanidade desde tempos antigos pensou en como o mundo que nos rodea. ¿Por que a herba medra, por que o sol brilla, por que non podemos voar ... Este último, ademais, sempre particularmente interesado nas persoas. Agora sabemos que a causa de todo - gravidade. Que é, e por que este fenómeno é tan importante na escala do universo, estamos revisando hoxe.

pródromo

Os investigadores descubriron que todos os corpos masivos experimentar unha atracción mutua entre si. Posteriormente descubriuse que esa forza misteriosa fai que o movemento dos corpos celestes e as súas órbitas permanentes. A mesma teoría da gravitación formulado xenio Isaak Nyuton, cuxas casos teñen predeterminado desenvolvemento da física por moitos séculos vindeiros. Desenvolvido e continuou (aínda nunha dirección totalmente diferente) é un científico Albert Einstein - un dos maiores mentes do século pasado.

Durante séculos, os científicos observaron a atracción, intentando entender e medir. Finalmente, posta ao servizo da humanidade nas últimas décadas (en certo sentido, por suposto), mesmo unha cousa como a gravidade. Que é, o que é a definición do termo en consideración na ciencia moderna?

definición científica

Se examinar os escritos de filósofos antigos, é posible descubrir que a palabra latina "seriedade" significa "peso", "atracción". Hoxe, os científicos chamaron a interacción universal e constante entre corpos materiais. Se esa forza é relativamente feble e só é válida para obxectos que están movendo significativamente máis lenta do que a velocidade da luz, entón eles aplican a teoría de Newton. Se non é o caso, pode usar os descubrimentos de Einstein.

Inicio: Actualmente, a natureza da gravidade non é totalmente comprendido, en principio. Que é, aínda non totalmente presente.

As teorías de Newton e Einstein

Segundo o ensino clásico de Isaaka Nyutona, todos os corpos son atraídos un polo outro cunha forza directamente proporcional á súa masa é inversamente proporcional ao cadrado da distancia que hai entre eles. Einstein reivindicado que a gravidade entre obxectos mostrados no caso de tempo de encurvamento e espazo (un curvatura espazo é posible só se contén unha substancia).

Esta idea foi moi profundo, pero estudos recentes mostran que algúns imprecisión. Hoxe, crese que a gravidade deforma o espazo único espazo: tempo pode retardar e mesmo deixar, pero a realidade está cambiando a forma dunha teoría da materia temporal aínda non foi confirmada. É por iso que a ecuación de Einstein clásica non ofrece aínda unha posibilidade de que a zona seguirá a afectar a materia eo campo magnético resultante.

Canto máis coñecemos a lei da gravidade (gravidade), o matemático expresión do que é de propiedade como o tempo Newton:

\ [F = γ \ frac [-1,2] {m_1 m_2} {r ^} 2 \]

Baixo γ entendido constante gravitacional (símbolo G veces utilizado), cuxo valor é igual a 6.67545 × 10-11 m³ / (kg · s²).

A interacción entre as partículas elementais

A incrible complexidade da área circundante é en gran parte asociada cun número infinito de partículas elementais. Entre eles, hai tamén varias interaccións neses niveis do que só podemos adiviñar. Con todo, todo tipo de interaccións de partículas elementais con cada outro difiren significativamente no seu efecto.

A máis poderosa de todas as forzas coñecidas unir os compoñentes do núcleo atómico. Para separa-los, ten que gastar unha cantidade realmente colosal de enerxía. En canto aos electróns, son "amarrado" ao núcleo único interacción electromagnética común. Para para-lo, ás veces completamente a enerxía que aparece como resultado da reacción química máis común. A gravidade é (o que é, xa sabes) na versión de átomos e partículas subatómicas é o tipo máis fácil de interacción.

O campo gravitacional, neste caso, é tan feble que é difícil de imaxinar. Estrañamente, pero o movemento dos corpos celestes, o seu peso ás veces imposible de imaxinar, "seguir" eles. Todo isto é posible grazas a dúas características de gravidade que é especialmente pronunciada no caso de grandes obxectos físicos:

• A diferenza gravitacional forza atómica tirar significativamente máis afastado dende o obxecto. Así, a gravidade da Terra mantén no seu campo, ata a lúa, e unha forza semellante de órbita de Xúpiter facilmente soporta múltiples satélites, a masa de cada un dos cales é comparable á terra!
• Ademais, sempre que asegura a atracción entre obxectos, a distancia, esta forza é enfraquecida a baixa velocidade.

Formación dunha teoría máis ou menos coherente de gravidade é relativamente recente, e é como resultado de observacións seculares do movemento dos planetas e outros corpos celestes. A tarefa moito máis fácil polo feito de que se están movendo nun baleiro, onde simplemente non hai outros posibles interaccións. Galileo e Kepler - dous astrónomo destacado do tempo, as súas observacións máis valiosos axudaron a pavimentar o camiño para novos descubrimentos.

Pero só a gran Isaak Nyuton foi capaz de establecer a primeira teoría da gravidade e expresalo lo no mapa matemático. Foi a primeira lei da gravitación, cartografía de matemáticas que deu enriba.

conclusións de Newton e algúns dos seus antecesores

A diferenza doutros fenómenos físicos que existen no mundo que nos rodea, a gravidade se manifesta sempre e en todas partes. Debe ser entendido que o termo "gravidade cero", que é frecuentemente atopado en pseudo-científica círculos, non é correcta: mesmo a ausencia de peso no espazo non significa que unha persoa ou unha nave espacial non é válido atracción dun gran obxecto.

Ademais, todos os corpos materiais teñen un certo peso, que é expresada en forma de unha forza que se aplica a eles, ea aceleración producida debido a esa exposición.

Así, a forza gravitacional é proporcional á masa de obxectos. Numericamente, que pode ser expresa, recibindo tanto o produto das masas dos corpos. Esta forza obedece dependencia rigorosamente inverso no cadrado da distancia entre obxectos. Todas as outras interacción moi diferente, dependendo da distancia entre os dous corpos.

Misa como unha pedra angular da teoría

Unha matriz de obxectos converteuse en punto particularmente controvertido en torno ao cal se constrúe toda a moderna teoría da gravitación e relatividade de Einstein. Se se lembrar da segunda lei de Newton, entón xa sabe que o peso é unha característica obrigatoria de calquera corpo material físico. El mostra como o obxecto vai comportarse no caso de seren sometidos a forzas, con independencia da súa orixe.

Xa que todo o corpo (segundo Newton) cando exposta a unha forza externa acelerada, é dicir, masa determina quão grande é esta aceleración. Considero un exemplo máis claro. Imaxina unha scooter e autobuses: se aplica a eles exactamente o mesmo efecto, chegaron a diferentes velocidades para o tempo desigual. Todo isto explícase pola teoría da gravitación.

Cal é a relación entre masa e gravidade?

Si falamos de gravidade, a masa deste fenómeno ten un papel totalmente oposto ao que desempeñar en relación á potencia e aceleración do obxecto. Que é a principal fonte de atracción. Se der un ollo os dous corpos ea forza coa que atraen un terceiro obxecto, que está situado a unha distancia igual dos dous primeiros, entón a relación de forzas é igual á razón entre as masas dos dous primeiros obxectos. Así, a forza de atracción é directamente proporcional ao peso do corpo.

Se consideramos a terceira lei de Newton, é posible que seguro que di exactamente o mesmo. A forza da gravidade que actúa sobre os dous corpos dispostos a unha distancia igual dende a fonte de atracción, depende directamente da masa de obxectos de datos. Na vida cotiá, estamos a falar sobre o poder co que o corpo é atraído para a superficie do planeta, como o seu título.

Imos resumir. Así, a masa está intimamente relacionado coa enerxía e aceleración. Á vez que determina a forza con que o corpo vai actuar sobre a atracción.

Características aceleración dos corpos nun campo gravitacional

Esta dualidade incrible é a razón que no mesmo campo gravitacional de aceleración moi diferentes obxectos serán iguais. Supoña que temos dous corpos. Asignar unha delas masa z, eo outro - Z. Ambos os obxectos son xogados no chan, que cae libremente.

Conforme determinado pola relación entre as forzas de atracción? Ela mostra unha fórmula matemática simple - z / Z. Isto é só a aceleración que reciben como resultado da forza da gravidade será exactamente o mesmo. Simplificando, a aceleración que o corpo está nun campo gravitacional non depende das súas propiedades.

O que determina a aceleración no caso descrito?

El depende só (!) Do peso dos obxectos que crean neste campo, así como a súa posición espacial. A dobre función da masa e aceleración iguais aos diferentes corpos nun campo gravitacional xa relativamente aberta por un longo tempo. Estes fenómenos teñen o seguinte título: "principio de equivalencia". Este termo subliña novo que a aceleración ea inercia frecuentemente equivalente (ata certo punto, por suposto).

A importancia do valor de G

recordamos do curso de física da escola, que a aceleración da gravidade na superficie do noso planeta (a gravidade da Terra) é de 10 m / sek.² (9,8 por suposto, pero este valor é usado para facilidade de cálculo). Polo tanto, non tendo en conta a resistencia do aire (a unha altura considerable a pouca distancia de incidencia), entón o efecto obtido cando o corpo adquire un incremento de aceleración de 10 m / seg. cada segundo. Por exemplo, un libro que caeu desde o segundo piso da casa, ao final da súa misión será en movemento a unha velocidade de 30-40 m / s. Simplificando, 10 m / s - esta é a "velocidade" de gravidade dentro da Terra.

Aceleración da gravidade na literatura física denotado «g» letra. Sempre que a forma da Terra, ata certo punto máis como unha mandarina que o balón, o valor desta cantidade non é en todas as súas áreas é o mesmo. Así, nos polos de aceleración por riba, e pasa a ser menor no alto picos das montañas.

Mesmo na industria de minería non desempeña ningún papel pequeno que a gravidade. A física deste fenómeno, por veces, aforrar moito tempo. Así, os xeólogos están particularmente interesados en unha definición perfectamente precisa g, porque permite unha precisión excepcional explorar e atopar depósitos minerais. By the way, parece que formula gravidade en que o valor ten un papel considerado por nós? Aquí está:

F = L x M1xM2 / R2

Preste atención! Neste caso, a fórmula de gravidade implica G «constante gravitacional", cuxo valor xa dado anteriormente.

Polo momento, Newton formulados os principios enunciados anteriormente. El sabía, ea unidade ea universalidade da forza gravitacional, pero todos os aspectos do fenómeno que non podería describir. Esa honra caeu a Alberta Eynshteyna, que foi capaz de explicar o principio de equivalencia. Que a humanidade debe a súa comprensión actual da natureza do continuum espazo-tempo.

A teoría da relatividade, Alberta Eynshteyna traballo

No momento da Isaaka Nyutona cría que o punto de partida pode ser representada en forma de algúns "baleas" duros, a través da cal a posición de instalar o corpo no sistema de coordenadas espaciais. Ao mesmo tempo, presume-se que todos os observadores, que observan estas coordenadas será no mesmo espazo de tempo. Naqueles anos, esta situación foi considerada tan evidente que ningunha tentativa foi feita para desafia-la ou engadir a el. Isto é comprensible, xa que os límites do noso planeta hai desvíos en esta regra non.

Einstein demostrou que a precisión da medida sería moi significativo o reloxo hipotética está movendo moito máis lenta do que a velocidade da luz. Simplificando, un observador en movemento máis lento que a velocidade da luz, vai seguir os dous eventos que acontecen a el á vez. Por conseguinte, para o segundo observador? a taxa de que é o mesmo ou máis eventos poden ocorrer en momentos diferentes.

Pero a forza da gravidade está relacionada coa teoría da relatividade? Abramos o tema en detalle.

A conexión entre a teoría das forzas relatividade e gravitación

Nos últimos anos, fixo un enorme número de descubrimentos no campo das partículas subatómicas. A convicción crecente de que estamos a piques de atopar a partícula final, ademais de que o noso mundo non pode ser esmagado. Faise necesario máis insistente para saber exactamente como influír os pequenos "ladrillos" do noso universo son forzas fundamentais que foron descubertos no último século, e aínda máis cedo. Particularmente magoado que a propia natureza da gravidade aínda non foi explicada.

É por iso que, despois de Einstein, que estableceu a "incapacidade" da mecánica newtoniana clásica na área en cuestión, os investigadores concentráronse nunha reformulación completa dos datos anteriormente obtidos. De moitas maneiras, a revisión foi sometido, a gravidade. O que está no nivel das partículas subatómicas? Será que ten polo menos algún valor neste mundo incrible multi-dimensional?

Unha solución sinxela?

En principio, moitos pensaron que a gravitación a discrepancia de Newton ea teoría da relatividade pode ser explicado simplemente, unha analoxía da electrodinámica. Sería posible supoñer que o campo gravitacional cubre como un campo magnético, tras o cal se pode declarar un "mediador" nas interaccións dos corpos celestes, explicando as moitas inconsistencias da vella e da nova teoría. O feito é que, a continuación, sería considerado a velocidade relativa de propagación das forzas foron luz significativamente inferior. Desde gravidade e do tempo conectado?

En principio, o propio Einstein case conseguiu construír unha teoría relativista baséase en tales puntos de vista, iso é só unha cousa impediu a súa intención. Ningún dos científicos de que o tempo non ten ningún tipo de información que podería axudar a determinar a "velocidade" de gravidade. Pero había unha morea de información sobre o movemento de grandes masas. Como vostede sabe, eles só fixeron é unha fonte recoñecida dun poderoso campos gravitacionais.

Elevadas velocidades de afectar grandemente o peso corporal, e isto non é, de xeito semellante á interacción de velocidade e forza. A velocidade máis elevada, canto maior sexa o peso do corpo. O problema é que o último é automaticamente converteríase infinita no caso de movemento coa velocidade da luz ou superior. Entón Einstein concluíu que non hai gravidade, e no campo tensor para describir o que debe ser usado máis variable.

Os seus seguidores chegou á conclusión de que a gravidade e practicamente non relacionados. O feito de que este campo tensor moito pode actuar sobre o espazo, pero co tempo a non afectar. Con todo, o brillante físico Stephen Hawking modernidade ten outro punto de vista. Pero iso é outra historia ...