Gravitace - co to je? Gravitační síla. Zemská gravitace

Lidstvo od starověku uvažoval o tom, jak svět kolem nás. Proč je tráva roste, proč svítí slunce, proč nemůžeme letět ... Ta, mimochodem, je vždy velký zájem u lidí. Nyní víme, že příčinou všeho - gravitace. Co to je a proč se tento jev je v tak důležité měřítku vesmíru, jsme přezkoumání dnes.

prodrome

Vědci zjistili, že všechny hmotné těla zažít vzájemnou přitažlivost k sobě navzájem. Později se ukázalo, že tato záhadná síla způsobuje pohyb nebeských těles a jejich stálých drahách. Ten samý teorie gravitace formulovány genius Isaaka Nyuton, jehož hypotézy předurčily rozvoj fyziky po mnoho staletí. Vyvinuté a pokračoval (i když v úplně jiném směru) je vědec Albert Einstein - jedna z největších myslitelů minulého století.

Po celá staletí, vědci pozorovali přitažlivost, se snaží pochopit a ocení. Nakonec dal ke službě lidstva v posledních několika desetiletích (v nějakém smyslu, samozřejmě) i takovou věc jako gravitace. Co je to, co je definice pojmu posuzovanou v moderní vědě?

vědecká definice

Máte-li zkoumat spisy antických filozofů, je možné zjistit, že latinské slovo „se gravitas“ znamená „tíže“, „atrakci“. Dnes vědci nazývají univerzální a neustálé interakce mezi hmotnými těly. Pokud je tato síla je relativně slabá a je platný pouze pro objekty, které se pohybují výrazně pomalejší, než je rychlost světla, je na ně vztahuje Newtonova teorie. Pokud tomu tak není, měli byste použít poznatky z Einstein.

Úvodem: V současné době, povaha gravitace není zcela znám v zásadě. Co to je, že jsme stále ještě nejsou plně k dispozici.

Tyto teorie Newtona a Einsteina

Podle klasického učení Isaaka Nyutona, všechny orgány jsou přitahovány k sobě silou přímo úměrnou jejich hmotnosti je nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti, která leží mezi nimi. Einstein tvrdil, že gravitace mezi objekty zobrazené v případě, že zakřivení času a prostoru (prostor zakřivení je možné pouze v případě, že obsahuje látku).

Tato myšlenka byla velmi hluboká, ale nedávné studie, že některé nepřesnosti ukázat. V současné době se předpokládá, že gravitace deformuje v prostoru jediné místo: Čas může zpomalit a dokonce zastavit, ale ve skutečnosti se mění tvar dočasné teorie hmoty nebyla potvrzena. Proto je klasický Einstein rovnice neposkytuje ani možnost, že oblast bude i nadále ovlivňovat záležitost a výsledný magnetické pole.

Čím více víme, že zákon gravitace (gravitace), matematický výraz, který je vlastněn čas Newton:

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

Podle γ zřejmé gravitační konstanta (G symbol někdy používán), jehož hodnota je rovna 6.67545 x 10-11 m? / (Kg · s?).

Interakce mezi elementárními částicemi

Neuvěřitelná složitost okolí je z velké části spojeny s nekonečným počtem elementárních částic. Mezi nimi existují také různé interakce na těchto úrovních, o kterých se můžeme jen dohadovat. Nicméně, všechny druhy interakcí elementárních částic se vzájemně významně liší ve svém účinku.

Nejmocnější ze všech známých sil spojit dohromady komponenty atomového jádra. Od sebe oddělit, je třeba věnovat opravdu kolosální množství energie. Pokud jde o elektrony, které jsou „svázány“ do jádra jen obyčejné elektromagnetické interakce. Chcete-li jej zastavit, někdy dost energie, která se objeví v důsledku nejběžnější chemické reakce. Gravitace je (co to je, vy už víte), ve znění atomů a subatomární částice, je nejjednodušší druh interakce.

Gravitační pole je v tomto případě je tak slabá, že je těžké si představit. Zvláštně dost, ale pohyb nebeských těles, jejichž váha někdy nemožné si představit, „follow“ oni. To vše je možné díky dvěma vlastnostem gravitace, která je zvláště výrazné v případě velkých fyzických objektů:

• Na rozdíl od atomárních sil gravitačním výrazně větší vzdálenosti od objektu. To znamená, že zemská gravitace udržuje ve svém oboru, a to i měsíc, a podobný síla Jupiteru snadno podporuje více satelitů, hmotnost, z nichž každá je srovnatelný k zemi!
• Kromě toho, že vždy zajišťuje přitažlivost mezi objekty, vzdálenosti, tato síla je oslabena při nízké rychlosti.

Tvorba více či méně koherentní teorie gravitace je relativně nový, a to jako výsledek staletých pozorování pohybu planet a jiných nebeských těles. Úkolem významně zjednoduší tím, že se pohybují ve vakuu, kde je potom žádné další možné interakce. Galileo a Kepler - dva prominentní astronom času, jejich nejcennější pozorování pomohly otevřít cestu k novým objevům.

Ale jen velký Isaak Nyuton dospěla k závěru, první teorie gravitace a expresní to v matematické mapování. Jednalo se o první gravitační zákon, matematické mapování, která je uvedena výše.

Newtonovy závěry a někteří z jeho předchůdců

Na rozdíl od jiných fyzikálních jevů, které existují ve světě kolem nás, gravitace se projevuje vždy a všude. Mělo by být zřejmé, že termín „nulová gravitace“, která se často vyskytuje v pseudo-vědeckých kruzích, to není správné: i stav beztíže v prostoru neznamená, že osoba nebo kosmická loď není platný přitažlivost hmotných objektů.

Kromě toho jsou všechny materiály orgány mají určitou hmotnost, která je vyjádřena ve formě síla, která byla aplikována na ně a zrychlení produkoval kvůli tomu expozice.

To znamená, že gravitační síla je přímo úměrná množství objektů. Numericky, mohou být vyjádřeny, příjem jak produkt mas orgánů. Tato síla se řídí striktně inverzní závislost na druhé mocnině vzdálenosti mezi objekty. Všechny ostatní interakce velmi rozdílně v závislosti na vzdálenosti mezi těmito dvěma subjekty.

Hmotnostní jako základ teorie

Pole objektů stal se zvláště sporný bod, kolem kterého je postavena celá moderní teorii gravitace a Einsteinovy teorie relativity. Pokud si pamatujete druhý zákon Newton, pak již víte, že váha je povinný rysem jakéhokoli fyzického hmotného těla. To ukazuje, jak bude objekt chovat v případě, že byly oběťmi sil, bez ohledu na jeho původ.

Vzhledem k tomu, celé tělo (podle Newton), jestliže je vystavena působení vnější síly zrychleného, a to hmotnost určuje, jak velké je toto zrychlení. Zvážit další jasný příklad. Představme si skútr a autobus: pokud se na ně vztahují přesně stejný efekt, došli různé rychlosti nerovné času. To vše je vysvětleno teorií gravitace.

Jaký je vztah mezi hmotností a gravitací?

Pokud budeme hovořit o gravitaci, hmotnost tohoto fenoménu hraje roli zcela opačnou té, kterou hraje ve vztahu k výkonu a zrychlení objektu. Že je hlavním zdrojem přitažlivosti. Pokud jste se podívat na dva subjekty a síly, kterou oni přitahují třetí objekt, který se nachází ve stejné vzdálenosti od první dva, pak vztah sil je roven poměru mas prvních dvou objektů. To znamená, že přitažlivá síla je přímo úměrná tělesné hmotnosti.

Pokud vezmeme v úvahu třetí zákon Newton, to je možné, aby se ujistil, že říká, že přesně totéž. Gravitační síla, která působí na dvou těles, uspořádaných ve stejné vzdálenosti od zdroje přitažlivosti, je přímo závislá na množství datových objektů. V každodenním životě se bavíme o síle, s jakou tělo je přitahován k povrchu planety, jak jeho název.

Pojďme sečíst. To znamená, že hmota je úzce souvisí s výkonem a zrychlení. Zároveň určuje sílu, kterou tělo bude působit na přitažlivosti.

Nabízí zrychlení těles v gravitačním poli

Tento úžasný dualita je důvod, že ve stejném gravitačním poli zrychlení bude zcela odlišné objekty stejné. Předpokládejme, že máme dvě těla. Přiřadit jednu z nich Z hmoty, a druhá - Z. Oba objekty jsou hozeny na zem, což volně spadá.

Jak je určeno poměrem síly přitažlivosti? To ukazuje jednoduchý matematický vzorec - z / Z. To je jen zrychlení dostávají v důsledku gravitační síly budou stejné. Jednoduše řečeno, zrychlení, že tělo je v gravitačním poli nezávisí na jeho vlastnosti.

Co určuje zrychlení v případě popsal?

Záleží jen (!) Hmotnosti předmětů, které vytvářejí toto pole, stejně jako jejich prostorové polohy. Dvojí úlohu hmoty a zrychlení rovné jednotlivými orgány v gravitačním poli je již relativně otevřené po dlouhou dobu. Tyto jevy mají tento název: „princip ekvivalence“. Tento termín se znovu, že zrychlení a setrvačnost často ekvivalentní (do určité míry, samozřejmě) zdůrazňuje.

Význam hodnoty G

Od školního kurzu fyziky, vzpomněli jsme si, že tíhové zrychlení na povrchu naší planety (zemské gravitace) je 10 m / sek.² (9,8 samozřejmě, ale pro jednoduchost výpočtu se používá tato hodnota). Z tohoto důvodu, a to s ohledem na odolnost proti úvahu vzduchu (ve značné výšce na krátké vzdálenosti dopadu), potom je účinek získaný, když tělo získá přírůstek zrychlení 10 m / sec. každou sekundu. Například kniha, která spadla z druhého patra domu, do konce svého poslání se pohybuje rychlostí 30 až 40 m / s. Jednoduše řečeno, 10 m / s - to je „rychlost“ gravitace uvnitř Země.

Gravitační zrychlení ve fyzice literatuře označován «g» písmeno. Vzhledem k tomu, tvar Země do určité míry více jako mandarinky, než míč je hodnota této veličiny není ve všech jeho oblastech je stejná. Tedy ve výše uvedených pólů zrychlení, a to se zmenší na vysoké vrcholky hor.

Dokonce i v těžebním průmyslu hraje nemalou roli, že gravitace. Fyzika to jev někdy ušetří spoustu času. Takže geologové jsou velmi zajímají o dokonale přesné definice g, protože umožňuje výjimečnou přesnost zkoumání a hledání ložisek nerostných surovin. Mimochodem, to vypadá, že vzorec gravitace, ve kterém jsme se zabývali hodnota hraje důležitou roli? Tady je:

F = G x M1xM2 / R2

Dávejte pozor! V tomto případě gravitace vzorec znamená G «gravitační konstanta“, jehož hodnota jsme již výše.

V té době, Newton formuloval principy výše formulované. Věděl, a jednota a univerzalita gravitační síly, ale všechny aspekty tohoto jevu nedokázal popsat. Že ctí padl na Alberta Eynshteyna, který byl schopen vysvětlit princip ekvivalence. Že lidstvo vděčí za své současné chápání povahy časoprostorového kontinua.

Teorie relativity Alberta Eynshteyna práce

V době Isaac Newton věřil, že výchozím bodem může být reprezentován ve formě některé těžké „tyče“, čímž nastavuje polohu tělesa v systému prostorových souřadnic. Na stejnou dobu se předpokládalo, že všichni pozorovatelé, kteří na vědomí tyto poloha bude ve stejném časovém úseku. V těchto letech se tato situace byla považována za tak samozřejmé, že žádný pokus byl předstíral, že výzva je nebo k němu přidám. To je pochopitelné, protože hranice naší planety v tomto pravidle žádné odchylky ne.

Einstein ukázal, že přesnost měření by bylo opravdu významné, pokud je hypotetická hodiny se pohybuje mnohem pomalejší rychlosti světla. Jednoduše řečeno, pokud jeden pozorovatel pohybuje pomaleji, než je rychlost světla, budou následovat dvě události, které se stalo pro něj ve stejnou dobu. V souladu s tím, pro druhou pozorovatele? rychlost, která je stejná nebo více událostí může dojít v různých časech.

Ale gravitační síla se vztahuje k teorii relativity? Pojďme otevřít problém v detailu.

Spojení mezi teorie relativity a gravitačních sil

V posledních letech se to dělalo obrovské množství objevů na poli subatomárních částic. Rostoucí přesvědčení, že jsme asi najít poslední částice, za kterou náš svět nemůže být rozdrcen. Se stává naléhavější potřeba přesně vědět, jak ovlivnit drobné „cihly“ z našeho vesmíru jsou základní síly, které byly objeveny v minulém století, a dokonce i dříve. Zejména na škodu, že samotná podstata gravitace ještě nebyla vysvětlena.

To je důvod, proč po Einstein, který založil „neschopnost“ klasické Newtonovy mechaniky v okolí uvažovaného výzkumníci zaměřili na kompletní přehodnocení dříve získaných dat. V mnoha ohledech, revize prošel, gravitaci. Co to je na úrovni subatomárních částic? Má to alespoň nějakou hodnotu v této úžasné multi-dimenzionální světě?

Jednoduchým řešením?

Zpočátku se mnozí domnívali, že rozdíl Newtonova gravitace a teorie relativity lze vysvětlit jednoduše, analogii z elektrodynamiky. Bylo by možné se domnívat, že gravitační pole se šíří jako magnetické pole, po kterém je možné vyhlásit „mediátor“ v interakcích nebeských těles, což vysvětluje mnohé nesrovnalosti na staré a nové teorie. Faktem je, že by se ho považovat za relativní rychlost šíření sil byly významně nižší světlo. Vzhledem k závažnosti a době vázán?

V zásadě platí, Einstein sám málem vybudovat relativistické teorie je založena na takových pohledech, to je jen jedna věc, brání svůj úmysl. Žádný z vědců té doby neměl vůbec žádné informace, které by pomohly určit „rychlost“ gravitace. Ale tam bylo hodně informací týkajících se pohybu velké masy. Jak víte, že to udělal, je uznávaným zdrojem silných gravitačních polí.

Vysoké rychlosti značně ovlivňují tělesnou hmotnost, a to v žádném případě podobné interakci rychlost a sílu. Čím vyšší je rychlost, tím větší je tělesná hmotnost. Problém je v tom, že je tato automaticky stane nekonečnou v případě pohybu s rychlostí světla nebo větší. Tak Einstein dospěl k závěru, že neexistuje žádná gravitace, a tensor pole popsat, které by měly být použity mnohem variabilnější.

Jeho stoupenci dospěli k závěru, že gravitace a prakticky nesouvisí. Skutečnost, že tento velmi tensor pole může působit na prostoru, ale ve chvíli, kdy neovlivňují. Nicméně, geniální fyzik Stephen Hawking modernity mít jiný názor. Ale to je jiný příběh ...