სიმძიმის ძალა

ნიუტონმა აღმოაჩინა სხეულების მოძრაობის კანონები. ამ კანონების მიხედვით, აჩქარებით მოძრაობა შესაძლებელია მხოლოდ ძალის მოქმედებით. ვინაიდან დაცემული სხეულები მოძრაობენ აჩქარებით, მათ უნდა დაექვემდებარონ დედამიწისკენ მიმართული ძალა. მხოლოდ დედამიწას აქვს თვისება მიიზიდოს თავის ზედაპირთან ახლოს მყოფი სხეულები? 1667 წელს ნიუტონმა შესთავაზა, რომ ზოგადად, ორმხრივი მიზიდულობის ძალები მოქმედებენ ყველა სხეულს შორის. მან ამ ძალებს უწოდა უნივერსალური მიზიდულობის ძალები.

რატომ ვერ ვამჩნევთ ჩვენს გარშემო არსებულ სხეულებს შორის ურთიერთმიზიდულობას? იქნებ ეს გამოწვეულია იმით, რომ მათ შორის მიზიდულობის ძალები ძალიან მცირეა?

ნიუტონმა შეძლო ეჩვენებინა, რომ სხეულებს შორის მიზიდულობის ძალა დამოკიდებულია ორივე სხეულის მასაზე და, როგორც გაირკვა, შესამჩნევ მნიშვნელობას აღწევს მხოლოდ მაშინ, როდესაც ურთიერთმოქმედ სხეულებს (ან თუნდაც ერთ მათგანს) აქვთ საკმარისად დიდი მასა.

"ხვრელები" სივრცეში და დროში

შავი ხვრელები გიგანტური გრავიტაციული ძალების პროდუქტია. ისინი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც მატერიის დიდი მასის ძლიერი შეკუმშვის დროს მისი მზარდი გრავიტაციული ველი იმდენად ძლიერი ხდება, რომ სინათლესაც კი არ უშვებს, შავი ხვრელიდან საერთოდ არაფერი გამოვა. თქვენ შეგიძლიათ ჩავარდეთ მასში მხოლოდ უზარმაზარი გრავიტაციული ძალების გავლენის ქვეშ, მაგრამ გამოსავალი არ არის. თანამედროვე მეცნიერებამ გამოავლინა დროის კავშირი ფიზიკურ პროცესებთან, რომლებიც მოუწოდებენ წარსულში დროის ჯაჭვის პირველი რგოლების „გამოკვლევას“ და შორეულ მომავალში მის თვისებებს.

სხეულების მიზიდვის მასების როლი

თავისუფალი ვარდნის აჩქარება გამოირჩევა იმ კურიოზული თვისებით, რომ მოცემულ ადგილას ყველა სხეულისთვის, ნებისმიერი მასის სხეულებისთვის ერთნაირია. როგორ ავხსნათ ეს უცნაური თვისება?

ერთადერთი ახსნა, რომელიც შეიძლება მოიძებნოს იმ ფაქტისთვის, რომ აჩქარება არ არის დამოკიდებული სხეულის მასაზე, არის ის, რომ ძალა F, რომლითაც დედამიწა იზიდავს სხეულს, პროპორციულია მისი m მასის.

მართლაც, ამ შემთხვევაში, m მასის ზრდა, მაგალითად, ორჯერ, გამოიწვევს F ძალის მოდულის ზრდას ასევე ორჯერ, ხოლო აჩქარება, რომელიც უდრის F შეფარდებას. /მ, უცვლელი დარჩება. ნიუტონმა გააკეთა ეს ერთადერთი სწორი დასკვნა: უნივერსალური მიზიდულობის ძალა პროპორციულია სხეულის მასისა, რომელზეც ის მოქმედებს.

მაგრამ ყოველივე ამის შემდეგ, სხეულები იზიდავს ერთმანეთს და ურთიერთქმედების ძალები ყოველთვის ერთნაირი ხასიათისაა. შესაბამისად, ძალა, რომლითაც სხეული იზიდავს დედამიწას, დედამიწის მასის პროპორციულია. ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, ეს ძალები აბსოლუტური მნიშვნელობით თანაბარია. მაშასადამე, თუ ერთი მათგანი დედამიწის მასის პროპორციულია, მაშინ მისი ტოლი მეორე ძალაც დედამიწის მასის პროპორციულია. აქედან გამომდინარეობს, რომ ურთიერთმიზიდულობის ძალა ორივე ურთიერთმოქმედი სხეულის მასების პროპორციულია. და ეს ნიშნავს, რომ იგი პროპორციულია ორივე სხეულის მასების პროდუქტის.

რატომ არ არის გრავიტაცია კოსმოსში ისეთივე, როგორც დედამიწაზე?

სამყაროს ყველა ობიექტი მოქმედებს სხვა ობიექტზე, ისინი იზიდავენ ერთმანეთს. მიზიდულობის ძალა, ანუ გრავიტაცია, დამოკიდებულია ორ ფაქტორზე.

პირველ რიგში, ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენ ნივთიერებას შეიცავს ობიექტი, სხეული, ობიექტი. რაც უფრო დიდია სხეულის ნივთიერების მასა, მით უფრო ძლიერია გრავიტაცია. თუ სხეულს აქვს ძალიან მცირე მასა, მისი გრავიტაცია მცირეა. მაგალითად, დედამიწის მასა ბევრჯერ აღემატება მთვარის მასას, ამიტომ დედამიწას უფრო დიდი გრავიტაციული ძალა აქვს ვიდრე მთვარე.

მეორეც, მიზიდულობის ძალა დამოკიდებულია სხეულებს შორის მანძილებზე. რაც უფრო ახლოს არიან სხეულები ერთმანეთთან, მით უფრო დიდია მიზიდულობის ძალა. რაც უფრო შორს არიან ისინი ერთმანეთისგან, მით ნაკლებია გრავიტაცია.

რატომ ეცემა ხელებიდან გამოშვებული ქვა მიწაზე? რადგან მას დედამიწა იზიდავს, თითოეული თქვენგანი იტყვის. სინამდვილეში, ქვა დედამიწაზე ეცემა თავისუფალი ვარდნის აჩქარებით. შესაბამისად, დედამიწისკენ მიმართული ძალა ქვაზე მოქმედებს დედამიწის მხრიდან. ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად, ქვა ასევე მოქმედებს დედამიწაზე ქვისკენ მიმართული ძალის იგივე მოდულით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ორმხრივი მიზიდულობის ძალები მოქმედებს დედამიწასა და ქვას შორის.

ნიუტონმა პირველმა გამოიცნო, შემდეგ კი მკაცრად დაამტკიცა, რომ დედამიწაზე ქვის დაცემის მიზეზი, მთვარის მოძრაობა დედამიწის გარშემო და პლანეტები მზის გარშემო, ერთი და იგივეა. ეს არის გრავიტაციული ძალა, რომელიც მოქმედებს სამყაროს ნებისმიერ სხეულს შორის. აქ არის მისი მსჯელობის მიმდინარეობა, რომელიც მოცემულია ნიუტონის მთავარ ნაშრომში „ბუნებრივი ფილოსოფიის მათემატიკური პრინციპები“:

„ჰორიზონტალურად გადაყრილი ქვა გადაუხვევს გრავიტაციის ზემოქმედებას სწორი ბილიკიდან და მრუდი ტრაექტორიის აღწერის შემდეგ საბოლოოდ დაეცემა დედამიწაზე. თუ უფრო დიდი სიჩქარით ჩააგდებ, მერე უფრო დაეცემა“ (სურ. 1).

ამ მსჯელობის გაგრძელებით ნიუტონი მიდის დასკვნამდე, რომ რომ არა ჰაერის წინააღმდეგობა, მაშინ მაღალი მთიდან გარკვეული სიჩქარით ჩამოგდებული ქვის ტრაექტორია შეიძლება გახდეს ისეთი, რომ იგი საერთოდ ვერასოდეს მიაღწევს დედამიწის ზედაპირს, არამედ გადაადგილდება. მის გარშემო „როგორც პლანეტები აღწერენ თავიანთ ორბიტას ციურ სივრცეში.

ახლა ჩვენ ისე შევეჩვიეთ თანამგზავრების მოძრაობას დედამიწის გარშემო, რომ არ არის საჭირო ნიუტონის აზრის უფრო დეტალურად ახსნა.

ასე რომ, ნიუტონის მიხედვით, მთვარის მოძრაობა დედამიწის გარშემო ან პლანეტები მზის გარშემო არის ასევე თავისუფალი დაცემა, მაგრამ მხოლოდ დაცემა, რომელიც გრძელდება მილიარდობით წლის განმავლობაში გაჩერების გარეშე. ასეთი „დაცემის“ მიზეზი (ნამდვილად ვსაუბრობთ დედამიწაზე ჩვეულებრივი ქვის დაცემაზე თუ პლანეტების მოძრაობაზე მათ ორბიტაზე) არის უნივერსალური მიზიდულობის ძალა. რაზეა დამოკიდებული ეს ძალა?

მიზიდულობის ძალის დამოკიდებულება სხეულების მასაზე

გალილეომ დაამტკიცა, რომ თავისუფალი ვარდნის დროს დედამიწა ერთსა და იმავე აჩქარებას ანიჭებს ყველა სხეულს მოცემულ ადგილას, განურჩევლად მათი მასისა. მაგრამ აჩქარება, ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით, მასის უკუპროპორციულია. როგორ შეიძლება ავხსნათ, რომ დედამიწის გრავიტაციით სხეულს მინიჭებული აჩქარება ყველა სხეულისთვის ერთნაირია? ეს შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ დედამიწისკენ მიზიდულობის ძალა სხეულის მასის პირდაპირპროპორციულია. ამ შემთხვევაში, m მასის გაზრდა, მაგალითად, ორჯერ, გამოიწვევს ძალის მოდულის ზრდას. ფასევე გაორმაგებულია და აჩქარება, რომელიც უდრის \(a = \frac (F)(m)\), დარჩება უცვლელი. ამ დასკვნის განზოგადებით ნებისმიერ სხეულს შორის მიზიდულობის ძალებისთვის, ჩვენ დავასკვნით, რომ უნივერსალური მიზიდულობის ძალა პირდაპირპროპორციულია სხეულის მასისა, რომელზეც ეს ძალა მოქმედებს.

მაგრამ სულ მცირე ორი სხეული მონაწილეობს ორმხრივ მოზიდვაში. თითოეული მათგანი, ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, ექვემდებარება გრავიტაციული ძალების იმავე მოდულს. მაშასადამე, თითოეული ეს ძალა პროპორციული უნდა იყოს როგორც ერთი სხეულის მასის, ასევე მეორე სხეულის მასის მიმართ. ამრიგად, ორ სხეულს შორის უნივერსალური მიზიდულობის ძალა პირდაპირპროპორციულია მათი მასების ნამრავლის:

\(F \sim m_1 \cdot m_2\)

მიზიდულობის ძალის დამოკიდებულება სხეულებს შორის მანძილზე

გამოცდილებიდან კარგად არის ცნობილი, რომ თავისუფალი ვარდნის აჩქარება არის 9,8 მ/წმ 2 და იგივეა 1, 10 და 100 მ სიმაღლიდან ჩამოვარდნილი სხეულებისთვის, ანუ ეს არ არის დამოკიდებული სხეულსა და სხეულს შორის მანძილზე. დედამიწა. როგორც ჩანს, ეს ნიშნავს, რომ ძალა არ არის დამოკიდებული მანძილზე. მაგრამ ნიუტონს სჯეროდა, რომ მანძილი უნდა გაიზომოს არა ზედაპირიდან, არამედ დედამიწის ცენტრიდან. მაგრამ დედამიწის რადიუსი არის 6400 კმ. ნათელია, რომ დედამიწის ზედაპირიდან რამდენიმე ათეული, ასეული ან თუნდაც ათასობით მეტრის სიმაღლეზე არ შეიძლება შესამჩნევად შეცვალოს თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მნიშვნელობა.

იმის გასარკვევად, თუ როგორ მოქმედებს სხეულებს შორის მანძილი მათი ურთიერთმიზიდულობის ძალაზე, საჭირო იქნებოდა იმის გარკვევა, თუ რა არის დედამიწიდან დაშორებული სხეულების აჩქარება საკმარისად დიდ დისტანციებზე. თუმცა ძნელია დედამიწის მაღლა ათასობით კილომეტრის სიმაღლიდან სხეულის თავისუფალ ვარდნაზე დაკვირვება და შესწავლა. მაგრამ ბუნება თავად მოვიდა სამაშველოში და შესაძლებელი გახადა დედამიწის გარშემო წრეში მოძრავი სხეულის აჩქარების დადგენა და, შესაბამისად, ცენტრიდანული აჩქარება, გამოწვეული, რა თქმა უნდა, დედამიწისადმი მიზიდულობის იგივე ძალით. ასეთი სხეულია დედამიწის ბუნებრივი თანამგზავრი - მთვარე. თუ მიზიდულობის ძალა დედამიწასა და მთვარეს შორის არ იქნებოდა დამოკიდებული მათ შორის მანძილზე, მაშინ მთვარის ცენტრიდანული აჩქარება იგივე იქნება, რაც დედამიწის ზედაპირთან თავისუფლად დავარდნილი სხეულის აჩქარებას. სინამდვილეში, მთვარის ცენტრიდანული აჩქარება არის 0,0027 მ/წმ 2.

დავამტკიცოთ. მთვარის რევოლუცია დედამიწის გარშემო ხდება მათ შორის გრავიტაციული ძალის გავლენის ქვეშ. დაახლოებით, მთვარის ორბიტა შეიძლება ჩაითვალოს წრედ. მაშასადამე, დედამიწა მთვარეზე ცენტრიდანულ აჩქარებას ანიჭებს. ის გამოითვლება ფორმულით \(a = \frac (4 \pi^2 \cdot R)(T^2)\), სადაც რ- მთვარის ორბიტის რადიუსი, დედამიწის დაახლოებით 60 რადიუსის ტოლი, თ≈ 27 დღე 7 სთ 43 წთ ≈ 2,4∙10 6 წმ არის დედამიწის გარშემო მთვარის ბრუნვის პერიოდი. იმის გათვალისწინებით, რომ დედამიწის რადიუსი რ h ≈ 6,4∙10 6 მ, მივიღებთ, რომ მთვარის ცენტრიდანული აჩქარება უდრის:

\(a = \frac (4 \pi^2 \cdot 60 \cdot 6.4 \cdot 10^6)((2.4 \cdot 10^6)^2) \დაახლოებით 0.0027\) მ/წმ 2.

აჩქარების ნაპოვნი მნიშვნელობა ნაკლებია დედამიწის ზედაპირთან ახლოს სხეულების თავისუფალი ვარდნის აჩქარებაზე (9,8 მ/წმ 2) დაახლოებით 3600 = 60 2-ჯერ.

ამრიგად, სხეულსა და დედამიწას შორის მანძილის 60-ჯერ გაზრდამ განაპირობა დედამიწის მიზიდულობის მიერ მიწოდებული აჩქარების და, შესაბამისად, თავად მიზიდულობის ძალის 60-ჯერ შემცირება.

ეს იწვევს მნიშვნელოვან დასკვნას: დედამიწისადმი მიზიდულობის ძალით სხეულებს მინიჭებული აჩქარება მცირდება დედამიწის ცენტრამდე მანძილის კვადრატის უკუპროპორციულად.

\(F \sim \frac (1)(R^2)\).

გრავიტაციის კანონი

1667 წელს ნიუტონმა საბოლოოდ ჩამოაყალიბა უნივერსალური მიზიდულობის კანონი:

\(F = G \cdot \frac (m_1 \cdot m_2) (R^2).\ quad (1)\)

ორი სხეულის ურთიერთმიზიდულობის ძალა პირდაპირპროპორციულია ამ სხეულების მასების ნამრავლის და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა..

პროპორციულობის ფაქტორი გდაურეკა გრავიტაციული მუდმივი.

გრავიტაციის კანონიმოქმედებს მხოლოდ იმ სხეულებისთვის, რომელთა ზომები უმნიშვნელოდ მცირეა მათ შორის მანძილს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს მხოლოდ სამართლიანია მატერიალური წერტილებისთვის. ამ შემთხვევაში გრავიტაციული ურთიერთქმედების ძალები მიმართულია ამ წერტილების დამაკავშირებელი ხაზის გასწვრივ (ნახ. 2). ასეთ ძალებს ცენტრალური ეწოდება.

მოცემულ სხეულზე მეორის მხრიდან მოქმედი მიზიდულობის ძალის საპოვნელად, იმ შემთხვევაში, როდესაც სხეულების ზომების უგულებელყოფა შეუძლებელია, გააკეთეთ შემდეგი. ორივე სხეული გონებრივად იყოფა ისეთ პატარა ელემენტებად, რომ თითოეული მათგანი შეიძლება ჩაითვალოს წერტილად. მოცემული სხეულის თითოეულ ელემენტზე მოქმედი გრავიტაციული ძალების შეკრებით სხვა სხეულის ყველა ელემენტისგან, მივიღებთ ამ ელემენტზე მოქმედ ძალას (ნახ. 3). მოცემული სხეულის თითოეული ელემენტისთვის ასეთი ოპერაციის გაკეთების შემდეგ და შედეგად მიღებული ძალების მიმატებით, ისინი პოულობენ ამ სხეულზე მოქმედ მთლიან გრავიტაციულ ძალას. ეს ამოცანა რთულია.

თუმცა, არის ერთი პრაქტიკულად მნიშვნელოვანი შემთხვევა, როდესაც ფორმულა (1) გამოიყენება გაფართოებულ ორგანოებზე. შეიძლება დადასტურდეს, რომ სფერული სხეულები, რომელთა სიმკვრივე დამოკიდებულია მხოლოდ მათ ცენტრებამდე დისტანციებზე, მათ შორის დისტანციებზე, რომლებიც აღემატება მათი რადიუსების ჯამს, იზიდავს ძალებს, რომელთა მოდულები განისაზღვრება ფორმულით (1). Ამ შემთხვევაში რარის მანძილი ბურთების ცენტრებს შორის.

და ბოლოს, ვინაიდან დედამიწაზე ჩამოვარდნილი სხეულების ზომები დედამიწის ზომებზე გაცილებით მცირეა, ეს სხეულები შეიძლება ჩაითვალოს წერტილოვანებად. შემდეგ ქვეშ რფორმულაში (1) უნდა გვესმოდეს მანძილი მოცემული სხეულიდან დედამიწის ცენტრამდე.

ყველა სხეულს შორის არის ურთიერთმიზიდულობის ძალები, რაც დამოკიდებულია თავად სხეულებზე (მათ მასებზე) და მათ შორის მანძილს.

გრავიტაციული მუდმივის ფიზიკური მნიშვნელობა

ფორმულიდან (1) ვპოულობთ

\(G = F \cdot \frac (R^2)(m_1 \cdot m_2)\).

აქედან გამომდინარეობს, რომ თუ სხეულებს შორის მანძილი რიცხობრივად უდრის ერთს ( რ= 1 მ) და ურთიერთმოქმედი სხეულების მასები ასევე უდრის ერთიანობას ( მ 1 = მ 2 = 1 კგ), მაშინ გრავიტაციული მუდმივი რიცხობრივად უდრის ძალის მოდულს ფ. ამრიგად ( ფიზიკური მნიშვნელობა ),

გრავიტაციული მუდმივი რიცხობრივად უდრის გრავიტაციული ძალის მოდულს, რომელიც მოქმედებს 1 კგ მასის სხეულზე იმავე მასის სხვა სხეულიდან, სხეულებს შორის მანძილი 1 მ..

SI-ში გრავიტაციული მუდმივი გამოიხატება როგორც

.

კავენდიშის გამოცდილება

გრავიტაციული მუდმივის მნიშვნელობა გმხოლოდ ემპირიულად შეიძლება მოიძებნოს. ამისათვის თქვენ უნდა გაზომოთ გრავიტაციული ძალის მოდული ფ, მოქმედებს სხეულის მასაზე მ 1 მხარის სხეულის წონა მ 2 ცნობილ მანძილზე რსხეულებს შორის.

გრავიტაციული მუდმივის პირველი გაზომვები გაკეთდა მე-18 საუკუნის შუა ხანებში. შეაფასეთ, თუმცა ძალიან უხეშად, ღირებულება გიმ დროს წარმატებას მიაღწია მთაზე ქანქარის მიზიდულობის გათვალისწინების შედეგად, რომლის მასა განისაზღვრა გეოლოგიური მეთოდებით.

გრავიტაციული მუდმივის ზუსტი გაზომვები პირველად 1798 წელს გაკეთდა ინგლისელმა ფიზიკოსმა გ. კავენდიშმა მოწყობილობის გამოყენებით, რომელსაც ბრუნვის ბალანსი ეწოდება. სქემატურად, ბრუნვის ბალანსი ნაჩვენებია სურათზე 4.

კავენდიშმა დააფიქსირა ორი პატარა ტყვიის ბურთი (5 სმ დიამეტრით და წონით მ 1 = 775 გ თითოეული) ორმეტრიანი ღეროს საპირისპირო ბოლოებზე. ღერო თხელ მავთულზე იყო ჩამოკიდებული. ამ მავთულისთვის წინასწარ იყო განსაზღვრული ელასტიური ძალები, რომლებიც წარმოიქმნება მასში სხვადასხვა კუთხით გადახვევისას. ორი დიდი ტყვიის ბურთი (20 სმ დიამეტრით და მასით მ 2 = 49,5 კგ) შეიძლება მიიტანოთ პატარა ბურთებთან. დიდი ბურთებიდან მიზიდული ძალები აიძულებდნენ პატარა ბურთებს მიემართათ მათკენ, ხოლო დაჭიმული მავთული ოდნავ დატრიალდა. გადახვევის ხარისხი იყო ბურთებს შორის მოქმედი ძალის საზომი. მავთულის გადახვევის კუთხე (ანუ ღეროს როტაცია პატარა ბურთულებით) იმდენად მცირე აღმოჩნდა, რომ მისი გაზომვა ოპტიკური მილის გამოყენებით იყო საჭირო. კავენდიშის მიერ მიღებული შედეგი მხოლოდ 1%-ით განსხვავდება დღეს მიღებული გრავიტაციული მუდმივის მნიშვნელობიდან:

G ≈ 6,67∙10 -11 (N∙m 2) / კგ 2

ამრიგად, ორი სხეულის 1 კგ წონის მიზიდულობის ძალა, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთისგან 1 მ მანძილზე, არის მხოლოდ 6,67∙10 -11 N მოდულებში, ეს ძალზე მცირე ძალაა. მხოლოდ იმ შემთხვევაში, როდესაც უზარმაზარი მასის სხეულები ურთიერთქმედებენ (ან თუნდაც ერთ-ერთი სხეულის მასა დიდია), გრავიტაციული ძალა ხდება დიდი. მაგალითად, დედამიწა ძალით უბიძგებს მთვარეს ფ≈ 2∙10 20 ნ.

გრავიტაციული ძალები ბუნების ყველა ძალებს შორის ყველაზე „სუსტია“. ეს გამოწვეულია იმით, რომ გრავიტაციული მუდმივი მცირეა. მაგრამ კოსმოსური სხეულების დიდი მასებით, უნივერსალური მიზიდულობის ძალები ძალიან დიდი ხდება. ეს ძალები ინახავს ყველა პლანეტას მზესთან ახლოს.

სიმძიმის კანონის მნიშვნელობა

უნივერსალური მიზიდულობის კანონი საფუძვლად უდევს ციურ მექანიკას - პლანეტების მოძრაობის მეცნიერებას. ამ კანონის დახმარებით დიდი სიზუსტით დგინდება ციური სხეულების პოზიციები ციურ სხეულებზე მომავალი მრავალი ათწლეულის მანძილზე და გამოითვლება მათი ტრაექტორიები. უნივერსალური გრავიტაციის კანონი ასევე გამოიყენება დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრების და პლანეტათაშორისი ავტომატური მანქანების მოძრაობის გამოთვლებში.

პლანეტების მოძრაობის დარღვევა. პლანეტები მკაცრად არ მოძრაობენ კეპლერის კანონების მიხედვით. კეპლერის კანონები მკაცრად იქნება დაცული მოცემული პლანეტის მოძრაობისთვის მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მხოლოდ ეს პლანეტა ბრუნავს მზის გარშემო. მაგრამ მზის სისტემაში ბევრი პლანეტაა, ყველა მათგანი იზიდავს მზესაც და ერთმანეთსაც. ამიტომ, პლანეტების მოძრაობაში არის დარღვევები. მზის სისტემაში არეულობა მცირეა, რადგან პლანეტის მიზიდულობა მზის მიერ ბევრად უფრო ძლიერია, ვიდრე სხვა პლანეტების მიზიდულობა. პლანეტების აშკარა პოზიციის გაანგარიშებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული აურზაური. ხელოვნური ციური სხეულების გაშვებისას და მათი ტრაექტორიების გამოთვლისას იყენებენ ციური სხეულების მოძრაობის სავარაუდო თეორიას - პერტურბაციის თეორიას.

ნეპტუნის აღმოჩენა. უნივერსალური გრავიტაციის კანონის ტრიუმფის ერთ-ერთი ყველაზე ნათელი მაგალითია პლანეტა ნეპტუნის აღმოჩენა. 1781 წელს ინგლისელმა ასტრონომმა უილიამ ჰერშელმა აღმოაჩინა პლანეტა ურანი. მისი ორბიტა გამოითვალა და ამ პლანეტის პოზიციების ცხრილი შედგენილი იყო მრავალი წლის განმავლობაში. თუმცა, ამ ცხრილის შემოწმებამ, რომელიც ჩატარდა 1840 წელს, აჩვენა, რომ მისი მონაცემები განსხვავდება რეალობისგან.

მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ ურანის მოძრაობაში გადახრა გამოწვეულია უცნობი პლანეტის მიზიდვით, რომელიც მზიდან კიდევ უფრო შორს მდებარეობს, ვიდრე ურანი. იცოდა გადახრები გამოთვლილი ტრაექტორიიდან (ურანის მოძრაობის დარღვევები), ინგლისელმა ადამსმა და ფრანგმა ლევერიერმა, უნივერსალური მიზიდულობის კანონის გამოყენებით, გამოთვალეს ამ პლანეტის პოზიცია ცაზე. ადამსმა გამოთვლები ადრე დაასრულა, მაგრამ დამკვირვებლები, რომლებსაც მან შეატყობინა მისი შედეგები, არ ჩქარობდნენ გადამოწმებას. იმავდროულად, ლევერიერმა, რომელმაც დაასრულა გამოთვლები, გერმანელ ასტრონომ ჰალეს მიანიშნა ადგილი, სადაც უცნობი პლანეტა უნდა ეძია. პირველივე საღამოს, 1846 წლის 28 სექტემბერს, ჰალემ, ტელესკოპით მითითებულ ადგილას, აღმოაჩინა ახალი პლანეტა. მათ მას ნეპტუნი დაარქვეს.

ანალოგიურად, 1930 წლის 14 მარტს აღმოაჩინეს პლანეტა პლუტონი. როგორც ამბობენ, ორივე აღმოჩენა "კალმის წვერზე" გაკეთდა.

უნივერსალური გრავიტაციის კანონის გამოყენებით შეგიძლიათ გამოთვალოთ პლანეტების და მათი თანამგზავრების მასა; ახსნას ისეთი ფენომენები, როგორიცაა ოკეანეებში წყლის ამოსვლა და დინება და მრავალი სხვა.

უნივერსალური მიზიდულობის ძალები ბუნების ყველა ძალებს შორის ყველაზე უნივერსალურია. ისინი მოქმედებენ ნებისმიერ სხეულს შორის, რომელსაც აქვს მასა და ყველა სხეულს აქვს მასა. არ არსებობს ბარიერები სიმძიმის ძალებისთვის. ისინი მოქმედებენ ნებისმიერი სხეულის მეშვეობით.

ლიტერატურა

1. Kikoin I.K., Kikoin A.K. ფიზიკა: პროკ. 9 უჯრედისთვის. საშ. სკოლა - მ.: განმანათლებლობა, 1992. - 191გვ.
2. ფიზიკა: მექანიკა. მე-10 კლასი: პროკ. ფიზიკის სიღრმისეული შესწავლისთვის / მ.მ. ბალაშოვი, ა.ი. გომონოვა, ა.ბ. დოლიცკი და სხვები; რედ. გ.ია. მიაკიშევი. – M.: Bustard, 2002. – 496გვ.

მოგეხსენებათ, წონა არის ძალა, რომლითაც სხეული აჭერს საყრდენს დედამიწისკენ მიზიდულობის გამო.

მექანიკის მეორე კანონის თანახმად, სხეულის წონა დაკავშირებულია თავისუფალი ვარდნის აჩქარებასთან და ამ სხეულის მასასთან თანაფარდობით.

სხეულის წონა განპირობებულია მიზიდულობის ყველა ძალის შედეგით სხეულის თითოეულ ნაწილაკსა და დედამიწას შორის. ამიტომ, ნებისმიერი სხეულის წონა უნდა იყოს ამ სხეულის მასის პროპორციული, როგორც ეს სინამდვილეშია. თუ უგულებელყოფთ დედამიწის ყოველდღიური ბრუნვის გავლენას, მაშინ ნიუტონის გრავიტაციის კანონის მიხედვით წონა განისაზღვრება ფორმულით.

სად არის გრავიტაციული მუდმივი, დედამიწის მასა, სხეულის მანძილი დედამიწის ცენტრიდან. ფორმულა (3) აჩვენებს, რომ სხეულის წონა მცირდება დედამიწის ზედაპირიდან დაშორებით. საშუალო

ამრიგად, დედამიწის რადიუსი წონით აწევისას მცირდება მისი სიდიდის 0,00032-ის მიმართ.

ვინაიდან დედამიწის ქერქი სიმკვრივით ჰეტეროგენულია, რაიონებში, რომლებშიც მკვრივი ქანები დევს დედამიწის ქერქის სიღრმეში, მიზიდულობის ძალა გარკვეულწილად მეტია, ვიდრე იმ ადგილებში (იგივე გეოგრაფიულ განედზე), რომელთა ფსკერი ნაკლებად მკვრივი ქანებია. . მთების მასივები იწვევს ქლიავის ხაზის გადახრას მთებისკენ.

(2) და (3) განტოლებების შედარებისას, ჩვენ ვიღებთ გამოხატულებას გრავიტაციის აჩქარებისთვის, დედამიწის ბრუნვის გავლენის გათვალისწინების გარეშე:

დედამიწის ზედაპირზე ჩუმად მყოფ თითოეულ სხეულს, რომელიც მონაწილეობს დედამიწის ყოველდღიურ ბრუნვაში, აშკარად აქვს ცენტრიდანული აჩქარება, რომელიც საერთოა მოცემულ ფართობთან, დევს ეკვატორის პარალელურად და ბრუნვის ღერძისკენ მიმართულ სიბრტყეში (ნახ. 48). ). ძალა, რომლითაც დედამიწა იზიდავს ნებისმიერ სხეულს, რომელიც ჩუმად დევს მის ზედაპირზე, ნაწილობრივ ვლინდება სტატიკურად იმ წნევაში, რომელსაც სხეული ახდენს საყრდენზე (ამ კომპონენტს ეწოდება "წონა", ძალის კიდევ ერთი გეომეტრიული კომპონენტი ვლინდება დინამიურად, რაც იძლევა სხეული არის ცენტრიდანული აჩქარება, რომელიც მოიცავს მას დედამიწის ყოველდღიურ ბრუნვაში. ეკვატორისთვის ეს აჩქარება ყველაზე დიდია, პოლუსებისთვის ნულის ტოლია. ამიტომ, თუ რომელიმე სხეული გადავა პოლუსიდან ეკვატორში, ის იქნება გარკვეულწილად "წონაში დაკლება".

ბრინჯი. 48. დედამიწის ბრუნვის გამო დედამიწისკენ მიზიდულობის ძალას აქვს სტატიკური (წონა) და დინამიური კომპონენტები.

თუ დედამიწა ზუსტად სფერული იქნებოდა, მაშინ ეკვატორზე წონის დაკლება იქნება:

სად არის წრეწირის სიჩქარე ეკვატორზე. ვიგულისხმოთ წამების რაოდენობა დღეში

აქედან გამომდინარე, იმის გათვალისწინებით, რომ ჩვენ ვპოულობთ შედარებით წონის დაკარგვას:

მაშასადამე, თუ დედამიწა ზუსტად სფერული ფორმის იქნებოდა, მაშინ დედამიწის პოლუსიდან ეკვატორში გადატანილი მასის ყოველი კილოგრამი წონაში დაახლოებით დაიკლებდა (ამის აღმოჩენა შესაძლებელია ზამბარის ბალანსზე აწონით). წონის ფაქტობრივი კლება კიდევ უფრო დიდია (დაახლოებით 1000 ფუნტი), რადგან დედამიწა გარკვეულწილად გაბრტყელებულია და მისი პოლუსები უფრო ახლოსაა დედამიწის ცენტრთან, ვიდრე ეკვატორული რეგიონები.

ყოველდღიური ბრუნვის ცენტრიდანული აჩქარება დევს ეკვატორის პარალელურ სიბრტყეში (სურ. 48); იგი მიმართულია რადიუსის კუთხით, რომელიც გამოყვანილია მოცემული ლოკიდან დედამიწის გრძედი ადგილის ცენტრისკენ). ცენტრიდანული ძალა მიგვაჩნია გრავიტაციული ძალის ერთ კომპონენტად და იმავე ძალის სხვა გეომეტრიულ კომპონენტად, ამიტომ ქლიავის ხაზის მიმართულება ყველა ლოკაციისთვის, გარდა ეკვატორისა და პოლუსებისა, არ ემთხვევა მიმართულებას. დედამიწის ცენტრისკენ მიმავალი სწორი ხაზი. თუმცა, მათ შორის კუთხე მცირეა, რადგან გრავიტაციული ძალის ცენტრიდანული კომპონენტი წონასთან შედარებით მცირეა. დედამიწის შეკუმშვა დღის ბრუნვის გამო არის ზუსტად ისეთი, რომ ქლიავის ხაზი (და არა დედამიწის ცენტრისკენ მიმავალი სწორი ხაზი) ​​ყველგან არის დედამიწის ზედაპირის პერპენდიკულარული. დედამიწის ფორმა არის ტრიაქსიალური ელიფსოიდი.

დედამიწის ელიფსოიდის ყველაზე ზუსტი ზომები, გამოთვლილი პროფ. F. N. Krasovsky, ასეთია:

გრავიტაციის აჩქარების გამოსათვლელად ტერიტორიის გეოგრაფიული გრძედიდან გამომდინარე და, შესაბამისად, ზღვის დონეზე სხეულების წონის დასადგენად, საერთაშორისო გეოდეზიურმა კონგრესმა 1930 წელს მიიღო ფორმულა.

აქ მოცემულია გრავიტაციის აჩქარების მნიშვნელობები სხვადასხვა განედებზე (ზღვის დონეზე):

გრძედზე 45° ("ნორმალური აჩქარება")

იფიქრეთ იმაზე, თუ როგორ იცვლება მიზიდულობის ძალა დედამიწაზე ღრმად შესვლისას. მოდით ხმელეთის სფეროიდის საშუალო რადიუსი. განვიხილოთ მიზიდულობის ძალა K წერტილში, რომელიც მდებარეობს დედამიწის ცენტრიდან დაშორებით.

მიზიდულობა ამ წერტილში განისაზღვრება სისქის გარე სფერული ფენისა და რადიუსის შიდა სფეროს მთლიანი მოქმედებით.ზუსტი მათემატიკური გამოთვლა აჩვენებს, რომ სფერული ფენა არ მოქმედებს მის შიგნით მდებარე მატერიალურ წერტილებზე, ვინაიდან მიზიდულობის ძალები გამოწვეულია. მისი ცალკეული ნაწილები ურთიერთდაბალანსებულია. ამრიგად, რჩება მხოლოდ რადიუსის შიდა სფეროიდის მოქმედება და, შესაბამისად, უფრო მცირე მასა, ვიდრე დედამიწის მასა.

თუ გლობუსი იყო ერთგვაროვანი სიმკვრივით, მაშინ სფეროს შიგნით მასა განისაზღვრებოდა გამოხატვით

სად არის დედამიწის საშუალო სიმკვრივე. ამ შემთხვევაში, გრავიტაციის აჩქარება, რომელიც რიცხობრივად უდრის გრავიტაციულ ველში ერთეულ მასაზე მოქმედი ძალის ტოლი იქნება.

და, შესაბამისად, წრფივად შემცირდება დედამიწის ცენტრთან მიახლოებისას. გრავიტაციის აჩქარებას აქვს მაქსიმალური მნიშვნელობა დედამიწის ზედაპირზე.

თუმცა, იმის გამო, რომ დედამიწის ბირთვი შედგება მძიმე მეტალებისგან (რკინა, ნიკელი, კობალტი) და აქვს საშუალო სიმკვრივე მეტი, ხოლო დედამიწის ქერქის საშუალო სიმკვრივე, შემდეგ დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, თავიდან ოდნავ იზრდება. სიღრმეზე და აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას დაახლოებით, ანუ დედამიწის ქერქის ზედა ფენებისა და დედამიწის მადნის გარსის საზღვარზე. გარდა ამისა, გრავიტაციის ძალა იწყებს კლებას, როდესაც ის უახლოვდება დედამიწის ცენტრს, მაგრამ გარკვეულწილად უფრო ნელა, ვიდრე ხაზოვანი დამოკიდებულება მოითხოვს.

მნიშვნელოვანი ინტერესია ერთ-ერთი ინსტრუმენტის ისტორია, რომელიც შექმნილია გრავიტაციის აჩქარების გასაზომად. 1940 წელს გრავიმეტრისტთა საერთაშორისო კონფერენციაზე განიხილეს გერმანელი ინჟინრის გაალკის მოწყობილობა. დებატების დროს გაირკვა, რომ ეს მოწყობილობა ძირეულად არაფრით განსხვავდება ლომონოსოვის მიერ შექმნილი ეგრეთ წოდებული "უნივერსალური ბარომეტრისგან" და დეტალურად აღწერილია მის ნაშრომში "მატერიისა და წონის ურთიერთობის შესახებ", რომელიც გამოქვეყნდა. 1757 წელს ლომონოსოვის აპარატი შემდეგნაირად იყო მოწყობილი (სურ. 49).

ეს შესაძლებელს ხდის თავისუფალი ვარდნის აჩქარების ძალიან მცირე ცვლილებების გათვალისწინებას.

რა კანონით აპირებ ჩემს ჩამოხრჩობას?
- და ჩვენ ყველას ერთი კანონით ვაკიდებთ - უნივერსალური მიზიდულობის კანონით.

გრავიტაციის კანონი

გრავიტაციის ფენომენი არის უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. ორი სხეული ერთმანეთზე მოქმედებს ძალით, რომელიც უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა და პირდაპირპროპორციულია მათი მასების ნამრავლის.

მათემატიკურად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვხატოთ ეს დიდი კანონი ფორმულით

გრავიტაცია მოქმედებს სამყაროს დიდ მანძილზე. მაგრამ ნიუტონი ამტკიცებდა, რომ ყველა ობიექტი იზიდავს ერთმანეთს. მართალია, რომ რომელიმე ორი ობიექტი იზიდავს ერთმანეთს? უბრალოდ წარმოიდგინეთ, ცნობილია, რომ დედამიწა გიზიდავს სკამზე მჯდომი. მაგრამ ოდესმე გიფიქრიათ იმაზე, რომ კომპიუტერი და მაუსი ერთმანეთს იზიდავს? ან ფანქარი და კალამი მაგიდაზე? ამ შემთხვევაში, ჩვენ ვცვლით კალმის მასას, ფანქრის მასას ფორმულაში, ვყოფთ მათ შორის მანძილის კვადრატზე, გრავიტაციული მუდმივის გათვალისწინებით, ვიღებთ მათი ურთიერთმიზიდულობის ძალას. მაგრამ, ისეთი პატარა გამოვა (კალმისა და ფანქრის მცირე მასების გამო), რომ მის არსებობას ვერ ვიგრძნობთ. სხვა საქმეა, როდესაც საქმე ეხება დედამიწას და სკამს, ან მზეს და დედამიწას. მასები მნიშვნელოვანია, რაც იმას ნიშნავს, რომ უკვე შეგვიძლია ძალის ეფექტის შეფასება.

მოდით ვიფიქროთ თავისუფალი ვარდნის აჩქარებაზე. ეს არის მიზიდულობის კანონის მოქმედება. ძალის მოქმედებით სხეული იცვლის სიჩქარეს რაც უფრო ნელია, მით მეტია მასა. შედეგად, ყველა სხეული ერთნაირი აჩქარებით ეცემა დედამიწაზე.

რა არის ამ უხილავი უნიკალური ძალაუფლების მიზეზი? დღემდე ცნობილია და დადასტურებულია გრავიტაციული ველის არსებობა. გრავიტაციული ველის ბუნების შესახებ მეტი შეგიძლიათ შეიტყოთ თემის დამატებით მასალაში.

დაფიქრდით რა არის გრავიტაცია. Საიდანაა ის? რას წარმოადგენს იგი? ბოლოს და ბოლოს, არ შეიძლება, რომ პლანეტა მზეს უყურებს, ხედავს, რამდენად შორს არის ის ამოღებული, გამოთვლის მანძილის შებრუნებულ კვადრატს ამ კანონის შესაბამისად?

სიმძიმის მიმართულება

არსებობს ორი სხეული, ვთქვათ, სხეული A და B. სხეული A იზიდავს სხეულს B. ძალა, რომლითაც მოქმედებს A სხეული, იწყება B სხეულზე და მიმართულია A სხეულისკენ. ანუ ის "იღებს" სხეულს B და მიიზიდავს მას თავისკენ. . სხეული B "აკეთებს" იგივეს A სხეულთან.

ყველა სხეული იზიდავს დედამიწას. დედამიწა „იღებს“ სხეულს და მიიზიდავს მას ცენტრისკენ. ამიტომ, ეს ძალა ყოველთვის მიმართული იქნება ვერტიკალურად ქვევით და მას მიმართავენ სხეულის სიმძიმის ცენტრიდან, მას სიმძიმე ჰქვია.

მთავარია გახსოვდეთ

გეოლოგიური კვლევის ზოგიერთი მეთოდი, მოქცევის პროგნოზირება და, ახლახან, ხელოვნური თანამგზავრების და პლანეტათაშორისი სადგურების მოძრაობის გაანგარიშება. პლანეტების პოზიციის ადრეული გამოთვლა.

შეიძლება ჩვენ თვითონ მოვაწყოთ ასეთი ექსპერიმენტი და არ გამოვიცნოთ იზიდავთ თუ არა პლანეტები, ობიექტები?

ასეთი პირდაპირი გამოცდილება გააკეთა კავენდიში (ჰენრი კავენდიში (1731-1810) - ინგლისელი ფიზიკოსი და ქიმიკოსი)ნახატზე ნაჩვენები მოწყობილობის გამოყენებით. იდეა იყო ძალიან თხელ კვარცის ძაფზე დაკიდებული კვერთხი ორი ბურთით და შემდეგ გვერდით ორი დიდი ტყვიის ბურთი ჩამოეტანა. ბურთების მიზიდულობა ოდნავ ახვევს ძაფს - ოდნავ, რადგან მიზიდულობის ძალები ჩვეულებრივ ობიექტებს შორის ძალიან სუსტია. ასეთი ხელსაწყოს დახმარებით კავენდიშმა შეძლო პირდაპირ გაზომა ორივე მასის ძალა, მანძილი და სიდიდე და, ამრიგად, დაედგინა გრავიტაციული მუდმივი G.

გრავიტაციული მუდმივის G უნიკალურმა აღმოჩენამ, რომელიც ახასიათებს გრავიტაციულ ველს სივრცეში, შესაძლებელი გახადა დედამიწის, მზის და სხვა ციური სხეულების მასის დადგენა. ამიტომ კავენდიშმა თავის გამოცდილებას „დედამიწის აწონვა“ უწოდა.

საინტერესოა, რომ ფიზიკის სხვადასხვა კანონებს აქვთ საერთო მახასიათებლები. მოდით მივმართოთ ელექტროენერგიის კანონებს (კულონის ძალა). ელექტრული ძალები ასევე უკუპროპორციულია მანძილის კვადრატთან, მაგრამ უკვე მუხტებს შორის და უნებურად ჩნდება აზრი, რომ ამ ნიმუშს აქვს ღრმა მნიშვნელობა. აქამდე ვერავინ შეძლო გრავიტაციისა და ელექტროენერგიის წარმოდგენა ერთი და იგივე არსის ორ სხვადასხვა გამოვლინებად.

ძალა აქაც საპირისპიროდ იცვლება მანძილის კვადრატის მიხედვით, მაგრამ განსხვავება ელექტრული ძალებისა და გრავიტაციული ძალების სიდიდეში გასაოცარია. გრავიტაციისა და ელექტროენერგიის საერთო ბუნების დადგენისას ჩვენ ვპოულობთ ელექტრული ძალების ისეთ უპირატესობას გრავიტაციულ ძალებთან შედარებით, რომ ძნელი დასაჯერებელია, რომ ორივეს ერთი წყარო აქვს. როგორ შეიძლება ითქვას, რომ ერთი მეორეზე ძლიერია? ყოველივე ამის შემდეგ, ეს ყველაფერი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა არის მასა და რა არის მუხტი. იმის თაობაზე, თუ როგორ მოქმედებს გრავიტაცია, არ გაქვთ უფლება თქვათ: „ავიღოთ ამა თუ იმ ზომის მასა“, რადგან თქვენ თვითონ ირჩევთ მას. მაგრამ თუ მივიღებთ იმას, რასაც თავად ბუნება გვთავაზობს (მისი რიცხვები და ზომები, რომლებსაც საერთო არაფერი აქვთ ჩვენს ინჩებთან, წლებთან, ჩვენს ზომებთან), მაშინ შეგვიძლია შევადაროთ. ჩვენ ავიღებთ ელემენტარულ დამუხტულ ნაწილაკს, როგორიცაა, მაგალითად, ელექტრონი. ორი ელემენტარული ნაწილაკი, ორი ელექტრონი, ელექტრული მუხტის გამო იგერიებენ ერთმანეთს მათ შორის მანძილის კვადრატის უკუპროპორციული ძალით და გრავიტაციის გამო ისინი კვლავ იზიდავს ერთმანეთს კვადრატის უკუპროპორციული ძალით. მანძილი.

კითხვა: როგორია გრავიტაციული ძალის შეფარდება ელექტრულ ძალასთან? გრავიტაცია დაკავშირებულია ელექტრულ მოგერიებასთან, როგორც ერთი 42 ნულის მქონე რიცხვთან. ეს ღრმად საგონებელია. საიდან შეიძლება იყოს ამხელა რიცხვი?

ხალხი ეძებს ამ უზარმაზარ ფაქტორს სხვა ბუნებრივ მოვლენებში. ისინი გადიან ყველანაირ დიდ რიცხვს და თუ დიდი რიცხვი გინდათ, რატომ არ ავიღოთ, ვთქვათ, სამყაროს დიამეტრის შეფარდება პროტონის დიამეტრთან - გასაკვირია, რომ ესეც რიცხვია 42 ნულით. და ამბობენ: იქნებ ეს კოეფიციენტი უდრის პროტონის დიამეტრის შეფარდებას სამყაროს დიამეტრთან? ეს საინტერესო აზრია, მაგრამ სამყარო თანდათან ფართოვდება, გრავიტაციის მუდმივიც უნდა შეიცვალოს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ჰიპოთეზა ჯერ არ არის უარყოფილი, ჩვენ არ გვაქვს რაიმე მტკიცებულება მის სასარგებლოდ. პირიქით, ზოგიერთი მტკიცებულება ვარაუდობს, რომ გრავიტაციის მუდმივი ამ გზით არ იცვლებოდა. ეს უზარმაზარი რიცხვი დღემდე საიდუმლოდ რჩება.

აინშტაინს უნდა შეეცვალა გრავიტაციის კანონები ფარდობითობის პრინციპების შესაბამისად. ამ პრინციპებიდან პირველი ამბობს, რომ x მანძილის გადალახვა შეუძლებელია, ხოლო ნიუტონის თეორიის თანახმად, ძალები მოქმედებენ მყისიერად. აინშტაინს ნიუტონის კანონები უნდა შეეცვალა. ეს ცვლილებები, დახვეწა ძალიან მცირეა. ერთ-ერთი ასეთია: რადგან სინათლეს აქვს ენერგია, ენერგია მასის ექვივალენტურია და ყველა მასა იზიდავს, სინათლეც იზიდავს და, შესაბამისად, მზესთან გავლისას, უნდა გადახდეს. ასე ხდება რეალურად. მიზიდულობის ძალა ასევე ოდნავ შეცვლილია აინშტაინის თეორიაში. მაგრამ მიზიდულობის კანონის ეს უმნიშვნელო ცვლილება საკმარისია მერკურის მოძრაობის ზოგიერთი აშკარა დარღვევების ასახსნელად.

მიკროსამყაროში არსებული ფიზიკური მოვლენები ექვემდებარება სხვა კანონებს, ვიდრე ფენომენები ფართო მასშტაბის სამყაროში. ჩნდება კითხვა: როგორ ვლინდება გრავიტაცია მცირე მასშტაბის სამყაროში? გრავიტაციის კვანტური თეორია გასცემს პასუხს. მაგრამ ჯერ არ არსებობს გრავიტაციის კვანტური თეორია. ადამიანებს ჯერ კიდევ არ მიუღწევიათ წარმატებულად შექმნან გრავიტაციის თეორია, რომელიც სრულად შეესაბამება კვანტურ მექანიკურ პრინციპებს და გაურკვევლობის პრინციპს.

მე-16-17 საუკუნეებს სამართლიანად უწოდებს ბევრი ერთ-ერთი ყველაზე დიდებული პერიოდი მსოფლიოში, სწორედ ამ დროს ჩაეყარა საფუძველი, რომლის გარეშეც ამ მეცნიერების შემდგომი განვითარება უბრალოდ წარმოუდგენელი იქნებოდა. კოპერნიკმა, გალილეომ, კეპლერმა დიდი სამუშაო გააკეთეს იმისთვის, რომ ფიზიკა გამოაცხადონ მეცნიერებად, რომელსაც შეუძლია უპასუხოს თითქმის ნებისმიერ კითხვას. აღმოჩენების მთელ სერიაში ცალკე დგას უნივერსალური გრავიტაციის კანონი, რომლის საბოლოო ფორმულირება ეკუთვნის გამოჩენილ ინგლისელ მეცნიერს ისააკ ნიუტონს.

ამ მეცნიერის ნაშრომების მთავარი მნიშვნელობა არ იყო უნივერსალური მიზიდულობის ძალის აღმოჩენაში - გალილეო და კეპლერი ამ სიდიდის არსებობაზე ლაპარაკობდნენ ჯერ კიდევ ნიუტონამდე, არამედ იმაში, რომ ის იყო პირველი, ვინც დაამტკიცა, რომ იგივე. ძალები მოქმედებენ როგორც დედამიწაზე, ასევე გარე სივრცეში.სხეულებს შორის ურთიერთქმედების იგივე ძალები.

ნიუტონმა პრაქტიკაში დაადასტურა და თეორიულად დაასაბუთა ის ფაქტი, რომ სამყაროს აბსოლუტურად ყველა სხეული, მათ შორის დედამიწაზე მდებარე სხეული, ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან. ამ ურთიერთქმედებას გრავიტაციული ეწოდება, ხოლო თავად უნივერსალური გრავიტაციის პროცესს გრავიტაცია.
ეს ურთიერთქმედება ხდება სხეულებს შორის, რადგან არსებობს მატერიის განსაკუთრებული ტიპი, სხვებისგან განსხვავებით, რომელსაც მეცნიერებაში გრავიტაციულ ველს უწოდებენ. ეს ველი არსებობს და მოქმედებს აბსოლუტურად ნებისმიერი ობიექტის ირგვლივ, ხოლო მისგან დაცვა არ არსებობს, ვინაიდან მას აქვს უბადლო უნარი შეაღწიოს ნებისმიერ მასალას.

უნივერსალური მიზიდულობის ძალა, რომლის განმარტება და ფორმულირებაც მან მოგვცა, პირდაპირ არის დამოკიდებული ურთიერთმოქმედი სხეულების მასების ნამრავლზე და პირიქით, ამ ობიექტებს შორის მანძილის კვადრატზე. ნიუტონის თანახმად, რომელიც უდავოა დადასტურებული პრაქტიკული კვლევებით, უნივერსალური მიზიდულობის ძალა გვხვდება შემდეგი ფორმულით:

მასში განსაკუთრებული მნიშვნელობა ენიჭება გრავიტაციულ მუდმივას G, რომელიც დაახლოებით უდრის 6,67 * 10-11 (N * m2) / კგ2.

გრავიტაციული ძალა, რომლითაც სხეულები იზიდავენ დედამიწას, არის ნიუტონის კანონის განსაკუთრებული შემთხვევა და ეწოდება გრავიტაცია. ამ შემთხვევაში, გრავიტაციული მუდმივი და თავად დედამიწის მასა შეიძლება უგულებელვყოთ, ამიტომ მიზიდულობის ძალის პოვნის ფორმულა ასე გამოიყურება:

აქ g სხვა არაფერია თუ არა აჩქარება, რომლის რიცხვითი მნიშვნელობა დაახლოებით უდრის 9,8 მ/წმ2-ს.

ნიუტონის კანონი ხსნის არა მხოლოდ დედამიწაზე მიმდინარე პროცესებს, არამედ პასუხობს ბევრ კითხვას, რომელიც დაკავშირებულია მთელი მზის სისტემის სტრუქტურასთან. კერძოდ, უნივერსალური მიზიდულობის ძალას შორის გადამწყვეტი გავლენა აქვს პლანეტების მოძრაობაზე მათ ორბიტაზე. ამ მოძრაობის თეორიული აღწერა კეპლერმა მისცა, მაგრამ მისი დასაბუთება მხოლოდ მას შემდეგ გახდა შესაძლებელი, რაც ნიუტონმა ჩამოაყალიბა თავისი ცნობილი კანონი.

თავად ნიუტონმა დააკავშირა ხმელეთის და არამიწიერი გრავიტაციის ფენომენები მარტივი მაგალითის გამოყენებით: მისგან გასროლისას ის არ დაფრინავს პირდაპირ, არამედ რკალისებური ტრაექტორიის გასწვრივ. ამავდროულად, დენთის მუხტისა და ბირთვის მასის მატებასთან ერთად, ეს უკანასკნელი სულ უფრო შორს დაფრინავს. და ბოლოს, თუ ვივარაუდებთ, რომ შესაძლებელია იმდენი დენთის მოპოვება და ისეთი ქვემეხის აწყობა, რომ ქვემეხი მთელს მსოფლიოში შემოფრინდეს, მაშინ ამ მოძრაობის განხორციელების შემდეგ ის არ გაჩერდება, არამედ გააგრძელებს თავის წრიულ (ელიფსოიდურ) მოძრაობას. გადაიქცევა ხელოვნურად, შედეგად, უნივერსალური მიზიდულობის ძალა ბუნებაში ერთნაირია როგორც დედამიწაზე, ასევე კოსმოსში.