Jūs jau žinote, kad tarp visų kūnų yra traukos jėgos, vadinamos pajėgos gravitacija .

Jų veikimas pasireiškia, pavyzdžiui, tuo, kad kūnai krenta į Žemę, Mėnulis sukasi aplink Žemę, o planetos sukasi aplink Saulę. Jeigu gravitacijos jėgos išnyktų, Žemė nuskristų nuo Saulės (14.1 pav.).

Visuotinės gravitacijos dėsnį XVII amžiaus antroje pusėje suformulavo Izaokas Niutonas.
Du materialūs taškai, kurių masės m 1 ir m 2, esantys atstumu R, traukia jėgomis, tiesiogiai proporcingomis jų masių sandaugai ir atvirkščiai proporcingomis atstumo tarp jų kvadratui. Kiekvienos jėgos modulis

Proporcingumo koeficientas G vadinamas gravitacinė konstanta. (Iš lot. „gravitas“ – gravitacija.) Matavimai parodė, kad

G \u003d 6,67 * 10 -11 N * m 2 / kg 2. (2)

Visuotinės gravitacijos dėsnis atskleidžia dar vieną svarbią kūno masės savybę: tai ne tik kūno inercijos, bet ir gravitacinių savybių matas.

1. Kokios yra dviejų traukos jėgos materialūs taškai 1 kg masės, esančios 1 m atstumu viena nuo kitos? Kiek kartų ši jėga yra didesnė ar mažesnė už uodo, kurio masė yra 2,5 mg, svorį?

Tokia maža gravitacinės konstantos reikšmė paaiškina, kodėl nepastebime gravitacinio traukos tarp mus supančių objektų.

Gravitacinės jėgos pastebimai pasireiškia tik tada, kai bent vienas iš sąveikaujančių kūnų turi didžiulę masę – pavyzdžiui, tai žvaigždė ar planeta.

3. Kaip pasikeis traukos jėga tarp dviejų materialių taškų, jei atstumas tarp jų padidės 3 kartus?

4. Du materialūs taškai, kurių kiekvieno masė yra m, traukiami jėga F. Kokia jėga pritraukiami 2m ir 3m masės taškai, esantys tokiu pat atstumu?

2. Planetų judėjimas aplink Saulę

Atstumas nuo Saulės iki bet kurios planetos yra daug kartų didesnis nei Saulės ir planetos dydis. Todėl, vertinant planetų judėjimą, jas galima laikyti materialiais taškais. Todėl planetos traukos jėga į Saulę

kur m – planetos masė, M С – Saulės masė, R – atstumas nuo Saulės iki planetos.

Darysime prielaidą, kad planeta aplink Saulę sukasi tolygiai ratu. Tada planetos greitį galima rasti, jei atsižvelgsime į tai, kad planetos pagreitis a = v 2 /R yra dėl Saulės traukos jėgos F veikimo ir į tai, kad pagal Niutono sekundę įstatymas, F = ma.

5. Įrodykite, kad planetos greitis

kuo didesnis orbitos spindulys, tuo mažesnis planetos greitis.

6. Saturno orbitos spindulys yra maždaug 9 kartus didesnis už Žemės orbitos spindulį. Žodžiu, koks yra apytikslis Saturno greitis, jei Žemė savo orbitoje juda 30 km/s greičiu?

Per laiką, lygų vienam apsisukimo periodui T, planeta, judama greičiu v, įveikia kelią, lygų R spindulio apskritimo perimetrui.

7. Įrodykite, kad planetos orbitos periodas

Iš šios formulės išplaukia, kad kuo didesnis orbitos spindulys, tuo ilgesnis planetos apsisukimo laikotarpis.

9. Įrodykite, kad visoms Saulės sistemos planetoms

Užuomina. Naudokite (5) formulę.
Iš (6) formulės išplaukia, kad visoms Saulės sistemos planetoms orbitos spindulio kubo ir apsisukimo periodo kvadrato santykis yra toks pat. Šį dėsningumą (jis vadinamas trečiuoju Keplerio dėsniu) atrado vokiečių mokslininkas Johannesas Kepleris, remdamasis danų astronomo Tycho Brahe ilgamečių stebėjimų rezultatais.

3. Visuotinės gravitacijos dėsnio formulės taikymo sąlygos

Niutonas įrodė, kad formulė

F \u003d G (m 1 m 2 / R 2)

dviejų materialių taškų traukos jėgai taip pat galite taikyti:
- vienarūšiams rutuliukams ir rutuliukams (R – atstumas tarp rutuliukų ar rutuliukų centrų, 14.2 pav., a);

- vienalyčiam rutuliui (rutuliui) ir materialiam taškui (R – atstumas nuo rutulio (rutulio) centro iki materialaus taško, 14.2 pav., b).

4. Gravitacija ir visuotinės gravitacijos dėsnis

Antroji iš minėtų sąlygų reiškia, kad pagal (1) formulę galima rasti bet kokios formos kūno traukos jėgą į vienalytį rutulį, kuris yra daug didesnis už šį kūną. Todėl pagal (1) formulę galima apskaičiuoti kūno, esančio jo paviršiuje, traukos prie Žemės jėgą (14.3 pav., a). Gauname gravitacijos išraišką:

(Žemė nėra vienalytė sfera, tačiau ją galima laikyti sferiškai simetriška. To pakanka, kad būtų taikoma (1) formulė.)

10. Įrodykite, kad netoli Žemės paviršiaus

Kur M Žemė yra Žemės masė, R Žemė yra jos spindulys.
Užuomina. Naudokite (7) formulę ir kad F t = mg.

Naudodami (1) formulę galime rasti pagreitį laisvas kritimas aukštyje h virš Žemės paviršiaus (14.3 pav., b).

11. Įrodykite tai

12. Koks yra laisvojo kritimo pagreitis aukštyje virš Žemės paviršiaus, lygus jos spinduliui?

13. Kiek kartų laisvojo kritimo pagreitis Mėnulio paviršiuje yra mažesnis nei Žemės paviršiuje?
Užuomina. Naudokite (8) formulę, kurioje Žemės masė ir spindulys pakeičiami Mėnulio mase ir spinduliu.

14. Baltosios nykštukinės žvaigždės spindulys gali būti lygus Žemės spinduliui, o masė – Saulės masei. Ką lygus svoriui kilogramo svorio tokio „nykštuko“ paviršiuje?

5. Pirmasis erdvės greitis

Įsivaizduokite, kad labai aukštas kalnas jie pastato didžiulę patranką ir šaudo iš jos horizontalia kryptimi (14.4 pav.).

Kuo didesnis pradinis sviedinio greitis, tuo toliau jis kris. Jis visiškai nenukris, jei jo pradinis greitis bus pasirinktas taip, kad jis judėtų aplink Žemę ratu. Skrisdamas apskrita orbita sviedinys taps dirbtiniu Žemės palydovu.

Tegul mūsų sviedinys-palydovas juda žema Žemės orbita (vadinamoji orbita, kurios spindulys gali būti lygus Žemės R Žemės spinduliui).
Tolygiai judėdamas ratu, palydovas juda kartu įcentrinis pagreitis a = v2/R Žemė, kur v yra palydovo greitis. Šis pagreitis atsiranda dėl gravitacijos poveikio. Vadinasi, palydovas juda laisvojo kritimo pagreičiu, nukreiptu link Žemės centro (14.4 pav.). Todėl a = g.

15. Įrodykite, kad judant žema Žemės orbita, palydovo greitis

Užuomina. Naudokite formulę a \u003d v 2 /r įcentriniam pagreičiui nustatyti ir tai, kad judant R spindulio Žemės orbita, palydovo pagreitis yra lygus laisvojo kritimo pagreičiui.

Greitis v 1, apie kurį turi būti pranešta kūnui, kad jis, veikiamas gravitacijos, judėtų apskrita orbita netoli Žemės paviršiaus, vadinamas pirmuoju kosminiu greičiu. Jis maždaug lygus 8 km/s.

16. Išreikškite pirmąjį kosminį greitį pagal Žemės gravitacijos konstantą, masę ir spindulį.

Užuomina. Iš ankstesnės užduoties gautoje formulėje Žemės masę ir spindulį pakeiskite Mėnulio mase ir spinduliu.

Kad kūnas amžiams paliktų Žemės apylinkes, jam turi būti pranešta apie 11,2 km/s greitį. Jis vadinamas antruoju erdvės greičiu.

6. Kaip buvo matuojama gravitacinė konstanta

Jei darysime prielaidą, kad laisvojo kritimo pagreitis g prie Žemės paviršiaus, Žemės masė ir spindulys yra žinomi, tai gravitacinės konstantos G reikšmę galima nesunkiai nustatyti naudojant (7) formulę. Tačiau problema ta, kad iki XVIII amžiaus pabaigos nebuvo galima išmatuoti Žemės masės.

Todėl norint rasti gravitacinės konstantos G reikšmę, reikėjo išmatuoti dviejų žinomos masės kūnų, esančių tam tikru atstumu vienas nuo kito, traukos jėgą. XVIII amžiaus pabaigoje anglų mokslininkas Henry Cavendish sugebėjo atlikti tokį eksperimentą.

Ant plono tampraus siūlo pakabino lengvą horizontalų strypą su mažais metaliniais rutuliukais a ir b, o sriegio sukimosi kampu išmatavo šiuos rutuliukus veikiančias traukos jėgas nuo didelių metalinių rutuliukų A ir B (14.5 pav.). Mokslininkas mažus sriegio sukimosi kampus išmatavo „zuikio“ pasislinkimu nuo prie sriegio pritvirtinto veidrodžio.

Šis Cavendish eksperimentas perkeltine prasme buvo vadinamas „Žemės svėrimu“, nes šis eksperimentas pirmą kartą leido išmatuoti Žemės masę.

18. Išreikškite Žemės masę G, g ir R Žemės masę.

Papildomi klausimai ir užduotys

19. Du laivai, sveriantys po 6000 tonų, pritraukiami 2 mN jėgomis. Koks atstumas tarp laivų?

20. Kokia jėga Saulė traukia Žemę?

21. Kokia jėga 60 kg sveriantis žmogus traukia Saulę?

22. Koks yra laisvojo kritimo pagreitis atstumu nuo Žemės paviršiaus, lygus jos skersmeniui?

23. Kiek kartų Mėnulio pagreitis dėl Žemės traukos yra mažesnis už laisvojo kritimo pagreitį Žemės paviršiuje?

24. Laisvo kritimo pagreitis Marso paviršiuje yra 2,65 karto mažesnis už laisvojo kritimo pagreitį Žemės paviršiuje. Marso spindulys yra maždaug 3400 km. Kiek kartų Marso masė mažesnė už Žemės masę?

25. Koks yra dirbtinio Žemės palydovo apsisukimo periodas žemoje Žemės orbitoje?

26. Koks pirmasis Marso kosmoso greitis? Marso masė yra 6,4 * 10 23 kg, o spindulys - 3400 km.

Kiekvienas žmogus savo gyvenime yra susidūręs su šia sąvoka ne kartą, nes gravitacija yra ne tik šiuolaikinės fizikos, bet ir daugybės kitų susijusių mokslų pagrindas.

Daugelis mokslininkų kūnų trauką tyrinėjo nuo seniausių laikų, tačiau pagrindinis atradimas priskiriamas Niutonui ir apibūdinamas kaip visiems žinoma istorija su ant galvos užkritusiu vaisiu.

Kas yra gravitacija paprastais žodžiais

Gravitacija yra trauka tarp kelių objektų visoje visatoje. Reiškinio pobūdis yra skirtingas, nes jį lemia kiekvieno iš jų masė ir ilgis tarp, tai yra atstumas.

Niutono teorija rėmėsi tuo, kad ir krintančius vaisius, ir mūsų planetos palydovą veikia ta pati jėga – trauka į Žemę. O palydovas į žemės erdvę nenukrito būtent dėl ​​savo masės ir atstumo.

Gravitacijos laukas

Gravitacinis laukas yra erdvė, kurioje kūnai sąveikauja pagal traukos dėsnius.

Einšteino reliatyvumo teorija lauką apibūdina kaip tam tikrą laiko ir erdvės savybę, kuri būdingai pasireiškia atsiradus fiziniams objektams.

gravitacijos banga

Tai yra tam tikras pokytis laukuose, kurie susidaro dėl judančių objektų spinduliuotės. Jie atitrūksta nuo objekto ir sklinda bangos efektu.

Gravitacijos teorijos

Klasikinė teorija yra Niutono teorija. Tačiau tai nebuvo tobula ir vėliau atsirado alternatyvių variantų.

Jie apima:

• metrinės teorijos;
• nemetrinis;
• vektorius;
• Le Sage'as, kuris pirmasis aprašė fazes;
• kvantinė gravitacija.

Šiandien yra kelios dešimtys skirtingų teorijų, kurios visos viena kitą papildo arba reiškinius nagrinėja iš kitos pusės.

Naudinga pažymėti: idealus variantas dar neegzistuoja, tačiau vykstantys pokyčiai atveria daugiau atsakymų apie kūnų pritraukimą.

Gravitacinės traukos jėga

Pagrindinis skaičiavimas yra toks - gravitacijos jėga yra proporcinga kūno masės padauginimui iš kitos, tarp kurių ji nustatoma. Ši formulė taip pat išreiškiama taip: jėga yra atvirkščiai proporcinga atstumui tarp objektų kvadratu.

Gravitacinis laukas yra potencialus, o tai reiškia, kad išsaugoma kinetinė energija. Šis faktas supaprastina problemų, kuriose matuojama traukos jėga, sprendimą.

Gravitacija erdvėje

Nepaisant daugelio kliedesių, erdvėje egzistuoja gravitacija. Jis yra žemesnis nei Žemėje, bet vis tiek yra.

Kalbant apie astronautus, kurie iš pirmo žvilgsnio skraido, jie iš tikrųjų yra lėto kritimo būsenoje. Vizualiai atrodo, kad jų niekas netraukia, tačiau praktiškai jie patiria gravitaciją.

Traukos stiprumas priklauso nuo atstumo, tačiau nesvarbu, koks didelis atstumas tarp objektų, jie ir toliau sieks vienas kito. Abipusis potraukis niekada nebus lygus nuliui.

Gravitacija saulės sistemoje

Saulės sistemoje gravitaciją turi ne tik Žemė. Planetos, kaip ir Saulė, traukia objektus link jų.

Kadangi jėgą lemia objekto masė, Saulė turi didžiausią vertę. Pavyzdžiui, jei mūsų planetos rodiklis lygus vienetui, tai šviestuvo indikatorius bus beveik dvidešimt aštuoni.

Kitas, po Saulės, pagal gravitaciją yra Jupiteris, todėl jo traukos jėga yra tris kartus didesnė nei Žemės. Plutonas turi mažiausią parametrą.

Aiškumo dėlei pažymėkime taip, teoriškai Saulėje vidutinis žmogus sverstų apie dvi tonas, o mažiausioje mūsų sistemos planetoje – tik keturis kilogramus.

Kas lemia planetos gravitaciją

Gravitacinė trauka, kaip jau minėta aukščiau, yra galia, kuria planeta traukia jos paviršiuje esančius objektus į save.

Traukos jėga priklauso nuo objekto gravitacijos, pačios planetos ir atstumo tarp jų. Jei yra daug kilometrų, gravitacija yra maža, bet ji vis tiek palaiko objektus.

Keletas svarbių ir patrauklių aspektų, susijusių su gravitacija ir jos savybėmis, kuriuos verta paaiškinti vaikui:

1. Reiškinys traukia viską, bet niekada neatstumia – tai išskiria jį iš kitų fizinių reiškinių.
2. Nulinio rodiklio nėra. Neįmanoma imituoti situacijos, kai neveikia slėgis, tai yra, neveikia gravitacija.
3. Žemė krenta nuo Vidutinis greitis 11,2 kilometro per sekundę, pasiekę tokį greitį, galite palikti planetą traukiantį šulinį.
4. Gravitacinių bangų egzistavimo faktas moksliškai neįrodytas, tai tik spėjimas. Jei kada nors jie taps matomi, tada žmonijai bus atskleista daug kosmoso paslapčių, susijusių su kūnų sąveika.

Remiantis tokio mokslininko kaip Einšteinas pagrindinės reliatyvumo teorija, gravitacija yra pagrindinių materialaus pasaulio, kuris yra visatos pagrindas, egzistavimo parametrų kreivumas.

Gravitacija yra dviejų objektų tarpusavio trauka. Sąveikos jėga priklauso nuo kūnų gravitacijos ir atstumo tarp jų. Kol kas ne visos reiškinio paslaptys buvo atskleistos, tačiau šiandien yra kelios dešimtys teorijų, apibūdinančių koncepciją ir jos savybes.

Tiriamų objektų sudėtingumas turi įtakos tyrimo laikui. Daugeliu atvejų tiesiog imama masės ir atstumo priklausomybė.

Tarp bet kokių materialių taškų yra abipusės traukos jėga, tiesiogiai proporcinga jų masių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui, veikianti išilgai šiuos taškus jungiančios linijos

Izaokas Niutonas teigė, kad tarp bet kokių kūnų gamtoje yra abipusės traukos jėgos. Šios jėgos vadinamos gravitacijos jėgos arba gravitacijos jėgų. Negailestingos gravitacijos jėga pasireiškia erdvėje, saulės sistema ir Žemėje.

Gravitacijos dėsnis

Niutonas apibendrino judėjimo dėsnius dangaus kūnai ir sužinojo, kad jėga \ (F \) yra lygi:

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

kur \(m_1 \) ir \(m_2 \) yra sąveikaujančių kūnų masės, \(R \) yra atstumas tarp jų, \(G \) yra proporcingumo koeficientas, kuris vadinamas gravitacinė konstanta. Gravitacinės konstantos skaitinė reikšmė empiriškai Cavendish nustatomas išmatuojant švino rutuliukų sąveikos jėgą.

Fizinė gravitacinės konstantos reikšmė išplaukia iš visuotinės gravitacijos dėsnio. Jeigu \(m_1 = m_2 = 1 \tekstas (kg) \), \(R = 1 \text(m) \) , tada \(G = F \) , t.y. gravitacinė konstanta lygi jėgai, kuria traukiami du 1 kg sveriantys kūnai 1 m atstumu.

Skaitinė reikšmė:

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

Visuotinės gravitacijos jėgos veikia tarp bet kokių kūnų gamtoje, tačiau jos tampa apčiuopiamos esant didelėms masėms (arba jei bent vieno iš kūnų masė yra didelė). Visuotinės gravitacijos dėsnis įvykdomas tik materialiems taškams ir rutuliukams (šiuo atveju atstumas tarp rutulių centrų laikomas atstumu).

Gravitacija

Ypatinga universaliosios gravitacinės jėgos rūšis yra kūnų traukos į Žemę (arba į kitą planetą) jėga. Ši jėga vadinama gravitacija. Veikiant šiai jėgai, visi kūnai įgyja laisvojo kritimo pagreitį.

Pagal antrąjį Niutono dėsnį \(g = F_T /m \) , todėl \(F_T = mg \) .

Jei M yra Žemės masė, R yra jos spindulys, m yra nurodyto kūno masė, tada gravitacijos jėga yra lygi

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

Gravitacijos jėga visada nukreipta į Žemės centrą. Priklausomai nuo aukščio \ (h \) virš Žemės paviršiaus ir kūno padėties geografinės platumos, laisvojo kritimo pagreitis įgyja skirtingas reikšmes. Žemės paviršiuje ir vidutinėse platumose laisvojo kritimo pagreitis yra 9,831 m/s 2 .

Kūno svoris

Technologijoje ir kasdieniame gyvenime kūno svorio sąvoka yra plačiai naudojama.

Kūno svorisžymimas \(P \) . Svorio vienetas yra niutonas (N). Nuo svorio lygus jėgai, kuriuo kūnas veikia atramą, tada pagal trečiąjį Niutono dėsnį kūno svoris yra lygus atramos reakcijos jėgai. Todėl norint rasti kūno svorį, reikia nustatyti, kam lygi atramos reakcijos jėga.

Daroma prielaida, kad kūnas nejuda atramos ar pakabos atžvilgiu.

Kūno svoris ir gravitacija skiriasi savo pobūdžiu: kūno svoris yra tarpmolekulinių jėgų veikimo pasireiškimas, o gravitacija turi gravitacinį pobūdį.

Vadinama kūno būsena, kurioje jo svoris lygus nuliui nesvarumas. Nesvarumo būsena stebima lėktuve ar erdvėlaivyje judant laisvojo kritimo pagreičiu, neatsižvelgiant į jų judėjimo kryptį ir greičio reikšmę. Už žemės atmosferos ribų, kai išjungiami reaktyviniai varikliai erdvėlaivis veikia tik gravitacinė jėga. Veikiant šiai jėgai erdvėlaivis ir visi jame esantys kūnai juda vienodu pagreičiu, todėl laive stebima nesvarumo būsena.

„Javascript“ jūsų naršyklėje išjungtas.
„ActiveX“ valdikliai turi būti įjungti, kad būtų galima atlikti skaičiavimus!

Nepaisant to, kad gravitacija yra silpniausia sąveika tarp objektų visatoje, jos reikšmė fizikoje ir astronomijoje yra didžiulė, nes ji gali paveikti fizinius objektus bet kokiu atstumu erdvėje.

Jei jums patinka astronomija, tikriausiai pagalvojote apie tai, kas yra gravitacija ar visuotinės gravitacijos dėsnis. Gravitacija yra universali pagrindinė sąveika tarp visų Visatoje esančių objektų.

Gravitacijos dėsnio atradimas priskiriamas garsiam anglų fizikui Isaacui Newtonui. Tikriausiai daugelis žinote istoriją apie obuolį, kuris užkrito ant garsaus mokslininko galvos. Nepaisant to, jei pažvelgsite giliai į istoriją, pamatysite, kad apie gravitacijos buvimą dar gerokai prieš jo erą galvojo antikos filosofai ir mokslininkai, pavyzdžiui, Epikūras. Nepaisant to, Niutonas pirmasis aprašė gravitacinę sąveiką tarp fizinių kūnų klasikinės mechanikos rėmuose. Jo teoriją sukūrė kitas garsus mokslininkas – Albertas Einšteinas, kuris savo bendrojoje reliatyvumo teorijoje tiksliau apibūdino gravitacijos įtaką erdvėje, taip pat jos vaidmenį erdvės ir laiko kontinuume.

Niutono visuotinės traukos dėsnis sako, kad gravitacinės traukos jėga tarp dviejų masės taškų, atskirtų atstumu, yra atvirkščiai proporcinga atstumo kvadratui ir tiesiogiai proporcinga abiem masėms. Gravitacijos jėga yra toli. Tai yra, nepaisant to, kaip juda kūnas, turintis masę, klasikinėje mechanikoje jo gravitacinis potencialas priklausys tik nuo šio objekto padėties tam tikru laiko momentu. Kuo didesnė objekto masė, tuo didesnis jo gravitacinis laukas – tuo galingesnis gravitacinė jėga jis turi. Tokie kosminiai objektai kaip galaktikos, žvaigždės ir planetos turi didžiausią traukos jėgą ir atitinkamai gana stiprius gravitacinius laukus.

Gravitacijos laukai

Žemės gravitacinis laukas

Gravitacinis laukas yra atstumas, per kurį vyksta gravitacinė sąveika tarp Visatos objektų. Kuo didesnė objekto masė, tuo stipresnis jo gravitacinis laukas – tuo labiau pastebimas jo poveikis kitiems fiziniams kūnams tam tikroje erdvėje. Objekto gravitacinis laukas yra potencialiai. Ankstesnio teiginio esmė yra ta, kad jei įvesime potencialią traukos energiją tarp dviejų kūnų, ji nepasikeis, kai pastarieji judės kartu. uždara kilpa. Iš čia atsiranda dar vienas garsus potencialo ir sumos išsaugojimo dėsnis kinetinė energija uždaroje kilpoje.

Materialiame pasaulyje gravitacinis laukas turi didelę reikšmę. Jį turi visi materialūs Visatos objektai, turintys masę. Gravitacinis laukas gali turėti įtakos ne tik medžiagai, bet ir energijai. Būtent dėl ​​tokių didelių kosminių objektų kaip juodosios skylės, kvazarai ir supermasyvios žvaigždės gravitacinių laukų įtakos susidaro Saulės sistemos, galaktikos ir kiti astronominiai spiečiai, pasižymintys logine struktūra.

Naujausi moksliniai duomenys rodo, kad garsusis Visatos plėtimosi efektas pagrįstas ir gravitacinės sąveikos dėsniais. Visų pirma, Visatos plėtimąsi palengvina galingi gravitaciniai laukai – tiek maži, tiek didžiausi jos objektai.

Gravitacinė spinduliuotė dvejetainėje sistemoje

Gravitacinė spinduliuotė arba gravitacinė banga yra terminas, kurį fizikoje ir kosmologijoje pirmą kartą įvedė garsus mokslininkas Albertas Einšteinas. Gravitacinę spinduliuotę gravitacijos teorijoje sukuria materialių objektų judėjimas kintamu pagreičiu. Objekto pagreičio metu gravitacinė banga tarsi „nutrūksta“ nuo jo, o tai lemia gravitacinio lauko svyravimus supančioje erdvėje. Tai vadinama gravitacinės bangos efektu.

Nors gravitacines bangas numato bendroji Einšteino reliatyvumo teorija, kaip ir kitos gravitacijos teorijos, jos niekada nebuvo tiesiogiai aptiktos. Taip yra visų pirma dėl jų ypatingo mažumo. Tačiau astronomijoje yra netiesioginių įrodymų, galinčių patvirtinti šį poveikį. Taigi gravitacinės bangos poveikį galima pastebėti artėjimo pavyzdžiu dvigubos žvaigždės. Stebėjimai patvirtina, kad dvinarių žvaigždžių artėjimo greitis tam tikru mastu priklauso nuo šių kosminių objektų energijos praradimo, kuris, kaip manoma, išleidžiamas gravitacinei spinduliuotei. Netolimoje ateityje mokslininkai galės patikimai patvirtinti šią hipotezę, pasitelkę naujos kartos Advanced LIGO ir VIRGO teleskopus.

Šiuolaikinėje fizikoje yra dvi mechanikos sąvokos: klasikinė ir kvantinė. Kvantinė mechanika buvo sukurta palyginti neseniai ir iš esmės skiriasi nuo klasikinės mechanikos. Kvantinėje mechanikoje objektai (kvantai) neturi apibrėžtų padėčių ir greičių, viskas čia pagrįsta tikimybe. Tai yra, objektas tam tikru laiko momentu gali užimti tam tikrą vietą erdvėje. Neįmanoma patikimai nustatyti, kur jis persikels, bet tik su didele tikimybe.

Įdomus gravitacijos poveikis yra tas, kad ji gali sulenkti erdvės ir laiko kontinuumą. Einšteino teorija teigia, kad erdvėje aplink krūvą energijos ar bet kokios materialios medžiagos erdvė-laikas yra išlenktas. Atitinkamai keičiasi dalelių, kurios patenka į šios medžiagos gravitacinio lauko įtaką, trajektorija, o tai leidžia numatyti jų judėjimo trajektoriją su didele tikimybe.

Gravitacijos teorijos

Šiandien mokslininkai žino daugiau nei tuziną skirtingų gravitacijos teorijų. Jos skirstomos į klasikines ir alternatyviąsias teorijas. Dauguma garsus atstovas Pirmoji – klasikinė Izaoko Niutono gravitacijos teorija, kurią 1666 m. išrado garsus britų fizikas. Jo esmė slypi tame, kad masyvus kūnas mechanikoje sukuria aplink save gravitacinį lauką, kuris pritraukia prie savęs mažesnius objektus. Savo ruožtu pastarieji taip pat turi gravitacinį lauką, kaip ir bet kurie kiti materialūs Visatos objektai.

Kitą populiarią gravitacijos teoriją XX amžiaus pradžioje išrado pasaulinio garso vokiečių mokslininkas Albertas Einšteinas. Einšteinui pavyko tiksliau apibūdinti gravitaciją kaip reiškinį, taip pat paaiškinti jos veikimą ne tik klasikinėje mechanikoje, bet ir kvantiniame pasaulyje. Jo bendroji teorija reliatyvumas apibūdina jėgos, tokios kaip gravitacija, gebėjimą paveikti erdvės ir laiko kontinuumą, taip pat judėjimo trajektoriją elementariosios dalelės kosmose.

Iš alternatyvių gravitacijos teorijų bene daugiausia dėmesio nusipelno reliatyvistinė teorija, kurią išrado mūsų tautietis, garsus fizikas A.A. Logunovas. Skirtingai nei Einšteinas, Logunovas teigė, kad gravitacija yra ne geometrinis, o tikras, gana stiprus fizinis jėgos laukas. Tarp alternatyvių gravitacijos teorijų taip pat žinomos skaliarinės, bimetrinės, kvazitiesinės ir kitos.

1. Kosmose buvusiems ir į Žemę sugrįžusiems žmonėms iš pradžių gana sunku priprasti prie mūsų planetos gravitacinės įtakos jėgos. Kartais tai užtrunka kelias savaites.
2. Įrodyta, kad nesvarumo būsenoje žmogaus kūnas gali prarasti iki 1% kaulų čiulpų masės per mėnesį.
3. Tarp planetų Marsas turi mažiausią traukos jėgą Saulės sistemoje, o Jupiteris – didžiausią.
4. Gerai žinomos salmonelių bakterijos, kurios yra žarnyno ligų sukėlėjai, nesvarumo būsenoje elgiasi aktyviau ir gali padaryti daug daugiau žalos žmogaus organizmui.
5. Tarp visų žinomų astronominių objektų visatoje juodosios skylės turi didžiausią gravitacijos jėgą. Golfo kamuoliuko dydžio juodoji skylė gali turėti tokią pačią gravitacijos jėgą kaip ir visa mūsų planeta.
6. Gravitacijos jėga Žemėje nėra vienoda visuose mūsų planetos kampeliuose. Pavyzdžiui, Kanados Hudsono įlankos regione jis yra mažesnis nei kituose pasaulio regionuose.

Gravitacija, dar žinoma kaip trauka arba gravitacija, yra universali materijos savybė, kurią turi visi Visatoje esantys objektai ir kūnai. Gravitacijos esmė ta, kad visi materialūs kūnai pritraukia prie savęs visus kitus aplink esančius kūnus.

Gravitacija

Jei gravitacija yra bendra koncepcija ir kokybė, kurią turi visi visatoje esantys objektai, tada yra žemės gravitacija ypatinga bylašis visa apimantis reiškinys. Žemė pritraukia prie savęs visus ant jos esančius materialius objektus. Dėl to žmonės ir gyvūnai gali saugiai judėti aplink žemę, upės, jūros ir vandenynai gali likti jų krantuose, o oras negali skristi per didžiulius Kosmoso plotus, o sudaryti mūsų planetos atmosferą.

Kyla teisingas klausimas: jei visi objektai turi gravitaciją, kodėl Žemė traukia žmones ir gyvūnus prie savęs, o ne atvirkščiai? Pirma, mes taip pat traukiame Žemę prie savęs, tiesiog, palyginti su jos traukos jėga, mūsų gravitacija yra nereikšminga. Antra, gravitacijos jėga yra tiesiogiai proporcinga kūno masei: kuo mažesnė kūno masė, tuo mažesnės jo gravitacinės jėgos.

Antrasis rodiklis, nuo kurio priklauso traukos jėga, yra atstumas tarp objektų: kuo didesnis atstumas, tuo mažesnis gravitacijos poveikis. Be to, dėl to planetos juda savo orbitomis ir nekrenta viena ant kitos.

Pastebėtina, kad Žemė, Mėnulis, Saulė ir kitos planetos savo sferinę formą yra skolingos būtent gravitacijos jėgai. Jis veikia centro kryptimi, traukdamas į jį medžiagą, kuri sudaro planetos „kūną“.

Žemės gravitacinis laukas

Žemės gravitacinis laukas yra jėgos energijos laukas, susidarantis aplink mūsų planetą veikiant dviem jėgoms:

• gravitacija;
• išcentrinė jėga, kuri atsiranda dėl Žemės sukimosi aplink savo ašį (kasdienis sukimasis).

Kadangi ir gravitacija, ir išcentrinė jėga veikia nuolat, gravitacinis laukas taip pat yra pastovus reiškinys.

Saulės, Mėnulio ir kai kurių kitų dangaus kūnų gravitacinės jėgos, taip pat Žemės atmosferos masės daro nežymų poveikį laukui.

Gravitacijos dėsnis ir seras Izaokas Niutonas

Anglų fizikas seras Izaokas Niutonas, pasak gerai žinomos legendos, kartą dieną vaikščiodamas sode danguje pamatė mėnulį. Tuo pat metu nuo šakos nukrito obuolys. Tada Niutonas studijavo judėjimo dėsnį ir žinojo, kad obuolys patenka į gravitacinio lauko įtaką, o Mėnulis sukasi orbita aplink Žemę.

Ir tada nuostabiam mokslininkui, apšviestam įžvalgos, atėjo mintis, kad galbūt obuolys nukrenta į žemę, paklusdamas tai pačiai jėgai, dėl kurios Mėnulis yra savo orbitoje, ir nebėga atsitiktinai visoje galaktikoje. Taip buvo atrastas visuotinės gravitacijos dėsnis, dar žinomas kaip Trečiasis Niutono dėsnis.

Matematinių formulių kalba šis dėsnis atrodo taip:

F=GMm/D2 ,

kur F- dviejų kūnų tarpusavio gravitacijos jėga;

M- pirmojo kūno masė;

m- antrojo kūno masė;

D2- atstumas tarp dviejų kūnų;

G- gravitacinė konstanta, lygi 6,67x10 -11.