Gravità - x'inhu? Il-forza tal-gravità. gravità tad-Dinja

Umanità minn żminijiet antiki ħsibt dwar kif id-dinja madwarna. Għaliex il-ħaxix jikber, għaliex ix-xemx jiddi, għaliex nistgħu ma jtajrux ... L-aħħar, inċidentalment, huwa dejjem partikolarment interessata fin-nies. Issa nafu li l-kawża ta 'kollox - gravità. X'inhu dan, u għaliex dan il-fenomenu huwa tant importanti fil -iskala tal-univers, aħna qegħdin jirrevedu llum.

prodromu

Riċerkaturi sabu li l-korpi massiva kollha esperjenza attrazzjoni reċiproku għal xulxin. Aktar tard rriżulta li din il-forza misterjuża jikkawża l-moviment tal-korpi ċelesti u se jduru permanenti tagħhom. L-istess teorija tal-gravità fformulati ġenju Isaak Nyuton, li ipoteżijiet jkunu predeterminat l-iżvilupp tal-fiżika għal ħafna sekli li ġejjin. Żviluppati u kompliet (għalkemm f'direzzjoni kompletament differenti) huwa Albert Einstein xjenzat - waħda mill-akbar imħuħ ta 'l-aħħar seklu.

Għal sekli sħaħ, xjentisti osservaw l-attrazzjoni, jippruvaw jifhmu u ikejluha. Fl-aħħarnett, tpoġġi għas-servizz tal-umanità fl-aħħar ftit għexieren ta 'snin (f'xi sens, ovvjament) anki tali ħaġa bħala gravità. X'inhu dan, dak li huwa d-definizzjoni tat-terminu taħt konsiderazzjoni fix-xjenza moderna?

definizzjoni xjentifika

Jekk inti teżamina l-kitbiet ta 'filosofi antiki, huwa possibbli li jinstabu li l-kelma Latina "l gravitas" tfisser "toqol", "attrazzjoni". Illum, xjentisti imsejjaħ il-interazzjoni universali u kostanti bejn il-korpi materjali. Jekk din il-forza hija relattivament dgħajfa u huwa validu biss għal oġġetti li huma jiċċaqalqu b'mod sinifikanti aktar kajman milli l-veloċità tad-dawl, huwa applikabbli għalihom Newton 's-teorija. Jekk ma jkunx il-każ, għandek tuża s-sejbiet ta 'Einstein.

Bidu: Bħalissa, in-natura tal-gravità mhux mifhum bis-sħiħ fil-prinċipju. Dak li hi, aħna xorta ma kompletament preżenti.

-Teoriji ta 'Newton u Einstein

Skond it-tagħlim klassika ta 'Isaaka Nyutona, il-korpi kollha huma jattiraw lil xulxin b'forza direttament proporzjonali għall-massa tagħhom huwa proporzjonalment invers għall-kwadrat tad-distanza li tinsab bejniethom. Einstein qal li l-gravità bejn oġġetti murija fil-każ ta 'ħin b'tidwira u l-ispazju (kurvatura ispazju huwa possibbli biss jekk ikun fih sustanza).

Din l-idea kienet ferm fil-fond, iżda studji reċenti juru li dan xi ineżattezza. Illum, huwa maħsub li l-gravità tberfil fl-ispazju ispazju biss: żmien jista 'jnaqqas il u anki jwaqqfu, iżda r-realtà qed tbiddel il-forma ta' teorija kwistjoni temporanja ma tkunx ġiet ikkonfermata. Huwa għalhekk li l-ekwazzjoni Einstein klassika ma tipprovdix lanqas ċans li ż-żona se jkompli jaffettwa kwistjoni u l-kamp manjetiku li tirriżulta.

L-aktar nafu l-liġi gravità (gravità) ta ', l-espressjoni matematika li huwa proprjetà bħala ħin Newton:

\ [F = γ \ frazzjonijiet [-1.2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]

Taħt γ mifhuma kostanti gravitazzjonali (simbolu G xi kultant użati), il-valur tagħhom huwa ugwali għal 6.67545 × 10-11 m³ / (kg · s²).

Interazzjoni bejn partiċelli elementari

Il-kumplessità inkredibbli taż-żona tal-madwar huwa l-aktar assoċjat ma 'numru infinit ta' partiċelli elementari. Bejniethom, hemm ukoll diversi interazzjonijiet f'dawk il-livelli dwar liema nistgħu raden biss. Madankollu, kull tip ta 'interazzjonijiet ta' partiċelli elementari ma 'xulxin jvarjaw b'mod sinifikanti fl-effett tagħhom.

L-aktar qawwija ta 'forzi kollha magħrufa jingħaqdu flimkien l-komponenti tal-nukleu atomiku. Biex ikunu separati, ikollok bżonn li jonfqu ċertu ammont tassew kolossali ta 'enerġija. Fir-rigward l-elettroni, huma "marbuta" mal-għadma biss interazzjoni elettromanjetika ordinarja. Biex jitwaqqaf, xi kultant pjuttost l-enerġija li jidher bħala riżultat tar-reazzjoni kimika aktar komuni. Gravità huwa (dak li hi, inti diġà taf) fil-verżjoni ta 'atomi u partiċelli subatomic hu t-tip eħfef ta' interazzjoni.

Il-qasam gravitazzjonali f'dan il-każ hija tant dgħajfa li huwa diffiċli li wieħed jimmaġina. Jusqu'à présent, iżda l-moviment tal-korpi ċelesti, li għandha piż kultant impossibbli li wieħed jimmaġina, "isegwu" huma. Dan kollu huwa possibbli grazzi għal żewġ fatturi ta 'gravità li huwa speċjalment ppronunzjata fil-każ ta' oġġetti fiżiċi kbar:

• B'differenza gravitazzjonali seħħ atomika iġbed b'mod sinifikanti aktar 'il bogħod mill-oġġett. Għalhekk, gravità tad-Dinja jżomm fil-qasam tiegħu, anke l-qamar, u forza simili ta 'orbita Jupiter faċilment jappoġġja satelliti multipli, il-massa ta' kull wieħed minnhom huwa komparabbli mal-dinja!
• Barra minn hekk, dejjem jiżgura l-attrazzjoni bejn oġġetti, id-distanza, din il-forza hija mdgħajfa b'veloċità baxxa.

Formazzjoni ta 'teorija aktar jew anqas koerenti ta' gravità huwa relattivament reċenti, u huwa bħala riżultat ta 'osservazzjonijiet sekli tal-mozzjoni tal-pjaneti u l-korpi ċelesti oħra. Il-kompitu eħfef b'mod sinifikanti mill-fatt li dawn qed jimxu fil-vakwu, fejn ikun hemm biss l-ebda interazzjonijiet oħra possibbli. Galileo u Kepler - tnejn astronomu prominenti tal-ħin, l-osservazzjonijiet aktar importanti tagħhom għenu biex twitti t-triq għal skoperti ġodda.

Iżda biss l-Isaak Nyuton kbira kienet f'pożizzjoni li tistabbilixxi l-ewwel teorija tal-gravità u jesprimuhom mapping matematiċi. Din kienet l-ewwel liġi tal-gravità, mapep matematika li hija mogħtija hawn fuq.

konklużjonijiet Newton u xi wħud predeċessuri tiegħu

B'differenza fenomeni fiżiċi oħra li jeżistu fid-dinja madwarna, gravità timmanifesta ruħha dejjem u kullimkien. Għandu jkun mifhum li t-terminu "żero gravità", li sikwit tinsab fil-ċrieki psewdo xjentifika, mhuwiex korrett: anki weightlessness fl-ispazju ma jfissirx li persuna jew spaceship mhuwiex attrazzjoni validu ta 'oġġett enormi.

Barra minn hekk, il-korpi materjali kollha jkollhom ċertu piż, li huwa espress fil-forma ta 'forza li kienet applikat għalihom, u l-aċċellerazzjoni prodotta minħabba din l-espożizzjoni.

Għalhekk, il-forza gravitazzjonali hija proporzjonali għall-massa ta 'oġġetti. Numerikament, dawn jistgħu jiġu espressi, jirċievu kemm il-prodott tal-mases tal-korpi. Din il-forza tobdi dipendenza strettament invers fuq il-kwadru tad-distanza bejn oġġetti. Kollha interazzjoni oħra b'mod differenti ħafna skond id-distanza bejn iż-żewġ korpi.

Massa bħala pedament tat-teorija

Firxa ta 'oġġetti saret punt partikolarment kontroversjali madwar li huwa mibni l-teorija moderna sħiħa ta' gravità u Relatività Einstein 's. Jekk tiftakar it-tieni liġi ta 'Newton, imbagħad inti diġà taf li l-piż hija karatteristika obbligatorja ta' xi korp materjal fiżiku. Dan juri kif l-oġġett se jġib ruħu fil-każ li jkun suġġett għall-forzi, irrispettivament mill-oriġini tiegħu.

Peress li l-korp (skond Newton) meta esposti għal forza esterna mgħaġġla, jiġifieri massa jiddetermina kemm hu kbir huwa dan aċċelerazzjoni. Ikkunsidra eżempju aktar ċara. Immaġina scooter u bix-xarabank: jekk applikat għalihom eżattament l-istess effett, dawn laħqu veloċitajiet differenti għal żmien inugwali. Dan kollu huwa spjegat mill-teorija tal-gravità.

X'inhi r-relazzjoni ta 'massa u l-gravità?

Jekk nitkellmu dwar gravità, il-massa ta 'dan il-fenomenu għandu rwol kompletament opposta għal dik li għandu fir-rigward ta' poter u aċċellerazzjoni tal-oġġett. Li huwa s-sors primarju ta 'attrazzjoni. Jekk inti tagħti ħarsa lejn l-żewġ korpi u l-forza li magħhom jattiraw terz oġġett, li tinsab f'distanza ekwivalenti mill-ewwel żewġ, imbagħad ir-relazzjoni tal-forzi hija ugwali għall-proporzjon tal-mases tal-ewwel żewġ oġġetti. Għalhekk, il-forza attraenti huwa direttament proporzjonali għall-piż tal-ġisem.

Jekk inqisu li l-tielet liġi ta 'Newton, huwa possibbli li jiġi żgurat li jgħid eżattament l-istess ħaġa. Il-forza gravitazzjonali li taġixxi fuq iż-żewġ korpi disponuti f'distanza ekwivalenti mis-sors ta 'attrazzjoni, jiddependi direttament fuq il-massa ta' oġġetti tad-data. Fil-ħajja ta 'kuljum qed nitkellmu dwar il-qawwa li biha l-korp huwa attirati l-wiċċ tal-pjaneta, kif titolu tagħha.

Ejjew qosor. Għalhekk, il-massa hija relatata mill-qrib mal-qawwa u l-aċċelerazzjoni. Fl-istess ħin tiddetermina l-forza li biha l-korp li jaġixxi fuq l-attrazzjoni.

Karatteristiċi aċċelerazzjoni ta 'korpi fil-qasam gravitazzjonali

Dan duwalità aqwa hija r-raġuni li fl-istess qasam gravitazzjonali ta 'aċċelerazzjoni' oġġetti pjuttost differenti se jkun ugwali. Ejja ngħidu li għandna żewġ korpi. Jassenja wieħed minnhom z, u l-oħra - Z. Iż-żewġ oġġetti jitwaddbu fuq l-art, li jaqa 'liberament.

Kif determinat mill-proporzjon tal-forzi ta 'attrazzjoni? Dan juri formula matematika sempliċi - z / Z. Li jinsab biss l-aċċelerazzjoni li jirċievu bħala riżultat tal-forza tal-gravità se jkun eżattament l-istess. Fi kliem sempliċi, l-aċċelerazzjoni li l-korp huwa fil-qasam gravitazzjonali ma tiddependix fuq il-proprjetajiet tiegħu.

Liema jiddetermina l-aċċelerazzjoni fil-każ deskritt?

Hija tiddependi biss (!) Tal-piż ta 'oġġetti li joħolqu dan il-qasam, kif ukoll il-pożizzjoni ġeografika tagħhom. Ir-rwol doppju tal-massa u l-aċċelerazzjoni ugwali għall-korpi differenti fil-qasam gravitazzjonali hija diġà relattivament miftuħ għal żmien twil. Dawn il-fenomeni ikollhom it-titolu li ġej: "prinċipju ekwivalenza". Dan it-terminu jenfasizza għal darb'oħra li l-aċċelerazzjoni u l-inerzja spiss ekwivalenti (sa ċertu punt, ovvjament).

L-importanza tal-valur ta 'G

aħna niftakru minn kors fiżika iskola, li l-aċċelerazzjoni tal-gravità fil-wiċċ tal-pjaneta tagħna (-gravità tad-Dinja) huwa ta '10 m / sek.² (9.8 naturalment, iżda dan il-valur huwa użat għall-faċilità ta' kalkolu). Għalhekk, ma ħaditx in reżistenza kont arja (f'għoli sostanzjali f'distanza qasira ta inċidenza), allura l-effett jinkiseb meta l-korp takkwista inkrement ta 'aċċelerazzjoni ta' 10 m / sek. kull sekonda. Per eżempju, ktieb li waqgħet mit-tieni sular tad-dar, sa tmiem l-missjoni tagħha tkun miexja b'veloċità ta '30-40 m / s. Fi kliem sempliċi, 10 m / s - dan huwa l- "veloċità" tal-gravità fil-Dinja.

Aċċelerazzjoni tal-gravità fil-letteratura fiżika murija «g» ittra. Peress li l-forma tal-pjaneta sa ċertu punt aktar bħal tangerine mill-ballun, il-valur ta 'din il-kwantità ma tkunx fil kollha ta' oqsma tiegħu hija l-istess. Għalhekk, fil-poli aċċelerazzjoni ta 'hawn fuq, u li jsir iżgħar fuq il-qċaċet għoljin tal-muntanji.

Anke fl-industrija tal-minjieri m'għandux rwol żgħir li gravità. Il-fiżika ta 'din il-fenomenu kultant jiffranka ħafna ħin. Allura, ġeoloġi huma partikolarment interessati fil definizzjoni perfettament preċiża ta 'g, minħabba li jippermetti preċiżjoni eċċezzjonali jesploraw u jsibu depożiti minerali. Mill-mod, jidher qisu formula gravità li fiha valur għandu rwol kkunsidrati mill us? Hawnhekk huwa:

F = G x M1xM2 / R2

Oqgħod attent! F'dan il-każ, formola gravità jimplika G «kostanti gravitazzjonali", il-valur ta 'li aħna diġà mogħtija hawn fuq.

Fil-ħin, Newton formulati l-prinċipji enunzjati hawn fuq. Huwa kien jaf, u l-unità u l-universalità tal -forza gravitazzjonali, iżda l-aspetti kollha tal-fenomenu ma setax tiddeskrivi. Li unur niżel għal Alberta Eynshteyna, li kien kapaċi jispjegaw l-prinċipju ta 'ekwivalenza. Li l-bnedmin jaf għarfien korrenti tiegħu tan-natura tal continuum-ispazju-time.

It-teorija ta 'Relatività, xogħol Alberta Eynshteyna

Fil-ħin ta Isaaka Nyutona jemmnu li l-punt tat-tluq jista 'jiġi rappreżentat fil-forma ta' xi iebsa "vireg", li biha l-pożizzjoni installata tal-ġisem bl-spazjali jikkoordinaw sistema. Fl-istess ħin, ġie preżunt li l-osservaturi kollha, li nota dawn koordinati se jkun fl-istess spazju ta 'żmien. F'dawk is-snin, din is-sitwazzjoni kienet meqjusa tant evidenti li l-ebda sar tentattiv biex jikkontestaha jew biex iżidu miegħu. Dan jista 'jinftiehem, minħabba li l-limiti tal-pjaneta tagħna ebda devjazzjonijiet fil din ir-regola l-ebda.

Einstein ppruvat li l-eżattezza tal-kejl ikun verament sinifikanti jekk l-arloġġ ipotetika tkun miexja ħafna aktar kajman minn veloċità tad-dawl. Fi kliem sempliċi, jekk osservatur wieħed li jiċċaqalqu bil-mod mill-veloċità tad-dawl, se ssegwi l-żewġ avvenimenti, jigru għalih fl-istess ħin. Għaldaqstant, għat-tieni osservatur? ir-rata ta 'liema huwa l-istess jew aktar avvenimenti jistgħu jseħħu fi żminijiet differenti.

Iżda l-forza tal-gravità hija relatata mal-teorija ta 'Relatività? Ejjew tiftaħ il-kwistjoni fid-dettall.

Il-konnessjoni bejn it-teorija ta Relatività u gravitazzjonali forzi

Fi snin reċenti, hija għamlet numru kbir ta 'skoperti fil-qasam tal-partiċelli subatomic. Kundanna jikber li aħna waslet biex issir il-partiċelli finali, li lil hinn minnu dinja tagħna ma jistgħux jiġu mgħaffġa. Isir bżonn aktar insistenti li jkunu jafu eżattament kif jinfluwenzaw il-ċkejkna "briks" ta univers tagħna huma forzi fundamentali li ġew skoperti fl-aħħar seklu, u anke qabel. Partikolarment iweġġgħu li n-natura stess tal-gravità għadu ma ġiex spjegat.

Dan hu għaliex, wara Einstein, li stabbiliet il- "inkapaċità" tal-mekkanika Newtonian klassiku fil-qasam li qed jiġi kkunsidrat, ir-riċerkaturi iffokat fuq terġa 'tifformula sħiħa tad-data miksuba qabel. F'ħafna modi, ir-reviżjoni għadda, il-gravità. Dak li huwa fil-livell ta 'partiċelli subatomic? Ma jkollhom mill-inqas xi valur f'din id-dinja multi-dimensjonali aqwa?

A soluzzjoni sempliċi?

Għall-ewwel, ħafna ħasbu li d-diskrepanza Newton gravità u t-teorija ta 'Relatività jistgħu jiġu spjegati pjuttost sempliċi, analoġija minn electrodynamics. Ikun possibbli li wieħed jassumi li l-kamp gravitazzjonali tinfirex bħal kamp manjetiku, wara li huwa possibbli li tiddikjara "medjatur" fl-interazzjonijiet tal-korpi ċelesti, li tispjega l-ħafna inkonsistenzi ta 'l-qodma u l-teorija ġdida. Il-fatt hu li allura tkun ikkunsidrata l-veloċità relattiva tal-propagazzjoni tal-forzi kienu ferm aktar baxxi tad-dawl. Peress gravità u l-ħin marbuta?

Fil-prinċipju, Einstein ruħu kważi ltqajna biex tinbena teorija relativistic hija bbażata fuq dawn il-fehmiet, li wieħed biss ħaġa evitata l-intenzjoni tiegħu. Ebda wieħed mill-xjentisti ta 'dak iż-żmien ma kellhiex informazzjoni fil-livelli kollha li setgħu għenu jiddeterminaw il-"veloċità" tal-gravità. Iżda kien hemm ħafna ta 'informazzjoni relatata mal-moviment ta' mases kbar. Kif tafu, huma biss għamlet huwa sors rikonoxxut ta 'xi oqsma gravitazzjonali qawwija.

veloċitajiet għolja ħafna jaffettwaw piż tal-ġisem, u dan bl-ebda mod simili għall-interazzjoni ta 'veloċità u l-qawwa. Il-veloċità ogħla, l-akbar il-piż tal-ġisem. Il-problema hija li l-aħħar huwa awtomatikament issir infinita fil-każ ta 'mozzjoni bil-veloċità tad-dawl jew aktar. Allura Einstein kkonkluda li m'hemm l-ebda gravità, u l-qasam tensor biex jiddeskrivu liema għandha tintuża ferm aktar varjabbli.

segwaċi tiegħu waslet għall-konklużjoni li gravità u prattikament mhux relatati. Il-fatt li f'dan il-qasam tensor ħafna jista 'jaġixxi fuq l-ispazju, iżda fil-ħin biex jaffettwaw le. Madankollu, il-fiżiċista brillanti Stephen Hawking modernità jkollhom lat ieħor. Imma li storja oħra ...