Már tudod, hogy minden test között vonzó erők vannak, ún erők egyetemes gravitáció .

Működésük például abban nyilvánul meg, hogy testek hullanak a Földre, a Hold kering a Föld körül, a bolygók pedig a Nap körül. Ha a gravitációs erők eltűnnének, a Föld elrepülne a Naptól (14.1. ábra).

Az egyetemes gravitáció törvényét a 17. század második felében Isaac Newton fogalmazta meg.
Két R távolságra elhelyezkedő, m 1 és m 2 tömegű anyagi pontot a tömegük szorzatával egyenesen arányos és a köztük lévő távolság négyzetével fordítottan arányos erők vonzzák. Az egyes erők modulusa

A G arányossági tényezőt ún gravitációs állandó. (A latin „gravitas” szóból – nehézkedés.) A mérések azt mutatták

G = 6,67 * 10 -11 N * m 2 / kg 2. (2)

Az egyetemes gravitáció törvénye feltárja a testtömeg másik fontos tulajdonságát: nemcsak a test tehetetlenségét, hanem gravitációs tulajdonságait is méri.

1. Melyek a vonzási erők kettő között anyagi pontok egyenként 1 kg súlyúak, egymástól 1 m távolságra helyezkednek el? Hányszor nagyobb vagy kisebb ez az erő egy 2,5 mg tömegű szúnyog súlyánál?

A gravitációs állandó ilyen kis értéke megmagyarázza, hogy miért nem vesszük észre a gravitációs vonzást a minket körülvevő tárgyak között.

A gravitációs erők csak akkor nyilvánulnak meg észrevehetően, ha legalább az egyik kölcsönhatásban lévő test hatalmas tömegű - például egy csillag vagy egy bolygó.

3. Hogyan változik a vonzási erő két anyagi pont között, ha a köztük lévő távolságot 3-szorosára növeljük?

4. Két-két m tömegű anyagi pontot F erővel vonzunk. Milyen erővel vonzzák az azonos távolságra lévő 2m és 3m tömegű anyagi pontokat?

2. A bolygók mozgása a Nap körül

A Nap és bármely bolygó távolsága sokszorosa a Nap és a bolygó méretének. Ezért a bolygók mozgását tekintve anyagi pontoknak tekinthetők. Ezért a bolygó vonzóereje a Naphoz

ahol m a bolygó tömege, M С a Nap tömege, R a Nap és a bolygó távolsága.

Feltételezzük, hogy a bolygó egyenletesen, körben kering a Nap körül. Ekkor a bolygó mozgási sebessége akkor határozható meg, ha figyelembe vesszük, hogy a bolygó a = v 2 /R gyorsulása a Nap F gravitációs erejének hatásából adódik, és azt, hogy Newton második törvénye szerint , F = ma.

5. Bizonyítsuk be, hogy a bolygó sebessége

minél nagyobb a keringési sugár, annál lassabb a bolygó sebessége.

6. A Szaturnusz pályájának sugara megközelítőleg 9-szer nagyobb, mint a Föld keringési sugara. Határozza meg szóban, hogy körülbelül mekkora a Szaturnusz sebessége, ha a Föld 30 km/s sebességgel mozog a pályáján?

Egy T keringési periódusnak megfelelő idő alatt a bolygó v sebességgel mozogva megtesz egy távolságot hosszával egyenlő R sugarú kör.

7. Bizonyítsa be, hogy a bolygó keringési periódusa

Ebből a képletből az következik minél nagyobb a keringési sugár, annál hosszabb a bolygó keringési ideje.

9. Bizonyítsa be, hogy a Naprendszer összes bolygójára!

Nyom. Használja az (5) képletet.
A (6) képletből az következik A Naprendszer összes bolygója esetében a keringési sugarú kocka és a keringési periódus négyzetének aránya azonos. Ezt a mintát (ezt Kepler harmadik törvényének nevezik) Johannes Kepler német tudós fedezte fel Tycho Brahe dán csillagász sokéves megfigyelései alapján.

3. Az egyetemes gravitáció törvénye képlete alkalmazhatóságának feltételei

Newton bebizonyította, hogy a képlet

F = G(m 1 m 2 /R 2)

A két anyagi pont közötti vonzási erőhöz a következőket is használhatja:
– homogén golyók és gömbök esetében (R a golyók vagy gömbök középpontjai közötti távolság, 14.2. ábra, a);

– homogén golyóhoz (gömbhöz) és anyagi ponthoz (R a golyó (gömb) középpontjától az anyagi pontig mért távolság, 14.2. ábra, b).

4. A gravitáció és az egyetemes gravitáció törvénye

A fenti feltételek közül a második azt jelenti, hogy az (1) képlet segítségével meg lehet határozni egy tetszőleges alakú test vonzási erejét egy homogén golyóhoz, amely sokkal nagyobb, mint ez a test. Ezért az (1) képlet segítségével kiszámítható a felszínén elhelyezkedő test Földhöz való vonzóereje (14.3. ábra, a). Kapunk egy kifejezést a gravitációra:

(A Föld nem homogén gömb, de gömbszimmetrikusnak tekinthető. Ez elegendő az (1) képlet alkalmazásának lehetőségéhez.)

10. Bizonyítsuk be, hogy a Föld felszínéhez közel

Ahol M Föld a Föld tömege, ott R Föld a sugara.
Nyom. Használja a (7) képletet és azt a tényt, hogy F t = mg.

Az (1) képlet segítségével megtalálhatjuk a gyorsulást szabadesés a Föld felszíne feletti h magasságban (14.3. ábra, b).

11. Bizonyítsd be

12. Mekkora a gravitáció gyorsulása a Föld felszíne feletti magasságban, amely megegyezik annak sugarával?

13. Hányszor kisebb a gravitáció gyorsulása a Hold felszínén, mint a Föld felszínén?
Nyom. Használja a (8) képletet, amelyben a Föld tömegét és sugarát helyettesíti a Hold tömegével és sugarával.

14. Egy fehér törpecsillag sugara megegyezhet a Föld sugarával, tömege pedig a Nap tömegével. Miért súlyával egyenlő kilogramm súlya egy ilyen „törpe” felszínén?

5. Első menekülési sebesség

Képzeljük el nagyon magas hegy Beépítettek egy hatalmas ágyút, és vízszintes irányban lőtték ki (14.4. ábra).

Minél nagyobb a lövedék kezdeti sebessége, annál jobban esik. Egyáltalán nem esik le, ha felveszed kezdeti sebesség hogy körben mozogjon a Föld körül. A körkörös pályán repülve a lövedék a Föld mesterséges műholdjává válik.

Hagyja, hogy műholdlövedékünk alacsony Föld körüli pályán mozogjon (ez a neve annak a pályának, amelynek sugara megegyezik a Föld R Föld sugarával).
at egyenletes mozgás a műhold körben mozog vele centripetális gyorsulás a = v2/REarth, ahol v a műhold sebessége. Ez a gyorsulás a gravitáció hatásának köszönhető. Következésképpen a műhold a Föld közepe felé irányított gravitációs gyorsulással mozog (14.4. ábra). Ezért a = g.

15. Bizonyítsa be, hogy alacsony Föld körüli pályán való mozgáskor a műhold sebessége

Nyom. Használja az a = v 2 /r képletet a centripetális gyorsulásra, és arra a tényre, hogy R Föld sugarú pályán mozogva a műhold gyorsulása megegyezik a gravitáció gyorsulásával.

Az első szökési sebességnek nevezzük azt a v 1 sebességet, amelyet egy testnek át kell adni ahhoz, hogy a gravitáció hatására a Föld felszínéhez közeli körpályán mozogjon. Ez körülbelül 8 km/s.

16. Adja meg az első szökési sebességet a Föld gravitációs állandójával, tömegével és sugarával!

Nyom. Az előző feladatban kapott képletben cserélje ki a Föld tömegét és sugarát a Hold tömegére és sugarára!

Ahhoz, hogy egy test örökre elhagyja a Föld környékét, körülbelül 11,2 km/s sebességet kell neki adni. Ezt második szökési sebességnek nevezik.

6. Hogyan történt a gravitációs állandó mérése

Ha feltételezzük, hogy a Föld felszínéhez közeli g gravitációs gyorsulás, a Föld tömege és sugara ismert, akkor a (7) képlet segítségével könnyen meghatározható a G gravitációs állandó értéke. A probléma azonban az, hogy a 18. század végéig nem lehetett megmérni a Föld tömegét.

Ezért a G gravitációs állandó értékének meghatározásához két, egymástól bizonyos távolságra elhelyezkedő ismert tömegű test vonzási erejét kellett megmérni. A 18. század végén Henry Cavendish angol tudósnak sikerült ilyen kísérletet végrehajtania.

Egy vékony, rugalmas szálra függesztett fel egy könnyű vízszintes rudat kisméretű a és b fémgolyókkal, és a menet forgásszögét felhasználva megmérte az ezekre a golyókra ható vonzó erőket az A és B nagy fémgolyókról (14.5. ábra). A tudós megmérte a cérna kis forgásszögeit a „nyuszi” elmozdulásával a cérnához rögzített tükörből.

Cavendish kísérletét átvitt értelemben a "Föld mérlegének" nevezték, mert ez a kísérlet tette először lehetővé a Föld tömegének mérését.

18. Fejezd ki a Föld tömegét G, g és R értékekkel.

További kérdések és feladatok

19. Két, egyenként 6000 tonna tömegű hajót 2 mN erő vonz. Mekkora a távolság a hajók között?

20. Milyen erővel vonzza a Nap a Földet?

21. Milyen erővel vonzza a Napot egy 60 kg súlyú ember?

22. Mekkora a gravitáció gyorsulása a Föld felszínétől mért távolságban?

23. Hányszor kisebb a Hold gyorsulása a Föld gravitációjából adódóan, mint a Föld felszínén jelentkező nehézségi gyorsulás?

24. A szabadesés gyorsulása a Mars felszínén 2,65-ször kisebb, mint a Föld felszínén bekövetkező szabadesés gyorsulása. A Mars sugara körülbelül 3400 km. Hányszor kisebb a Mars tömege a Föld tömegénél?

25. Miért egyenlő az időszakkal fellebbezéseket mesterséges műhold A Föld alacsony Föld körüli pályán?

26. Mekkora a Mars első szökési sebessége? A Mars tömege 6,4 * 10 23 kg, sugara 3400 km.

Minden ember életében többször találkozott ezzel a fogalommal, mert a gravitáció nemcsak a modern fizika, hanem számos más kapcsolódó tudomány alapja is.

Sok tudós ősidők óta tanulmányozza a testek vonzerejét, de a fő felfedezést Newtonnak tulajdonítják, és a fejre hulló gyümölcs jól ismert történeteként írják le.

Mi a gravitáció egyszerű szavakkal

A gravitáció az univerzumban több objektum közötti vonzás. A jelenség természete változó, hiszen mindegyikük tömege és a köztük lévő kiterjedés, vagyis a távolság határozza meg.

Newton elmélete azon a tényen alapult, hogy bolygónk lehulló gyümölcsére és műholdjára is ugyanaz az erő – a Föld felé irányuló gravitáció – hat. De a műhold nem éppen tömege és távolsága miatt esett a földi űrbe.

Gravitációs mező

A gravitációs tér az a tér, amelyben a testek kölcsönhatása a vonzás törvényei szerint történik.

Einstein relativitáselmélete a mezőt az idő és a tér bizonyos tulajdonságaként írja le, amely jellemzően fizikai objektumok megjelenésekor nyilvánul meg.

Gravitációs hullám

Ezek bizonyos típusú térváltozások, amelyek a mozgó tárgyak sugárzása következtében jönnek létre. Leszállnak a tárgyról és hullámhatásban terjednek.

A gravitáció elméletei

A klasszikus elmélet a newtoni. Ez azonban nem volt tökéletes, és később alternatív lehetőségek jelentek meg.

Ezek a következők:

• metrikus elméletek;
• nem metrikus;
• vektor;
• Le Sage, aki először írta le a fázisokat;
• kvantumgravitáció.

Manapság több tucat különböző elmélet létezik, mindegyik vagy kiegészíti egymást, vagy más szemszögből nézi a jelenségeket.

Érdemes megjegyezni: ideális lehetőség még nem létezik, de a folyamatban lévő fejlesztések újabb lehetséges válaszokat nyitnak meg a testek vonzerejét illetően.

A gravitációs vonzás ereje

Az alapvető számítás a következő - a gravitációs erő arányos a test tömegének egy másikkal való szorzásával, amely között meghatározzák. Ezt a képletet a következőképpen fejezzük ki: az erő fordítottan arányos az objektumok közötti távolság négyzetével.

A gravitációs tér potenciális, ami azt jelenti, hogy a kinetikus energia megmarad. Ez a tény leegyszerűsíti azoknak a problémáknak a megoldását, amelyekben a vonzási erőt mérik.

Gravitáció a térben

Sokak tévhite ellenére az űrben van gravitáció. Alacsonyabb, mint a Földön, de még mindig jelen van.

Ami az űrhajósokat illeti, akik első pillantásra repülnek, valójában a lassú hanyatlás állapotában vannak. Vizuálisan úgy tűnik, hogy semmi sem vonzza őket, de a gyakorlatban megtapasztalják a gravitációt.

A vonzás erőssége a távolságtól függ, de bármennyire is nagy a távolság a tárgyak között, továbbra is vonzódnak egymáshoz.

A kölcsönös vonzalom soha nem lesz nulla.

Gravitáció a Naprendszerben

A Naprendszerben nemcsak a Földnek van gravitációja. A bolygók, akárcsak a Nap, vonzzák magukhoz a tárgyakat. Mivel az erőt a tárgy tömege határozza meg, akkor legmagasabb mutatója a Napnál.

Például, ha bolygónk mutatója egy, akkor a csillag mutatója majdnem huszonnyolc lesz.

A gravitációban a Nap után következő a Jupiter, így gravitációs ereje háromszor nagyobb, mint a Földé. A Plútónak van a legkisebb paramétere.

Az érthetőség kedvéért jelöljük: elméletileg a Napon az átlagember körülbelül két tonnát nyomna, de rendszerünk legkisebb bolygóján csak négy kilogramm.

Mitől függ a bolygó gravitációja?

A gravitációs erő a tárgy gravitációjától, magától a bolygótól és a köztük lévő távolságtól függ. Ha sok kilométer van, a gravitáció kicsi, de továbbra is összeköttetésben tartja a tárgyakat.

Számos fontos és lenyűgöző szempont a gravitációval és annak tulajdonságaival kapcsolatban, amelyeket érdemes elmagyarázni gyermekének:

1. A jelenség mindent vonz, de soha nem taszít – ez különbözteti meg a többi fizikai jelenségtől.
2. Nincs olyan, hogy nulla. Lehetetlen olyan helyzetet szimulálni, amelyben nem érvényesül a nyomás, vagyis a gravitáció nem működik.
3. A föld lehull róla átlagsebesség 11,2 kilométer/másodperc sebességgel, ezt a sebességet elérve elhagyhatja a bolygó vonzó kútját.
4. A gravitációs hullámok létezése tudományosan nem bizonyított, ez csak feltételezés. Ha valaha is láthatóvá válnak, akkor a kozmosz számos, a testek kölcsönhatásával kapcsolatos titka feltárul az emberiség előtt.

Az Einsteinhez hasonló tudós alapvető relativitáselmélete szerint a gravitáció az anyagi világ létezésének alapvető paramétereinek görbülete, amely az Univerzum alapját jelenti.

A gravitáció két tárgy kölcsönös vonzása. A kölcsönhatás erőssége a testek gravitációjától és a köztük lévő távolságtól függ. A jelenség minden titka még nem derült ki, de ma már több tucat elmélet írja le a fogalmat és annak tulajdonságait.

A vizsgált objektumok összetettsége befolyásolja a kutatás idejét. A legtöbb esetben a tömeg és a távolság közötti összefüggést egyszerűen vesszük.

Bármely anyagi pont között kölcsönös vonzási erő hat, amely egyenesen arányos tömegük szorzatával és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével, és a pontokat összekötő egyenes mentén hat.

Isaac Newton azt javasolta, hogy a természetben minden test között léteznek kölcsönös vonzási erők. Ezeket az erőket ún gravitációs erők által vagy egyetemes gravitációs erők. A természetellenes gravitáció ereje a térben nyilvánul meg, naprendszerés a Földön.

A gravitáció törvénye

Newton általánosította a mozgás törvényeit égitestekés kiderült, hogy az \(F\) erő egyenlő:

\[ F = G \dfrac(m_1 m_2)(R^2) \]

ahol \(m_1\) és \(m_2\) a kölcsönható testek tömegei, \(R\) a köztük lévő távolság, \(G\) az arányossági együttható, amelyet ún. gravitációs állandó. A gravitációs állandó számértéke empirikusan Cavendish az ólomgolyók közötti kölcsönhatás erejének mérésével határozható meg.

A gravitációs állandó fizikai jelentése az egyetemes gravitáció törvényéből következik. Ha \(m_1 = m_2 = 1 \text(kg)\), \(R = 1 \text(m) \) , akkor \(G = F \) , azaz a gravitációs állandó egyenlő azzal az erővel, amellyel két, egyenként 1 kg-os testet vonzunk 1 m távolságra.

Számérték:

\(G = 6,67 \cdot() 10^(-11) N \cdot() m^2/ kg^2 \) .

Az egyetemes gravitációs erők a természetben bármely test között hatnak, de nagy tömegeknél (vagy ha legalább az egyik test tömege nagy) észrevehetővé válnak. Az egyetemes gravitáció törvénye csak az anyagi pontokra és golyókra teljesül (ebben az esetben a golyók középpontjai közötti távolságot veszik távolságnak).

Gravitáció

Az univerzális gravitációs erő egy speciális típusa a testek Föld (vagy másik bolygó) felé irányuló vonzási ereje. Ezt az erőt ún gravitáció. Ennek az erőnek a hatására minden test szabadesési gyorsulást kap.

Newton második törvényének megfelelően \(g = F_T /m\) , tehát \(F_T = mg \) .

Ha M a Föld tömege, R a sugara, m egy adott test tömege, akkor a gravitációs erő egyenlő

\(F = G \dfrac(M)(R^2)m = mg \) .

A gravitációs erő mindig a Föld középpontja felé irányul. A Föld felszíne feletti \(h\) magasságtól és a test helyzetének földrajzi szélességétől függően a gravitációs gyorsulás különböző értékeket vesz fel. A Föld felszínén és a középső szélességi fokokon a gravitáció gyorsulása 9,831 m/s 2 .

Testtömeg

A testsúly fogalmát széles körben használják a technikában és a mindennapi életben.

Testtömeg\(P\) jelöli. A súly mértékegysége newton (N). A súlya óta egyenlő az erővel, amellyel a test a támaszra hat, akkor Newton harmadik törvényének megfelelően a test súlya nagyságrendileg megegyezik a támasz reakcióerejével. Ezért a test súlyának meghatározásához meg kell határozni, hogy mekkora a támasztó reakcióerő.

Ebben az esetben feltételezzük, hogy a test mozdulatlan a támasztékhoz vagy felfüggesztéshez képest.

A test súlya és a gravitációs ereje természetben különbözik: a test súlya az intermolekuláris erők hatásának megnyilvánulása, a gravitációs erő pedig gravitációs jellegű.

A testnek azt az állapotát, amelyben a súlya nulla, nevezzük súlytalanság. A súlytalanság állapota repülőgépen vagy űrhajón megfigyelhető szabadesési gyorsulással történő mozgáskor, függetlenül a mozgás irányától és sebességének értékétől. A Föld légkörén kívül, amikor a sugárhajtóművek le vannak kapcsolva űrhajó Csak az egyetemes gravitációs erő hat. Ennek az erőnek a hatására az űrhajó és a benne lévő összes test azonos gyorsulással mozog, ezért a hajóban súlytalansági állapot figyelhető meg.

A Javascript le van tiltva a böngészőjében.
A számítások elvégzéséhez engedélyezni kell az ActiveX-vezérlőket!

Annak ellenére, hogy a gravitáció leggyengébb interakció Az Univerzum objektumai között, jelentősége a fizikában és a csillagászatban óriási, hiszen a térben bármilyen távolságra képes befolyásolni a fizikai tárgyakat.

Ha érdeklődik a csillagászat iránt, valószínűleg elgondolkozott már azon, hogy mi az a fogalom, mint a gravitáció vagy az egyetemes gravitáció törvénye. A gravitáció az univerzális alapvető kölcsönhatás az Univerzum összes objektuma között.

A gravitáció törvényének felfedezése a híres angol fizikusnak, Isaac Newtonnak tulajdonítható. Valószínűleg sokan ismeritek az alma történetét, amely a híres tudós fejére esett. Ha azonban mélyebben belenéz a történelembe, láthatja, hogy a gravitáció jelenlétéről már jóval az ő korszaka előtt gondoltak az ókor filozófusai és tudósai, például Epikurosz. Azonban Newton volt az, aki először írta le a fizikai testek közötti gravitációs kölcsönhatást a klasszikus mechanika keretein belül. Elméletét egy másik híres tudós, Albert Einstein dolgozta ki, aki általános relativitáselméletében pontosabban írta le a gravitáció térbeli hatását, valamint a tér-idő kontinuumban betöltött szerepét.

Newton univerzális gravitációs törvénye azt mondja, hogy a gravitációs vonzás ereje két távolság által elválasztott tömegpont között fordítottan arányos a távolság négyzetével és egyenesen arányos mindkét tömeggel. A gravitációs erő nagy hatótávolságú. Vagyis függetlenül attól, hogy egy tömegű test hogyan mozog, a klasszikus mechanikában gravitációs potenciálja pusztán ennek a tárgynak az adott pillanatban elfoglalt helyzetétől függ. Minél nagyobb egy tárgy tömege, annál nagyobb a gravitációs tere - annál erősebb a gravitációs ereje. Az űrobjektumok, például a galaxisok, a csillagok és a bolygók rendelkeznek a legnagyobb gravitációs erővel, és ennek megfelelően meglehetősen erős gravitációs mezőkkel.

Gravitációs mezők

A Föld gravitációs tere

A gravitációs tér az a távolság, amelyen belül gravitációs kölcsönhatás lép fel az Univerzum objektumai között. Minél nagyobb egy objektum tömege, annál erősebb a gravitációs tere - annál észrevehetőbb a hatása egy bizonyos térben lévő többi fizikai testre. Egy objektum gravitációs tere potenciális. Az előző állítás lényege, hogy ha két test közé bevezetjük a vonzás potenciális energiáját, akkor az nem fog megváltozni, miután az utóbbi továbbhalad. zárt hurok. Innen következik egy másik híres törvény a potenciál és a potenciál összegének megmaradásáról mozgási energia zárt körben.

IN anyagi világ a gravitációs térnek nagy jelentősége van. A Világegyetem összes anyagi tárgya birtokolja, amelynek tömege van. A gravitációs tér nemcsak az anyagot, hanem az energiát is befolyásolhatja. Az olyan nagy kozmikus objektumok gravitációs mezőinek hatására, mint a fekete lyukak, kvazárok és szupermasszív csillagok, naprendszerek, galaxisok és más csillagászati ​​halmazok jönnek létre, amelyeket logikus szerkezet jellemez.

A legújabb tudományos adatok azt mutatják, hogy az Univerzum tágulásának híres hatása is a gravitációs kölcsönhatás törvényein alapul. Különösen az Univerzum tágulását segítik elő az erős gravitációs mezők, mind a kicsi, mind a legnagyobb objektumok.

Gravitációs sugárzás kettős rendszerben

A gravitációs sugárzás vagy gravitációs hullám egy olyan kifejezés, amelyet először a híres tudós, Albert Einstein vezetett be a fizikába és a kozmológiába. A gravitációs sugárzást a gravitációelméletben az anyagi tárgyak változó gyorsulású mozgása hozza létre. Egy tárgy gyorsulása során a gravitációs hullám „elszakadni” látszik tőle, ami oszcillációhoz vezet gravitációs mező a környező térben. Ezt nevezik gravitációs hullámhatásnak.

Bár a gravitációs hullámokat Einstein általános relativitáselmélete, valamint más gravitációs elméletek is megjósolják, soha nem észlelték közvetlenül. Ez elsősorban rendkívüli kicsiségüknek köszönhető. A csillagászatban azonban vannak közvetett bizonyítékok, amelyek megerősíthetik ezt a hatást. Így a gravitációs hullám hatása megfigyelhető a megközelítés példáján kettős csillagok. A megfigyelések megerősítik, hogy a kettőscsillagok konvergenciája bizonyos mértékig függ e kozmikus objektumok energiaveszteségétől, amelyet feltehetően gravitációs sugárzásra fordítanak. A tudósok a közeljövőben megbízhatóan megerősíthetik ezt a hipotézist az Advanced LIGO és VIRGO teleszkópok új generációjával.

A modern fizikában a mechanikának két fogalma van: a klasszikus és a kvantum. A kvantummechanikát viszonylag nemrég fejlesztették ki, és alapvetően különbözik a klasszikus mechanikától. IN kvantummechanika az objektumoknak (kvantumoknak) nincs meghatározott helyzetük és sebességük, itt minden a valószínűségen alapul. Vagyis egy tárgy egy adott időpontban elfoglalhat egy bizonyos helyet a térben. Hogy hova költözik legközelebb, azt nem lehet megbízhatóan meghatározni, de csak nagy valószínűséggel.

A gravitáció érdekes hatása, hogy képes meghajlítani a tér-idő kontinuumot. Einstein elmélete azt állítja, hogy az energiacsomó vagy bármilyen anyag körüli térben a téridő görbült. Ennek megfelelően az anyag gravitációs mezejének hatása alá eső részecskék pályája megváltozik, ami nagy valószínűséggel lehetővé teszi mozgásuk pályájának előrejelzését.

A gravitáció elméletei

Ma a tudósok több mint egy tucat különböző gravitációs elméletet ismernek. Klasszikus és alternatív elméletekre oszlanak. Legtöbb ismert képviselői Az első Isaac Newton klasszikus gravitációs elmélete, amelyet a híres brit fizikus talált fel 1666-ban. Lényege abban rejlik, hogy egy hatalmas test a mechanikában gravitációs teret hoz létre maga körül, amely vonzza a kisebb tárgyakat. Utóbbiak viszont gravitációs mezővel is rendelkeznek, mint minden más anyagi objektum az Univerzumban.

A következő népszerű gravitációs elméletet a világhírű német tudós, Albert Einstein találta fel a XX. század elején. Einstein pontosabban tudta leírni a gravitációt mint jelenséget, és nemcsak a klasszikus mechanikában, hanem a kvantumvilágban is megmagyarázta hatását. Az övé általános elmélet A relativitáselmélet egy olyan erőnek, mint a gravitáció, azt a képességét írja le, hogy befolyásolja a tér-idő kontinuumot, valamint a mozgás pályáját elemi részecskék a térben.

Az alternatív gravitációs elméletek közül talán a relativisztikus elmélet érdemelné a legnagyobb figyelmet, amelyet honfitársunk, a híres fizikus, A.A. talált ki. Logunov. Einsteinnel ellentétben Logunov azt állította, hogy a gravitáció nem geometriai, hanem valódi, meglehetősen erős fizikai erőtér. Az alternatív gravitációs elméletek közül ismertek a skaláris, bimetrikus, kvázilineáris és mások is.

1. Azok az emberek, akik az űrben jártak és visszatértek a Földre, eleinte meglehetősen nehéz megszokni bolygónk gravitációs hatásának erejét. Néha ez több hétig is eltart.
2. Bebizonyosodott, hogy az emberi test súlytalan állapotban havonta akár 1%-ot is elveszíthet a csontvelő tömegéből.
3. A Naprendszer bolygói közül a Marsnak van a legkisebb gravitációs ereje, a Jupiternek pedig a legnagyobb.
4. Az ismert, bélbetegségeket okozó szalmonella baktériumok súlytalanságban aktívabban viselkednek, és sokkal több kárt képesek okozni az emberi szervezetben.
5. Az Univerzum összes ismert csillagászati ​​objektuma közül a fekete lyukak rendelkeznek a legnagyobb gravitációs erővel. Egy golflabda méretű fekete lyuknak ugyanolyan gravitációs ereje lehet, mint az egész bolygónknak.
6. A Föld gravitációs ereje nem egyforma bolygónk minden szegletében. Például Kanadában, a Hudson-öbölben alacsonyabb, mint a földkerekség más régióiban.

A gravitáció, más néven vonzás vagy gravitáció, az anyag egy univerzális tulajdonsága, amellyel az Univerzum minden tárgya és teste rendelkezik. A gravitáció lényege, hogy minden anyagi test vonzza maga körül az összes többi testet.

A Föld gravitációja

Ha a gravitáció általános koncepcióés az a minőség, amivel az Univerzumban minden objektum rendelkezik, akkor a földi gravitáció speciális eset ez a mindenre kiterjedő jelenség. A föld magához vonz minden rajta található anyagi tárgyat. Ennek köszönhetően az emberek és az állatok biztonságosan mozoghatnak a földön, folyók, tengerek és óceánok maradhatnak a partjukon belül, és a levegő nem repülhet át az űr hatalmas kiterjedésein, hanem bolygónk légkörét alkotja.

Felmerül egy jogos kérdés: ha minden objektumnak van gravitációja, miért vonzza a Föld az embereket és az állatokat, és miért nem fordítva? Először is, a Földet is magunkhoz vonzzuk, csak a vonzási erejéhez képest a gravitációnk elhanyagolható. Másodszor, a gravitációs erő közvetlenül függ a test tömegétől: minél kisebb a test tömege, annál kisebb a gravitációs erő.

A második mutató, amelytől a vonzási erő függ, a tárgyak közötti távolság: minél nagyobb a távolság, annál kisebb a gravitáció hatása. Ennek is köszönhetően a bolygók pályájukon mozognak és nem esnek egymásnak.

Figyelemre méltó, hogy a Föld, a Hold, a Nap és más bolygók gömbalakjukat pontosan a gravitációs erőnek köszönhetik. A középpont irányába hat, maga felé húzva a bolygó „testét” alkotó anyagot.

A Föld gravitációs tere

A Föld gravitációs tere egy erőtér, amely bolygónk körül két erő hatására képződik:

• gravitáció;
• centrifugális erő, amely megjelenését a Föld tengelye körüli forgásának (nappali forgás) köszönheti.

Mivel mind a gravitáció, mind a centrifugális erő folyamatosan hat, a gravitációs tér állandó jelenség.

A mezőt kismértékben befolyásolják a Nap, a Hold és néhány más égitest gravitációs ereje, valamint a Föld légköri tömegei.

Az egyetemes gravitáció törvénye és Sir Isaac Newton

Az angol fizikus, Sir Isaac Newton egy híres legenda szerint egy nap a kertben sétálva megpillantotta az égen a Holdat. Ugyanakkor egy alma leesett az ágról. Newton akkor a mozgás törvényét tanulmányozta, és tudta, hogy egy alma gravitációs mező hatására esik, a Hold pedig a Föld körül kering.

Aztán a zseniális tudós, megvilágítva a belátástól, azzal az ötlettel állt elő, hogy talán az alma a földre esik, ugyanannak az erőnek engedelmeskedik, amelynek köszönhetően a Hold kering, és nem rohan véletlenszerűen a galaxisban. Így fedezték fel az egyetemes gravitáció törvényét, más néven Newton harmadik törvényét.

A matematikai képletek nyelvén ez a törvény így néz ki:

F=GMm/D 2 ,

Ahol F- két test közötti kölcsönös gravitációs erő;

M- az első test tömege;

m- a második test tömege;

D 2- két test közötti távolság;

G- gravitációs állandó egyenlő 6,67x10 -11.