Forța de atracție gravitațională. Gravitație uniformă

Interacțiunea gravitațională se manifestă prin atracția corpurilor unul față de celălalt. Această interacțiune se explică prin prezența unui câmp gravitațional în jurul fiecărui corp.

Modulul forței de interacțiune gravitațională dintre două puncte materiale de masă m 1 și m 2 situate la distanța r unul de celălalt

(2.49)

unde F 1.2, F 2.1 - forțele de interacțiune direcționate de-a lungul liniei drepte care leagă punctele materiale, G \u003d 6,67
este constanta gravitațională.

Relația (2.3) se numește Legea gravitației descoperit de Newton.

Interacțiunea gravitațională este valabilă pentru punctele materiale și corpurile cu o distribuție de masă simetrică sferic, distanța dintre care se măsoară de la centrele lor.

Dacă unul dintre corpurile care interacționează este considerat Pământul, iar cel de-al doilea este un corp cu masa m situat lângă sau pe suprafața sa, atunci o forță atractivă acționează între ele.

, (2.50)

unde M 3 ,R 3 sunt masa și raza Pământului.

Raport
- o valoare constantă egală cu 9,8 m/s 2, notată cu g, are dimensiunea accelerației și se numește accelerație în cădere liberă.

Produsul dintre masa corpului m și accelerația căderii libere , se numește gravitatie

. (2.51)

Spre deosebire de forța interacțiunii gravitaționale modulul gravitațional
depinde de latitudinea geografică a locației corpului pe Pământ. La poli
, în timp ce la ecuator scade cu 0,36%. Această diferență se datorează faptului că Pământul se rotește pe axa sa.

Odată cu îndepărtarea corpului față de suprafața Pământului la o înălțime forța gravitației scade

, (2.52)

Unde
este accelerația de cădere liberă la o înălțime h față de Pământ.

Masa în formulele (2.3-2.6) este o măsură a interacțiunii gravitaționale.

Dacă atârnați un corp sau îl puneți pe un suport fix, acesta se va odihni față de Pământ, pentru că. forța gravitației este echilibrată de forța de reacție care acționează asupra corpului din partea suportului sau suspensiei.

Forță de reacție- forta cu care alte corpuri actioneaza asupra unui corp dat, limitandu-i miscarea.

Forța de reacție normală de sprijinatașat de corp și îndreptat perpendicular pe planul de sprijin.

Forța de reacție a firului(suspensie) îndreptat de-a lungul firului (suspensia)

Greutate corporala forța cu care corpul apasă pe suport sau întinde firul de suspensie și se aplică pe suport sau suspensie.

Greutatea este numeric egală cu forța gravitațională dacă corpul se află pe o suprafață de sprijin orizontală în stare de repaus sau mișcare rectilinie uniformă. În alte cazuri, greutatea corporală și gravitația nu sunt egale în valoare absolută.

2.6.3 Forțe de frecare

Forțele de frecare apar ca urmare a interacțiunii corpurilor în mișcare și în repaus în contact unul cu celălalt.

Distingeți frecarea externă (uscata) și cea internă (vâscoasă).

Frecare uscată externă impartit de:

Tipurile enumerate de frecare exterioară corespund forțelor de frecare, repaus, alunecare, rostogolire.

Cu

nămol de frecare statică
acționează între suprafețele corpurilor care interacționează atunci când amploarea forțelor externe este insuficientă pentru a determina mișcarea relativă a acestora.

Dacă unui corp în contact cu un alt corp i se aplică o forță externă crescândă , paralel cu planul de contact (Fig. 2.2.a), apoi la schimbare de la zero la o anumită valoare
nu există mișcare a corpului. Corpul începe să se miște la F F tr. max.

Forța de frecare statică maximă

, (2.53)

Unde este coeficientul de frecare static, N este modulul de forță al reacției normale a suportului.

Coeficientul de frecare statică poate fi determinată experimental prin aflarea tangentei unghiului de înclinare la orizontul suprafeţei de pe care corpul începe să se rostogolească sub acţiunea gravitaţiei sale.

Când F>
corpurile alunecă unele față de altele cu o anumită viteză (Fig. 2.11 b).

Forța de frecare de alunecare este îndreptată împotriva vitezei . Modulul forței de frecare de alunecare la viteze mici este calculat în conformitate cu legea Amonton

, (2.54)

Unde este coeficientul adimensional de frecare de alunecare, care depinde de material și de starea suprafeței corpurilor de contact și este întotdeauna mai mic .

Forța de frecare de rulare apare atunci când un corp, având forma unui cilindru sau a unei bile cu raza R, se rostogolește de-a lungul suprafeței suportului. Valoarea numerică a forței de frecare de rulare este determinată în conformitate cu legea Coulomb

, (2.55)

unde k[m] este coeficientul de frecare la rulare.

Se crede că orice corp fizic din univers are propriul său câmp gravitațional. Acest câmp gravitațional este format ca un set de câmpuri gravitaționale ale tuturor particulelor, atomilor și moleculelor care alcătuiesc acest corp fizic. În funcție de masa, densitatea și alte caracteristici ale unui corp fizic, câmpul gravitațional al unor corpuri fizice este diferit de altele. Corpurile fizice mari au un câmp gravitațional mai puternic și mai extins și sunt capabile să atragă alte corpuri fizice mai mici. Valoarea forței atracției lor reciproce unul față de celălalt este determinată de legea gravitației universale a lui I. Newton - gravitația. Acest lucru se aplică și oricărui corp fizic din univers.

Deci, care este sensul fizic al gravitației corpurilor fizice? Ce nu a avut timp să ne spună marele geniu I. Newton?

Să încercăm să clarificăm această problemă. În teoria sa, I. Newton a considerat nu particule, ci, în primul rând, planete și stele. Noi, înainte de a trece la luarea în considerare a interacțiunilor gravitaționale dintre planete și stele din Univers, având deja o idee despre interacțiunea gravitațională a particulelor, vom încerca să înțelegem interacțiunea gravitațională dintre corpurile fizice de pe Pământ și să înțelegem care este fizica generală. sensul gravitației.

Presupunere

cred ca semnificația fizică a gravitației în general, constă în dorința constantă a regiunii eterice rarefiate a corpului fizic de a se muta într-o stare de echilibru cu mediul eteric înconjurător, reducându-i starea de stres, datorită atracției altor regiuni eterice rarefiate ale altor corpuri fizice în regiune a rarefierii sale eterice.

Dacă luăm în considerare interacțiunea gravitațională a planetei noastre și a oricărui alt corp fizic care este ridicat deasupra pământului sau a venit la noi din spațiu, atunci putem afirma că orice alt corp fizic cade întotdeauna la suprafața Pământului. De obicei, în acest caz, spunem că Pământul, datorită gravitației, atrage corpuri fizice spre sine. Cu toate acestea, nimeni nu a reușit încă să înțeleagă și să explice mecanismul acestei atracții.

În același timp, esența fizică a acestui fenomen misterios se explică prin faptul că s-a rarefiat mediu în aer la suprafaţa pământului este mai rarefiată decât la distanţă de el. Cu alte cuvinte, câmpul gravitațional și forța de atracție a Pământului la suprafața sa este mai puternică decât la distanță de planetă. Rețineți că vorbim doar despre mediul eteric, și nu despre atmosfera Pământului, în care există atomi, molecule și cele mai mici particule de diferite substanțe chimice. Umplerea mediului eteric cu aceste substanțe chimice conferă mediului eteric rarefiat din atmosfera Pământului o densitate suplimentară.

Mediul eteric în sine constituie nu numai atmosfera Pământului. Ea pătrunde complet nestingherită în întregul corp al planetei. Toate particulele care alcătuiesc tot ceea ce este pe Pământ și din ce constă el, inclusiv atmosfera, crusta, mantaua și miezul acestuia, se rotesc într-un vârtej eteric care nu s-a oprit de multe miliarde de ani. În același timp, rotația planetei, precum și rotația tuturor planetelor și stelelor din Univers, este asigurată de influența vârtejurilor lor eterice. Mediul eteric al Pământului se rotește împreună cu el și cu atmosfera sa.

Rarețea mediului eteric depinde doar de distanța până la centrul Pământului și nu depinde de densitatea scoarței sau a mantalei terestre. Prin urmare, indicatorii forței de atracție a Pământului nu depind nici de densitatea rocilor, a apei sau a aerului, ci doar de distanța de la centrul planetei pe care măsurăm această forță.

Pentru a demonstra acest lucru este destul de simplu, folosind datele accelerației gravitaționale a corpurilor fizice (accelerația gravitațională) la diferite distanțe de suprafața planetei. De exemplu, pe suprafața pământului va fi egal cu 9,806 m / s 2, la o înălțime de 5 km - 9,791 m / s 2, la o înălțime de 10 km - 9,775 m / s 2, 100 km - 9,505 m/s 2, 1000 km - 7,36 m/sec 2,

10.000 km - 1,5 m/s 2, iar la o altitudine de 400.000 km - 0,002 m/s 2.

Aceste date indică faptul că, odată cu creșterea distanței față de centrul Pământului, densitatea mediului eteric crește și ea, ceea ce duce la o scădere a accelerației căderii libere și a forței de gravitație a Pământului.

Mai aproape de centrul planetei, rarefacția mediului eteric crește. Creșterea rarefării mediului eteric predetermină creșterea accelerației gravitaționale și, în consecință, a greutății corporale. Acest lucru confirmă înțelegerea noastră a esenței fizice a gravitației, ca atare.

Când orice alt corp fizic intră în câmpul gravitațional al planetei, se găsește într-o poziție în care mediul eteric deasupra corpului care căde este întotdeauna mai dens decât mediul eteric de sub acest corp. Apoi, un mediu eteric mai dens va actiona asupra corpului, mutandu-l de la un mediu mai dens la unul mai putin dens. Corpul, ca și cum, își pierde constant sprijinul sub el însuși și „cade prin” în spațiu spre pământ.

Se știe că valoarea accelerației în cădere liberă la ecuator este de 9,75 m/sec 2 , ceea ce este mai mică decât valoarea acestui indicator la polii Pământului, care ajunge la 9,81 m/sec 2 . Oamenii de știință explică această diferență prin rotația zilnică a Pământului în jurul axei sale, abaterea formei Pământului de la sferică și distribuția eterogenă a densității rocilor pământului. De fapt, doar forma specifică a planetei poate fi luată în considerare. Orice altceva, dacă are influența asupra valorii accelerației gravitației la ecuator și la poli, este foarte, foarte nesemnificativ.

Cu toate acestea, opiniile noastre despre gravitație și motivele manifestării acesteia vor fi bine confirmate dacă ne imaginăm o sferă clasică, ale cărei puncte cele mai îndepărtate de centrul Pământului vor fi situate la ecuator. În acest caz, la polii de la suprafața acestei sfere speculative clasice până la suprafața Pământului, se formează o distanță egală cu 21,3 km. Acest lucru este ușor de explicat prin forma oarecum aplatizată a planetei. Prin urmare, distanța de la suprafața pământului la pol până la centrul pământului este mai mică decât aceeași distanță la ecuator. Dar apoi, în conformitate cu opiniile noastre, mediul eteric de la polii planetei este mai rarefiat și, prin urmare, câmpul său gravitațional este mai puternic, ceea ce duce la rate mai mari de accelerație în cădere liberă.

Acest lucru se întâmplă deoarece zona rarefiată a unui corp fizic mai masiv captează inițial zona eterică rarefiată a altui corp fizic și apoi aduce corpul fizic însuși mai aproape de sine, care are o masă mai mică sau o cantitate mai mică de eter condensat. .

Având în vedere faptul că este imposibil să se îndepărteze tensiunea mediului eteric prin atragerea de noi corpuri fizice în câmpul gravitațional al unui corp fizic masiv, deoarece în acest caz masa acestuia va crește doar și, în consecință, câmpul gravitațional va doar extinde, această dorință va continua în mod constant, oferind constanța gravitațională a corpurilor fizice. Prin urmare, un corp fizic, atrăgând alte corpuri fizice spre sine, nu va face decât să-și crească masa și, în consecință, câmpul gravitațional.

În spațiul eteric al Universului, acest proces va avea loc până când forțele gravitaționale ale unei planete sau stele vor fi echilibrate cu forțele gravitaționale ale altor planete și stele, precum și cu nucleul propriei galaxii și cu nucleul Universului. . În acest caz, toate planetele sau stelele vor fi într-o stare tensionată, dar echilibrată între ele.

Forțele gravitaționale dintre corpurile fizice încep să se manifeste din momentul contactului câmpurilor gravitaționale ale acestor corpuri. Pe baza acestui fapt, se poate presupune că gravitația într-adevăr are raza lunga. În același timp, interacțiunea gravitațională începe să se manifeste aproape instantaneu și, desigur, fără nicio participare a gravitonilor sau a altor particule de neînțeles.

Din toate acestea rezultă că nu corpurile fizice interacționează, ci câmpurile lor gravitaționale interacționează, care, fiind deformate, atrag corpurile fizice între ele.. Scuzați-mă, dar acest lucru contrazice prevederile legilor respectatului I. Newton, care postulează forța de atracție mase corpuri fizice și care au slujit cu fidelitate și slujesc omenirea de mai bine de un secol!

Nu aș fi atât de dramatic. Declarațiile noastre nu resping legile unui om de știință foarte respectat. Ele dezvăluie doar esența lor fizică, lăsând absolut neatinsă problema manifestării acestor legi.

Și exact asta este. Dar, conform legii lui I. Newton, orice corp fizic are propriul său câmp gravitațional și interacționează cu alte corpuri fizice în conformitate cu masele și distanțele dintre centrele lor. În același timp, I. Newton, în primul rând, a avut în vedere interacțiunea planetelor și stelelor. Adepții săi științifici au transferat mecanic trăsăturile interacțiunii planetelor și stelelor la interacțiunea oricăror corpuri fizice, pe baza universalității legii gravitației universale.

În același timp, ei nu au trecut pe lângă faptul că pe planeta noastră, Pământul atrage în mod regulat orice corp fizic, dar corpurile fizice în sine nu tind cu adevărat unele la altele. Cu excepția, desigur, magneților. Aparent, pentru a nu încălca idila științifică și a nu pune la îndoială legea gravitației universale, oamenii de știință au postulat că masele corpurilor fizice care ne înconjoară pe planeta noastră la scară universală sunt extrem de mici și, prin urmare, forța gravitației atunci când se apropie. unul celălalt este foarte, foarte slab.

Cu toate acestea, putem încerca să aducem corpuri fizice lustruite conștiincios de orice substanță aproape unele de altele, eliminând practic prezența unei distanțe între ele. S-ar părea că, în conformitate cu legea, forțele gravitației ar trebui să izbucnească și să ne surprindă cu prezența lor nedivizată și puterea lor îndepărtată. Dar asta nu se întâmplă. Forțele gravitației cu modestie și fără prea mult entuziasm ne observă în tăcere eforturile din cel mai îndepărtat colț al fiecărui corp fizic care interacționează. Ce s-a întâmplat? Cum să ieși din această situație delicată. La urma urmei, există o lege? Există. Funcționează? Valabil. Deci totul este bine?!

Nu, nu este normal. Dacă aderăm la această afirmație, atunci multe obiecte situate unul lângă celălalt s-ar „lipi” într-o clipă, umplându-ne viața cu astfel de probleme încât omenirea, rezistând pentru o perioadă scurtă de timp, și-ar fi încetat existența de coșmar cu mult timp în urmă.

Se poate obiecta și se poate referi la faptul că aceste corpuri fizice sunt foarte mici. Prin urmare, nu sunt atrași. Dar acest lucru nu este foarte convingător. De ce? Pentru că imensul, chiar și la scara Pământului, lanțul muntos tibetan ar fi adunat de mult pe vârfurile sale aspre toate avioanele care zboară și nu le-ar permite călătorilor și alpiniștilor neobosite, datorită manifestării puternice a forțelor lor gravitaționale, să ridică chiar și cea mai ușoară muniție. Și este puțin probabil ca cineva să poată suspecta Tibetul dur de dimensiune, densitate sau masă insuficiente.

Ce sa fac? În ajutorul adepților formulelor atotputernice, coeficienți destul de dubioși au venit din nou sub forma „constantei gravitaționale” - neconvingătoare în totalitate pe doamna „G”, egală cu aproximativ 6,67x10 -11 kg -1 m 3 sec -2. Prezența acestei constante în formula lui I. Newton a transformat imediat valoarea oricărei forțe în practic nimic. De ce acest număr anume? Pur și simplu pentru că omenirea pur și simplu nu poate oferi indicatori comparabili ai masei oricărui corp fizic de pe planeta noastră. Prin urmare, judecând după valoarea acestei constante, forța de atracție a oricăror corpuri fizice de pe Pământ va fi extrem de mică. Și aceasta va explica perfect lipsa interacțiunii vizibile a corpurilor fizice de pe Pământ.

Și de ce 10 -11 kg -1? Da, pentru că masa Pământului, care cu siguranță atrage toate corpurile fizice fără excepție (nu este posibil să ascundem acest lucru), este de aproximativ 6x10 24 kg. Prin urmare, numai pentru ea 10 -11 kg -1 este ușor de depășit. Iată o soluție originală a problemei.

Nereușind să explice esența problemei, experții, așa cum se întâmplă adesea, au introdus în formulă o anumită valoare constantă, care, fără a rezolva problema, a făcut posibilă acordarea unei anumite clarități aproape științifice unui proces fizic sau unui fenomen natural.

Apropo, I. Newton, se pare, nu a avut nimic de-a face cu asta. În lucrările sale, când a dezvoltat legea gravitației universale, nu a menționat niciodată vreo constantă gravitațională. Nici contemporanii săi nu au menționat-o. Pentru prima dată, constanta gravitațională a fost introdusă în legea gravitației universale abia la începutul secolului al XIX-lea de către fizicianul, matematicianul și mecanicul francez S.D. Poisson. Cu toate acestea, istoria nu a înregistrat un singur om de știință care să-și asume responsabilitatea atât pentru metodologia de calcul, cât și pentru valorile ei general acceptate.

Povestea se referă la fizicianul englez Henry Cavendish, care în 1798 a pus la punct un experiment unic folosind balanțe de torsiune. Dar trebuie remarcat faptul că G. Cavendish și-a pus la cale experimentul doar pentru a determina densitatea medie a Pământului și nu a vorbit sau a scris niciodată despre vreo constantă gravitațională. Mai mult, nu i-am calculat niciuna dintre valorile numerice.

Se presupune că indicatorul numeric al constantei gravitaționale a fost calculat mult mai târziu pe baza calculelor lui G. Cavendish privind densitatea medie a Pământului, dar cine și când a fost calculat a rămas un mister, precum și pentru ce au fost toate acestea.

Și, aparent, pentru a încurca complet umanitatea și a ieși cumva din pădurea contradicțiilor și inconsecvențelor, în lumea științifică modernă au fost nevoiți, sub pretextul unei tranziții la un singur sistem metric de măsuri, să accepte diferite constante gravitaționale. pentru diverse sisteme spațiale. Deci, atunci când se calculează orbitele, de exemplu, ale sateliților în raport cu Pământul, constanta gravitațională geocentrică este utilizată egală cu GE \u003d 3,98603x10 14 m 3 sec -2 înmulțit cu masa Pământului și pentru a calcula orbitele corpurile cerești în raport cu Soarele se folosește o altă constantă gravitațională - heliocentrică, egală cu GSs = 1,32718x10 20 m 3 sec -2 ori masa Soarelui. Se dovedește interesant, legea este una și universală, iar coeficienții constanți sunt diferiți! Cum poate un „permanent” atât de respectat să fie atât de surprinzător de nepermanent?!

Deci, cum să fii? Situația este fără speranță și, prin urmare, este necesar să se împace? Nu. Trebuie doar să te întorci la elementele de bază și să definești conceptele. Adevărul este că tot ceea ce există pe planeta Pământ, a ieșit din ea, este proprietatea sa și va intra în ea. Totul - munți, mări și oceane, copaci, case, fabrici, mașini și tu și eu - toate acestea sunt extrase, hrănite, hrănite și hrănite pe Pământ și create de pe Pământ. Toate acestea sunt doar timp diferit e combinații variabile ale unui număr imens de atomi și molecule care aparțin doar planetei noastre.

Pământul a fost creat din particule și atomi și este un sistem complet independent și aproape complet închis. În timpul formării sale, fiecare particulă și fiecare atom, creând un singur câmp gravitațional al planetei, de fapt, i-au „transferat” toate puterile lor gravitaționale.

Prin urmare, există un singur câmp gravitațional pe Pământ, care păzește cu conștiință asupra tuturor resurselor pământești disponibile, fără a elibera de pe planetă ceea ce a fost adus cândva pe această planetă. Prin urmare, toate obiectele și tot ceea ce este pe Pământ, nu sunt substanțe gravitaționale independenteși nu pot decide dacă să-și folosească sau nu abilitățile gravitaționale atunci când comunică cu alte corpuri fizice. Prin urmare, corpurile fizice de pe Pământ cad doar în jos, pe suprafața sa, și nu în sus, în stânga sau în dreapta, alăturându-se altor corpuri masive. Prin urmare, niciun corp fizic de pe Pământ, din punctul de vedere al gravitației, nu poate fi numit independent.

Dar ce zici de rachete? Pot fi numite corpuri fizice independente? Atâta timp cât sunt aici pe Pământ - nu, nu poți. Dar dacă depășesc gravitația Pământului și trec dincolo de câmpul gravitațional al planetei, atunci - da, poți. Numai în acest caz ei vor putea deveni corpuri fizice independente în raport cu Pământul, luând cu ei partea lor individuală din câmpul gravitațional. Pământul va scădea în dimensiune și în masă cu dimensiunea și masa rachetei. Câmpul său gravitațional va scădea proporțional. Relația gravitațională dintre rachetă și Pământ se va rupe, desigur.

Și cum rămâne cu diferiții meteoriți care ne vizitează destul de des Pământul? Sunt ele corpuri fizice independente sau nu? Atâta timp cât se află în afara câmpului gravitațional al Pământului, ei sunt independenți. Dar când intră în câmpul gravitațional al planetei, ei, având propriul mediu eteric mai puțin rarefiat, vor interacționa cu mediul eteric mai rarefiat al Pământului.

Cu toate acestea, interacțiunea câmpurilor gravitaționale ale Pământului și meteoritul diferă de interacțiunea câmpurilor gravitaționale ale cheagurilor de vortex eterice care sunt aproape egale ca mărime între ele. Acest lucru se datorează diferenței uriașe de mărime a câmpurilor gravitaționale ale Pământului și meteoritului. Câmpul gravitațional al unui meteorit, atunci când interacționează cu câmpul gravitațional al Pământului, practic nu se deformează, dar, rămânând un accesoriu al meteoritului, este absorbit de câmpul gravitațional al Pământului.

Câmpul gravitațional al meteoritului pare să cadă în câmpul gravitațional al Pământului, deoarece pe măsură ce se apropie de suprafața Pământului, mediul său eteric rarefiat devine din ce în ce mai rarefiat. Și cu cât este mai aproape de Pământ, cu atât mediul său este mai rarefiat și cu atât meteoritul se deplasează mai repede spre planetă. Pământul încearcă să înlocuiască mediul său rarefiat cu un extraterestru neașteptat din spațiul cosmic, creând efectul de a atrage un meteorit la suprafața sa.

Ajuns la suprafața Pământului, meteoritul nu își pierde câmpul gravitațional, iar în cazul transportului său în spațiul cosmic, va părăsi Pământul cu câmpul gravitațional. Dar pe Pământ, el își pierde independența față de corpul fizic. Acum aparține Pământului, câmpul său gravitațional se adaugă câmpului gravitațional al Pământului, iar masa Pământului este crescută cu masa meteoritului.

Prin urmare, suntem nevoiți să afirmăm că, fiind pe planete, toate corpurile fizice din punct de vedere gravitațional nu pot fi corpuri fizice independente. Capacitățile lor gravitaționale se încadrează în capacitățile gravitaționale ale planetelor, care sunt principalii generatori de interacțiune gravitațională.

Prin urmare, legea gravitației universale este absolut corectă pentru întregul sistem universal și nu necesită constante suplimentare, chiar și cele gravitaționale.

Presupunere

Prin urmare, câmpul gravitațional al unui corp fizic- aceasta este o regiune eterică rarefiată inegal tensionată, care aparține corpului fizic și a apărut ca urmare a concentrării mediului eteric rotativ în corpul fizic însuși.

Câmpul gravitațional al oricărui corp fizic, pentru a atinge echilibrul cu mediul eteric elastic din jur, tinde să-și mărească densitatea, atrăgând spre sine regiuni eterice rarefiate ale altor corpuri fizice. Interacțiunea câmpurilor gravitaționale ale corpurilor fizice între ele creează efectul de atracție a corpurilor fizice. Acest efect este acțiunea forțelor gravitaționale sau interacțiunea gravitațională a corpurilor fizice independente.

Spațiul eteric rarefiat se străduiește întotdeauna să restabilească starea inițială omogenă a mediului eteric prin adăugarea mediului eteric al altor corpuri fizice. Când apare un corp fizic în câmpul gravitațional eteric, un alt corp fizic care are și propriul câmp gravitațional eteric, dar cu o masă mai mică, primul corp fizic caută să-l „absorbie” și să-l țină cu o forță în funcție de mase. a acestor corpuri si distanta dintre ele .

În consecință, în câmpul gravitațional eteric, când două sau mai multe corpuri fizice apar în el, procesul gravitațional al acestora interacțiuni, care îi îndrumă unul către celălalt. Forțele gravitaționale acționează doar pentru a apropia unele corpuri fizice sau un corp de alte corpuri.

Încă o dată trebuie să recunosc că toate acestea sunt posibile doar în condiții ideale, când corpuri fizice nu sunt influențate de forțele gravitaționale ale planetei. Pe Pământ, câmpurile gravitaționale ale tuturor corpurilor fizice sunt doar o parte integrantă a câmpului gravitațional unificat al planetei și nu se pot manifesta unele în relație cu altele.

Prin urmare, corpurile fizice de pe planetă nu au propriul lor câmp gravitațional individual și au interacțiune gravitațională doar cu Pământul.

Ridicând corpul fizic la o anumită înălțime, facem ceva muncă și consumăm o anumită cantitate de energie. Unii cred că ridicând corpul, îi transferăm energie echivalentă cu energia cheltuită în ridicarea lui la o anumită înălțime. Căzând, corpul fizic eliberează această energie.

Dar nu este.

Nu îi transferăm energie, ci ne cheltuim energia pentru a depăși forța gravitațională a Pământului. Mai mult, se pare că perturbăm cursul obișnuit al evenimentelor de pe Pământ prin schimbarea locației corpului fizic față de planetă. Pământul reacționează pe bună dreptate la această rușine care este inconsecventă cu el și caută să returneze orice obiect la suprafața sa, activând imediat forțele sale gravitaționale.

Forța gravitațională acționează asupra corpului ridicat în același mod ca atunci când acest corp se află pe Pământ, dar odată cu creșterea distanței de la suprafața Pământului, valoarea sa va fi mai mică decât forța gravitațională inițială. Adevărat, nu va fi atât de ușor de observat din cauza nesemnificației modificărilor parametrilor acestei forțe. Dacă ridicăm acest corp la o înălțime de 450 de kilometri deasupra Pământului, atunci forța gravitațională va scădea semnificativ și corpul va fi într-o stare de imponderabilitate.

Aici ne întâlnim cu gravitația, adică. cu impact mediu eteric gravitațional planeta noastră către corpul fizic. Corpul ridicat este situat în câmpul eteric gravitațional al planetei, al cărui vector este îndreptat spre centrul Pământului. Cu cât corpul fizic este mai aproape de Pământ, efectul interacțiune gravitațională mai puternic. Cu cât mai departe, cu atât mai puțin. Prin urmare, la distanțe mari, se va manifesta și interacțiunea gravitațională, dar nu atât de clar.

Dar, căzând pe Pământ, corpul fizic interacționează cu acesta în același mod în care două corpuri interacționează în spațiu. Forțele gravitaționale ale Pământului acționează asupra corpului, îl mișcă în spațiu, returnându-l pe pământul muritor.

Ce se va întâmpla dacă acționăm asupra corpului pentru o lungă perioadă de timp, deplasându-l din ce în ce mai departe de Pământ și, în cele din urmă, îl scoatem din sistemul solar? Înseamnă asta că interacțiunea gravitațională dintre ele va dispărea? Dacă da, există posibilitatea ca, făcând acest lucru, Pământul să-și piardă unele dintre capacitățile sale gravitaționale?

Da, exact asta se va întâmpla. O parte din potențialul gravitațional al Pământului îl va părăsi împreună cu corpul fizic. Pământul va deveni mai mic cu cantitatea de masă a acestui corp. Și dacă masa Pământului devine mai mică, atunci este destul de evident că puterea sa gravitațională se va schimba proporțional într-o parte mai mică, iar interacțiunea sa gravitațională cu acest corp fizic va dispărea.

Dar dacă un meteorit cade pe suprafața Pământului, atunci câmpul său gravitațional va fi „absorbit” de câmpul gravitațional al Pământului și, după ce și-a pierdut independența, va deveni parte a Pământului, crescându-și proporțional capacitățile gravitaționale.

Prin urmare, corpurile fizice mai mari, inclusiv planetele și stelele, au o gravitație mai puternică și le atrag pe cele mai mici, absorbindu-le. Atrăgând către ele corpuri fizice mai mici, își măresc masa și, în consecință, își măresc câmpul gravitațional. Între corpuri va exista o interacțiune gravitațională.

Deci, în jurul oricărui corp fizic de pe planeta noastră are propriul său câmp gravitațional, dar numai condiționat. Acest câmp gravitațional intră în câmpul gravitațional unificat al Pământului și se rotește odată cu acesta. Acest lucru se datorează faptului că orice corp fizic, inclusiv toate corpurile fizice create pe Pământ sau zburate din spațiul cosmic, este deja sau devine aparținând planetei noastre. Orice corp fizic de pe Pământ a apărut din el și în el și se va întoarce. Câmpul lor gravitațional face parte din câmpul gravitațional unificat al Pământului, care se rotește în jurul planetei. Prin urmare, obiectele cad pe Pământ și nu se unesc între ele. Ele cad în loc să se miște paralel cu pământul. În plus, capacitățile gravitaționale ale Pământului sunt incomparabil mai puternice decât capacitățile gravitaționale ale oricărui corp fizic de pe planetă, indiferent de dimensiunea, volumul sau densitatea acestuia. Prin urmare, orice corp fizic este atras de Pământ, și nu de Everest.

Toate corpurile fizice au un câmp gravitațional, dar acesta poate fi considerat numai împreună cu câmpul gravitațional general al Pământului. Este posibil să-l separăm de câmpul gravitațional al Pământului doar la o distanță dincolo de limitele câmpului gravitațional al planetei. La această distanță, câmpul gravitațional al unui corp fizic, de exemplu, o rachetă, va fi complet independent și se va roti în jurul corpului fizic, indiferent de dimensiunea acestuia.

Trebuie remarcat faptul că viteza de rotație a mediului eteric de lângă suprafața corpului fizic este egală cu viteza de rotație a corpului fizic însuși. În raport cu corpul fizic, mediul este nemișcat. În apropierea unui corp fizic, forța gravitațională este mult mai mare decât la distanță de acesta. Să ne amintim experiența noastră cu un cerc de cauciuc (Fig. 2). Pe măsură ce te îndepărtezi de corpul fizic, atât viteza de rotație a mediului eteric, cât și gravitația scad.

În același timp, înțelegem că concentrarea eterului sub influența vârtejurilor eterice și a forțelor gravitaționale duce la apariția unei regiuni eterice rarefiate în jurul corpului fizic. Această zonă eterică rarefiată este cu atât mai mare, cu atât eterul este concentrat mai mult în corpul fizic sub forma unui set de particule eterice fundamentale - cheaguri de vortex eterice, dintre care fracțiuni de energie, fotoni, neutrini, antineutrini, pozitroni, electroni, protoni, neutroni. , atomi, respectiv molecule, constau și alte corpuri fizice. Regiunea eterică rarefiată, de exemplu, a planetei Pământ este mult mai mare ca volum decât regiunea rarefiată a Lunii, deoarece Pământul este mult mai mare decât Luna. Și fiecare zonă rarefiată corespunde cantității de eter concentrată în corpul fizic.

Regiunile rarefiate ale mediului eteric sunt extrem de vaste. Au dimensiunea câmpuri gravitaționale corpuri fizice, adică acele zone în care acționează forțele gravitaționale. Acțiunile acestor forțe încep de la granițele exterioare ale zonei rarefiate a corpului fizic. Deoarece limitele regiunii rarefiate sunt suficient de departe de centrul corpului fizic, aceste forțe pot fi caracterizate ca forțe cu rază lungă de acțiune sau interacțiune pe distanță lungă.

Atunci când zonele rarefiate ale două sau mai multe corpuri fizice intră în contact, fiecare dintre ele, în conformitate cu legea echilibrului contrariilor, caută să-și echilibreze mediul eteric rarefiat, ceea ce duce la atracția și convergența corpurilor..

Astfel, nu masele de corpuri fizice sunt cele care se atrag, ci câmpurile gravitaționale ale acestor corpuri fizice interacționează între ele, mișcând corpurile fizice unele spre altele..

Mai mult, cu cât corpurile sunt mai aproape unele de altele, cu atât această atracție este mai pronunțată și mai intensă. Prin urmare, la căderea, de exemplu, a corpurilor la pământ, are loc o accelerare constantă a acestei căderi. Această accelerație se numește accelerație de cădere liberă și este egală cu aproximativ 9,806 m/s 2 .

Esența acestei accelerații constă în faptul că, cu cât mediul rarefiat este mai aproape de corp, cu atât este mai puțin dens și, prin urmare, cu cât este mai puternică dorința corpului fizic de a-și echilibra mediul eteric rarefiat, cu atât este mai puternică forța de interacțiune gravitațională. Despre asta am mai vorbit deja. Odată cu apropierea limitei unui mediu rarefiat cu un spațiu eteric elastic, această tensiune scade și, în final, la graniță începe să corespundă pe deplin densității spațiului eteric. În acest caz, interacțiunea gravitațională a corpului fizic își pierde complet puterea, iar câmpul gravitațional al acestui corp fizic dispare.

Așa se explică faptul că de la începutul lansării, o rachetă cheltuiește o cantitate uriașă de energie pentru a depăși gravitația Pământului, dar pe măsură ce zboară și se îndepărtează de planetă, intră pe orbită și practic nu își irosește energia.

Aici este necesar să înțelegem că densitatea atmosferei Pământului și densitatea câmpului său gravitațional sunt concepte diferite. Densitatea atmosferei Pământului are valori mai mari la suprafața sa decât la altitudine. De exemplu, pe suprafața pământului, densitatea atmosferei este aproximativ egală cu 1,225 kg / m 3, la o înălțime de 2 kilometri - 1,007 kg / m 3 și la o înălțime de 3 km - 0,909 kg / m 3 3 adică Pe măsură ce altitudinea crește, densitatea atmosferei scade.

Dar susținem că câmpul gravitațional al oricărui corp fizic este mai rarefiat tocmai la suprafața lui, iar această rarefacție scade odată cu creșterea distanței față de corpul fizic. Contradicţie? Deloc. Aceasta este confirmarea raționamentului nostru! Faptul este că câmpul gravitațional eteric rarefiat va tinde să atragă în spațiul său tot ceea ce este posibil pentru a-și reduce tensiunea. Prin urmare, câmpul gravitațional al Pământului este umplut cu molecule de azot, oxigen, hidrogen etc. În plus, lângă suprafața pământului în atmosferă există nu numai molecule de gaz, ci și particule de praf, apă, cristale de gheață, sare de mare și așa mai departe. Cu cât este mai sus de suprafața Pământului, cu atât câmpul gravitațional este mai puțin rarefiat, cu atât mai puține molecule și particule poate reține în atmosfera Pământului, cu atât densitatea atmosferei planetei este mai mică. Totul se potrivește. Totul este corect.

Pentru a demonstra această afirmație, cităm reflecțiile lui Aristotel și experimentele lui G. Galileo și I. Newton. Marele Aristotel a susținut că corpurile mai grele cad la pământ mai repede decât corpurile ușoare și a dat exemplul unei pietre și al unei pene de pasăre care cad de la aceeași înălțime. Spre deosebire de Aristotel, G. Galileo a sugerat că motivul diferenței de viteză a căderii obiectelor este rezistența aerului. Se presupune că a scăpat simultan un glonț de pușcă și o minge de artilerie din Turnul din Pisa, care au ajuns și la sol aproape simultan, în ciuda diferenței semnificative de greutate.

În sprijinul concluziilor lui G. Galileo, I. Newton a pompat aer dintr-un tub lung de sticlă și, în același timp, a aruncat deasupra o pană de pasăre și o monedă de aur. Atât pixul, cât și moneda au căzut aproape simultan pe fundul tubului. Mai târziu, s-a stabilit experimental că atât în ​​aer, cât și în vid a avut loc o accelerare a căderii libere a corpurilor la sol.

Cu toate acestea, oamenii de știință, după ce au stabilit prezența accelerației căderii libere a corpurilor pe sol, s-au limitat doar la derivarea dependențelor matematice cunoscute, care fac posibilă măsurarea cu precizie a mărimii acestei accelerații. Dar esența fizică a acestei accelerații a rămas nedescoperită.

Cred că esența fizică a acestui fenomen constă în prezența unui mediu eteric rarefiat în jurul Pământului. Cu cât corpul cade mai aproape de suprafața Pământului pe acesta, cu atât mediul eteric al planetei este mai rarefiat și cu atât corpul cade mai repede pe suprafața sa. Acest lucru poate fi acceptat ca o confirmare clară a raționamentului nostru despre natura câmpurilor gravitaționale și mecanismul interacțiunilor lor în Univers.

Desigur, afirmația noastră despre interacțiunea câmpurilor gravitaționale ale corpurilor fizice, și nu despre influența reciprocă a maselor lor, contrazice punctele de vedere ale respectatului I. Newton și ale comunității științifice moderne. Cu toate acestea, aducându-i un omagiu marelui geniu, recunoaștem fără echivoc faptul că formula derivată de el este destul de indicativă și ne permite pe bună dreptate să calculăm forța interacțiunii gravitaționale a două corpuri fizice. De asemenea, trebuie recunoscut faptul că formula newtoniană descrie consecința unui fenomen, dar nu privește deloc esența sa fizică.

Astfel, am determinat că dorința constantă a regiunii eterice rarefiate a oricărui corp fizic de a se muta într-o stare de echilibru cu mediul eteric înconjurător, reducând starea sa de stres, datorită atracției altor regiuni eterice rarefiate ale altor corpuri fizice către regiune a rarefării sale eterice, constituie un general sensul fizic al gravitației sau al interacțiunii gravitaționale.

Fiecare corp fizic are propriile sale câmp gravitațional, dar nu este independent. Fiind pe Pământ, acest câmp gravitațional este unit într-un singur câmp gravitațional al planetei. Câmpul gravitațional al oricărui corp fizic poate fi considerat doar ca parte a câmpului gravitațional al planetei.

Gravitația (gravitația universală, gravitația)(din lat. gravitas - „gravitație”) - o interacțiune fundamentală pe rază lungă în natură, la care sunt supuse toate corpurile materiale. Conform datelor moderne, este o interacțiune universală în sensul că, spre deosebire de orice alte forțe, dă aceeași accelerație tuturor corpurilor fără excepție, indiferent de masa lor. În primul rând gravitația joacă un rol decisiv la scară cosmică. Termen gravitatie folosit și ca denumire a unei ramuri a fizicii care studiază interacțiunea gravitațională. Cea mai de succes teorie fizică modernă din fizica clasică, care descrie gravitația, este teoria generală a relativității, teoria cuantică a interacțiunii gravitaționale nu a fost încă construită.

Interacțiune gravitațională

Interacțiunea gravitațională este una dintre cele patru interacțiuni fundamentale din lumea noastră. În cadrul mecanicii clasice, interacțiunea gravitațională este descrisă de Legea gravitației Newton, care afirmă că forța de atracție gravitațională dintre două puncte materiale de masă m 1 și m 2 separate prin distanță R, este proportional cu ambele mase si invers proportional cu patratul distantei - i.e.

.

Aici G- constantă gravitațională, egală cu aproximativ m³/(kg s²). Semnul minus înseamnă că forța care acționează asupra corpului este întotdeauna egală în direcție cu vectorul rază îndreptat către corp, adică interacțiunea gravitațională duce întotdeauna la atracția oricăror corpuri.

Legea gravitației universale este una dintre aplicațiile legii inversului pătratului, care se întâlnește și în studiul radiațiilor (vezi, de exemplu, Presiunea luminii), și care este o consecință directă a creșterii pătratice a ariei lui ​​sfera cu rază crescătoare, ceea ce duce la o scădere pătratică a contribuției oricărei unități de suprafață la aria întregii sfere.

Cea mai simplă sarcină a mecanicii cerești este interacțiunea gravitațională a două corpuri în spațiul gol. Această problemă este rezolvată analitic până la capăt; rezultatul soluției sale este adesea formulat sub forma celor trei legi ale lui Kepler.

Pe măsură ce numărul corpurilor care interacționează crește, problema devine mult mai complicată. Deci, deja celebra problemă a trei corpuri (adică mișcarea a trei corpuri cu mase diferite de zero) nu poate fi rezolvată analitic într-o formă generală. Cu o soluție numerică, instabilitatea soluțiilor în raport cu condițiile inițiale se instalează destul de repede. Când este aplicată sistemului solar, această instabilitate face imposibilă prezicerea mișcării planetelor la scari care depășesc o sută de milioane de ani.

În unele cazuri speciale, este posibil să găsiți o soluție aproximativă. Cel mai important este cazul în care masa unui corp este semnificativ mai mare decât masa altor corpuri (exemple: sistemul solar și dinamica inelelor lui Saturn). În acest caz, în prima aproximare, putem presupune că corpurile de lumină nu interacționează între ele și se deplasează de-a lungul traiectoriilor kepleriene în jurul unui corp masiv. Interacțiunile dintre ele pot fi luate în considerare în cadrul teoriei perturbațiilor și mediate în timp. În acest caz, pot apărea fenomene non-triviale, cum ar fi rezonanțe, atractori, aleatorie etc. Un bun exemplu de astfel de fenomene este structura non-trivială a inelelor lui Saturn.

În ciuda încercărilor de a descrie comportamentul unui sistem cu un număr mare de corpuri de atracție de aproximativ aceeași masă, acest lucru nu se poate face din cauza fenomenului de haos dinamic.

Câmpuri gravitaționale puternice

În câmpurile gravitaționale puternice, când se deplasează cu viteze relativiste, încep să apară efectele relativității generale:

  • abaterea legii gravitației de la Newtonian;
  • întârziere potențială asociată cu viteza finită de propagare a perturbațiilor gravitaționale; apariția undelor gravitaționale;
  • efecte neliniare: undele gravitaționale tind să interacționeze între ele, deci principiul suprapunerii undelor în câmpuri puternice nu mai este valabil;
  • modificarea geometriei spațiu-timpului;
  • apariția găurilor negre;

Radiația gravitațională

Una dintre predicțiile importante ale relativității generale este radiația gravitațională, a cărei prezență nu a fost încă confirmată prin observații directe. Cu toate acestea, există dovezi observaționale indirecte în favoarea existenței sale, și anume: pierderea de energie în sistemul binar cu pulsarul PSR B1913+16 - pulsarul Hulse-Taylor - este în bună concordanță cu modelul în care această energie este purtată. prin radiație gravitațională.

Radiația gravitațională poate fi generată doar de sistemele cu momente quadrupol variabile sau multipolare mai mari, acest fapt sugerând că radiația gravitațională a majorității surselor naturale este direcțională, ceea ce complică foarte mult detectarea acesteia. Puterea gravitațională l-sursa poli este proportionala (v / c) 2l + 2 , dacă multipolul este de tip electric și (v / c) 2l + 4 - dacă multipolul este de tip magnetic, unde v este viteza caracteristică a surselor din sistemul radiant și c este viteza luminii. Astfel, momentul dominant va fi momentul cvadrupol de tip electric, iar puterea radiației corespunzătoare este egală cu:

Unde Q ij este tensorul momentului cvadrupolar al distribuției de masă a sistemului radiant. Constant (1/W) face posibilă estimarea ordinului de mărime al puterii de radiație.

Din 1969 (experimentele lui Weber (engleză)) și până în prezent (februarie 2007), s-au făcut încercări de a detecta direct radiația gravitațională. În SUA, Europa și Japonia, există în prezent mai multe detectoare la sol în funcțiune (GEO 600), precum și un proiect pentru un detector gravitațional spațial al Republicii Tatarstan.

Efecte subtile ale gravitației

Pe lângă efectele clasice de atracție gravitațională și dilatare a timpului, teoria generală a relativității prezice existența altor manifestări ale gravitației, care sunt foarte slabe în condiții terestre și prin urmare detectarea și verificarea experimentală a acestora sunt deci foarte dificile. Până de curând, depășirea acestor dificultăți părea dincolo de capacitățile experimentatorilor.

Printre acestea, în special, se pot numi forța cadrelor de referință inerțiale (sau efectul Lense-Thirring) și câmpul gravitomagnetic. În 2005, Gravity Probe B de la NASA a efectuat un experiment cu o precizie fără precedent pentru a măsura aceste efecte în apropierea Pământului, dar rezultatele complete nu au fost încă publicate.

teoria cuantică a gravitației

În ciuda a mai mult de jumătate de secol de încercări, gravitația este singura interacțiune fundamentală pentru care nu a fost încă construită o teorie cuantică renormalizabilă consistentă. Totuși, la energii scăzute, în spiritul teoriei câmpului cuantic, interacțiunea gravitațională poate fi reprezentată ca un schimb de gravitoni - bosoni gauge cu spin 2.

Teorii standard ale gravitației

Datorită faptului că efectele cuantice ale gravitației sunt extrem de mici chiar și în cele mai extreme condiții experimentale și de observație, încă nu există observații fiabile ale acestora. Estimările teoretice arată că în majoritatea covârșitoare a cazurilor ne putem limita la descrierea clasică a interacțiunii gravitaționale.

Există o teorie clasică canonică modernă a gravitației - teoria generală a relativității și multe ipoteze care o rafinează și teorii cu diferite grade de dezvoltare care concurează între ele (vezi articolul Teorii alternative ale gravitației). Toate aceste teorii oferă predicții foarte asemănătoare în cadrul aproximării în care se desfășoară în prezent testele experimentale. Următoarele sunt câteva dintre teoriile majore, cele mai bine dezvoltate sau cunoscute ale gravitației.

  • Gravitația nu este un câmp geometric, ci un câmp de forță fizic real descris de un tensor.
  • Fenomenele gravitaționale ar trebui luate în considerare în cadrul spațiului plat Minkowski, în care legile de conservare a energiei-moment și a momentului unghiular sunt îndeplinite fără ambiguitate. Atunci mișcarea corpurilor în spațiul Minkowski este echivalentă cu mișcarea acestor corpuri în spațiul efectiv Riemannian.
  • În ecuațiile tensorale, pentru a determina metrica, ar trebui să se ia în considerare masa gravitonului și, de asemenea, să se utilizeze condițiile de măsurare asociate cu metrica spațiului Minkowski. Acest lucru nu permite distrugerea câmpului gravitațional chiar și local prin alegerea unui cadru de referință adecvat.

Ca și în relativitatea generală, în RTG, materia se referă la toate formele de materie (inclusiv câmpul electromagnetic), cu excepția câmpului gravitațional însuși. Consecințele teoriei RTG sunt următoarele: găurile negre ca obiecte fizice prezise în relativitatea generală nu există; Universul este plat, omogen, izotrop, imobil și euclidian.

Pe de altă parte, există argumente nu mai puțin convingătoare ale adversarilor RTG, care se rezumă la următoarele puncte:

Un lucru similar se întâmplă și în RTG, unde a doua ecuație tensorală este introdusă pentru a ține cont de legătura dintre spațiul non-euclidian și spațiul Minkowski. Datorită prezenței unui parametru de potrivire adimensională în teoria Jordan-Brans-Dicke, devine posibilă alegerea acestuia astfel încât rezultatele teoriei să coincidă cu rezultatele experimentelor gravitaționale.

Teorii ale gravitației
Teoria clasică a gravitației a lui Newton Teoria generală a relativității gravitația cuantică Alternativă
  • Formularea matematică a relativității generale
  • Gravitație cu graviton masiv
  • Geometrodinamică (engleză)
  • Gravitație semiclasică (engleză)
  • Teorii bimetrice
    • Gravitație scalară-tensor-vectorală
    • Teoria gravitației a lui Whitehead
  • Dinamica Newtoniană modificată
  • Gravitație compozită

Surse și note

Literatură

  • Vizgin V.P. Teoria relativistă a gravitației (origini și formare, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
  • Vizgin V.P. Teorii unificate în prima treime a secolului al XX-lea. M.: Nauka, 1985. - 304c.
  • Ivanenko D. D., Sardanashvili G. A. Gravity, ed. a 3-a. M.: URSS, 2008. - 200p.

Vezi si

  • gravimetrul

Legături

  • Legea gravitației universale sau „De ce nu cade luna pe Pământ?” - Cam despre complex