Sinabi ni Obi-Wan Kenobi na ang kalakasan ang siyang nagpapanatili sa kalawakan. Ang parehong masasabi tungkol sa gravity. Ang katotohanan ay ang gravity ay nagpapahintulot sa atin na maglakad sa Earth, ang Earth na umikot sa Araw, at ang Araw upang umikot sa napakalaking black hole sa gitna ng ating kalawakan. Paano maintindihan ang gravity? Tungkol dito - sa aming artikulo.

Sabihin natin kaagad na hindi mo mahahanap dito ang isang hindi malabo na tamang sagot sa tanong na "Ano ang gravity." Dahil wala lang! Ang gravity ay isa sa mga pinaka mahiwagang phenomena na pinag-isipan ng mga siyentipiko at hindi pa rin ganap na maipaliwanag ang kalikasan nito.

Maraming hypotheses at opinyon. Mayroong higit sa isang dosenang mga teorya ng gravity, alternatibo at klasiko. Isasaalang-alang namin ang pinaka-kawili-wili, may kaugnayan at moderno.

Gusto ng mas kapaki-pakinabang na impormasyon at sariwang balita araw-araw? Samahan kami sa telegrama.

Ang gravity ay isang pisikal na pangunahing pakikipag-ugnayan

Mayroong 4 na pangunahing pakikipag-ugnayan sa pisika. Salamat sa kanila, ang mundo ay eksakto kung ano ito. Ang gravity ay isa sa mga puwersang ito.

Pangunahing Pakikipag-ugnayan:

• grabidad;
• electromagnetism;
• malakas na pakikipag-ugnayan;
• mahinang interaksyon.

Ang gravity ay ang pinakamahina sa apat na pangunahing pwersa.

Sa ngayon, ang kasalukuyang teorya na naglalarawan sa gravity ay GR (general relativity). Ito ay iminungkahi ni Albert Einstein noong 1915-1916.

Gayunpaman, alam natin na masyadong maaga para pag-usapan ang tunay na katotohanan. Pagkatapos ng lahat, ilang siglo bago ang pagdating ng pangkalahatang relativity sa pisika, ang teorya ng Newtonian, na makabuluhang pinalawak, ay nangingibabaw upang ilarawan ang grabidad.

Sa ngayon, imposibleng ipaliwanag at ilarawan ang lahat ng isyu na may kaugnayan sa gravity sa loob ng balangkas ng pangkalahatang relativity.

Bago si Newton, malawak na pinaniniwalaan na ang gravity sa lupa at celestial gravity ay magkaibang bagay. Ito ay pinaniniwalaan na ang mga planeta ay gumagalaw ayon sa kanilang sarili, naiiba sa makalupang, perpektong mga batas.

Natuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon noong 1667. Siyempre, umiral ang batas na ito kahit noong panahon ng mga dinosaur at mas maaga pa.

Inisip ng mga sinaunang pilosopo ang pagkakaroon ng grabidad. Eksperimento na kinakalkula ni Galileo ang acceleration ng free fall sa Earth, na natuklasan na pareho ito para sa mga katawan ng anumang masa. Pinag-aralan ni Kepler ang mga batas ng paggalaw ng mga celestial body.

Nagawa ni Newton na bumalangkas at gawing pangkalahatan ang mga resulta ng mga obserbasyon. Narito ang nakuha niya:

Dalawang katawan ang naaakit sa isa't isa na may puwersang tinatawag na gravitational force o gravitational force.

Ang pormula para sa puwersa ng pag-akit sa pagitan ng mga katawan ay:

Ang G ay ang gravitational constant, ang m ay ang masa ng mga katawan, ang r ay ang distansya sa pagitan ng mga sentro ng masa ng mga katawan.

Ano ang pisikal na kahulugan ng gravitational constant? Ito ay katumbas ng puwersa kung saan ang mga katawan na may masa na 1 kilo bawat isa ay kumikilos sa isa't isa, na nasa layo na 1 metro mula sa bawat isa.

Ayon sa teorya ni Newton, ang bawat bagay ay lumilikha ng isang gravitational field. Ang katumpakan ng batas ni Newton ay nasubok sa mga distansyang wala pang isang sentimetro. Siyempre, para sa maliliit na masa ang mga puwersang ito ay hindi gaanong mahalaga at maaaring mapabayaan.

Ang formula ni Newton ay naaangkop kapwa para sa pagkalkula ng puwersa ng pagkahumaling ng mga planeta sa araw, at para sa maliliit na bagay. Hindi lang namin napapansin ang puwersa kung saan, sabihin nating, ang mga bola sa billiard table ay naaakit. Gayunpaman, ang puwersang ito ay umiiral at maaaring kalkulahin.

Ang puwersa ng pagkahumaling ay kumikilos sa pagitan ng anumang mga katawan sa uniberso. Ang epekto nito ay umaabot sa anumang distansya.

Ang batas ng unibersal na grabitasyon ni Newton ay hindi nagpapaliwanag ng katangian ng puwersa ng pagkahumaling, ngunit nagtatatag ng mga pattern ng dami. Ang teorya ni Newton ay hindi sumasalungat sa pangkalahatang relativity. Ito ay sapat na para sa paglutas ng mga praktikal na problema sa sukat ng Earth at para sa pagkalkula ng paggalaw ng mga celestial body.

Gravity sa General Relativity

Sa kabila ng katotohanan na ang teorya ni Newton ay lubos na naaangkop sa pagsasanay, mayroon itong isang bilang ng mga pagkukulang. Ang batas ng unibersal na grabitasyon ay isang paglalarawan sa matematika, ngunit hindi nagbibigay ng ideya ng pangunahing pisikal na katangian ng mga bagay.

Ayon kay Newton, kumikilos ang puwersa ng pagkahumaling sa anumang distansya. At ito ay gumagana kaagad. Isinasaalang-alang na ang pinakamabilis na bilis sa mundo ay ang bilis ng liwanag, mayroong isang pagkakaiba. Paano kumikilos kaagad ang gravity sa anumang distansya, kung ang liwanag ay hindi nangangailangan ng isang instant, ngunit ilang segundo o kahit na taon upang madaig ang mga ito?

Sa loob ng balangkas ng pangkalahatang relativity, ang gravity ay itinuturing na hindi bilang isang puwersa na kumikilos sa mga katawan, ngunit bilang isang kurbada ng espasyo at oras sa ilalim ng impluwensya ng masa. Kaya, ang gravity ay hindi isang puwersang pakikipag-ugnayan.

Ano ang epekto ng gravity? Subukan nating ilarawan ito gamit ang isang pagkakatulad.

Isipin ang espasyo bilang isang nababanat na sheet. Kung maglalagay ka ng magaan na bola ng tennis dito, mananatiling patag ang ibabaw. Ngunit kung maglalagay ka ng mabigat na timbang sa tabi ng bola, ito ay magtutulak ng isang butas sa ibabaw, at ang bola ay magsisimulang gumulong patungo sa malaki at mabigat na timbang. Ito ay "gravity".

Siya nga pala! Para sa aming mga mambabasa mayroon na ngayong 10% na diskwento sa

Pagtuklas ng gravitational waves

Ang mga gravitational wave ay hinulaan ni Albert Einstein noong 1916, ngunit natuklasan lamang ang mga ito makalipas ang isang daang taon, noong 2015.

Ano ang gravitational waves? Gumuhit ulit tayo ng pagkakatulad. Kung magtapon ka ng isang bato sa kalmadong tubig, ang mga bilog ay pupunta sa ibabaw ng tubig mula sa lugar ng pagkahulog nito. Ang mga gravitational wave ay ang parehong ripples, perturbations. Hindi lamang sa tubig, ngunit sa mundo space-time.

Sa halip na tubig - space-time, at sa halip na bato, sabihin nating, isang black hole. Ang anumang pinabilis na paggalaw ng masa ay bumubuo ng isang gravitational wave. Kung ang mga katawan ay nasa isang estado ng libreng pagkahulog, ang distansya sa pagitan ng mga ito ay magbabago kapag dumaan ang isang gravitational wave.

Dahil ang gravity ay isang napakahinang puwersa, ang pagtuklas ng mga gravitational wave ay nauugnay sa malalaking teknikal na kahirapan. Ginawang posible ng mga makabagong teknolohiya na tuklasin ang pagsabog ng mga gravitational wave mula lamang sa napakalaking pinagmumulan.

Ang isang angkop na kaganapan para sa pagrehistro ng isang gravitational wave ay ang pagsasanib ng mga black hole. Sa kasamaang palad o sa kabutihang-palad, ito ay bihirang mangyari. Gayunpaman, nagawa ng mga siyentipiko na magrehistro ng isang alon na literal na gumulong sa espasyo ng Uniberso.

Upang magrehistro ng mga gravitational wave, isang detektor na may diameter na 4 na kilometro ang itinayo. Sa panahon ng pagpasa ng alon, ang mga oscillations ng mga salamin sa mga suspensyon sa vacuum at ang interference ng liwanag na sumasalamin mula sa kanila ay naitala.

Kinumpirma ng mga gravitational wave ang bisa ng pangkalahatang relativity.

Gravity at elementarya na mga particle

Sa Karaniwang Modelo, may pananagutan ang ilang elementarya na particle para sa bawat pakikipag-ugnayan. Masasabi nating ang mga particle ay mga carrier ng mga pakikipag-ugnayan.

Ang graviton ay responsable para sa gravity - isang hypothetical massless particle na may enerhiya. Sa pamamagitan ng paraan, sa aming hiwalay na materyal, magbasa nang higit pa tungkol sa Higgs boson at iba pang elementarya na mga particle na gumawa ng maraming ingay.

Sa wakas, narito ang ilang mga kagiliw-giliw na katotohanan tungkol sa gravity.

10 katotohanan tungkol sa grabidad

1. Upang mapagtagumpayan ang puwersa ng gravity ng Earth, ang katawan ay dapat magkaroon ng bilis na katumbas ng 7.91 km / s. Ito ang unang cosmic speed. Ito ay sapat na para sa isang katawan (halimbawa, isang space probe) upang lumipat sa orbit sa paligid ng planeta.
2. Upang makatakas mula sa gravitational field ng Earth, ang isang spacecraft ay dapat na may bilis na hindi bababa sa 11.2 km/s. Ito ang pangalawang bilis ng espasyo.
3. Ang mga bagay na may pinakamalakas na gravity ay mga black hole. Ang kanilang gravity ay napakalakas na kahit na sila ay nakakaakit ng liwanag (photon).
4. Hindi mo mahahanap ang puwersa ng grabidad sa anumang equation ng quantum mechanics. Ang katotohanan ay kapag sinubukan mong isama ang gravity sa mga equation, nawawala ang kanilang kaugnayan. Ito ay isa sa pinakamahalagang problema sa modernong pisika.
5. Ang salitang gravity ay nagmula sa Latin na "gravis", na nangangahulugang "mabigat".
6. Kung mas malaki ang bagay, mas malakas ang gravity. Kung ang isang tao na tumitimbang ng 60 kilo sa Earth ay tumitimbang sa Jupiter, ang mga kaliskis ay magpapakita ng 142 kilo.
7. Sinusubukan ng mga siyentipiko ng NASA na bumuo ng isang gravitational beam na magpapahintulot sa mga bagay na ilipat nang walang contact, na madaig ang puwersa ng gravity.
8. Ang mga astronaut sa orbit ay nakakaranas din ng gravity. Mas partikular, microgravity. Tila babagsak silang walang katapusan kasama ang barkong kinaroroonan nila.
9. Ang gravity ay palaging umaakit at hindi kailanman nagtataboy.
10. Ang black hole na kasing laki ng bola ng tennis ay humihila ng mga bagay na may parehong puwersa gaya ng ating planeta.

Ngayon alam mo na ang kahulugan ng gravity at masasabi mo kung anong formula ang ginagamit sa pagkalkula ng puwersa ng pagkahumaling. Kung ang granite ng agham ay pinipigilan ka nang mas mahirap kaysa sa gravity, makipag-ugnayan sa aming serbisyo ng mag-aaral. Tutulungan ka naming matuto nang madali sa ilalim ng pinakamabibigat na workload!

Mula noong sinaunang panahon, iniisip ng sangkatauhan kung paano gumagana ang mundo sa ating paligid. Bakit tumutubo ang damo, bakit ang Araw ay sumisikat, bakit hindi tayo makakalipad... Ang huli, pala, ay palaging may partikular na interes sa mga tao. Ngayon alam na natin na ang dahilan ng lahat ay gravity. Ano ito, at kung bakit napakahalaga ng hindi pangkaraniwang bagay na ito sa sukat ng Uniberso, isasaalang-alang natin ngayon.

Panimula

Natuklasan ng mga siyentipiko na ang lahat ng malalaking katawan ay nakakaranas ng kapwa pagkahumaling sa isa't isa. Kasunod nito, napag-alaman na ang mahiwagang puwersang ito ay tumutukoy din sa paggalaw ng mga celestial na katawan sa kanilang patuloy na mga orbit. Ang parehong teorya ng gravity ay binuo ng isang henyo na ang mga hypotheses ay paunang natukoy ang pag-unlad ng physics para sa maraming mga siglo na darating. Binuo at ipinagpatuloy (kahit na sa isang ganap na naiibang direksyon) ang pagtuturong ito ay si Albert Einstein - isa sa mga pinakadakilang kaisipan noong nakaraang siglo.

Sa loob ng maraming siglo, napagmasdan ng mga siyentipiko ang gravity, sinusubukang maunawaan at sukatin ito. Sa wakas, sa nakalipas na ilang dekada, kahit na ang gayong kababalaghan bilang gravity ay inilagay sa paglilingkod sa sangkatauhan (sa isang tiyak na kahulugan, siyempre). Ano ito, ano ang kahulugan ng terminong pinag-uusapan sa modernong agham?

siyentipikong kahulugan

Kung pag-aaralan mo ang mga gawa ng mga sinaunang palaisip, malalaman mo na ang salitang Latin na "gravitas" ay nangangahulugang "gravity", "attraction". Ngayon, tinatawag ng mga siyentipiko ang unibersal at patuloy na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga materyal na katawan. Kung ang puwersang ito ay medyo mahina at kumikilos lamang sa mga bagay na mas mabagal na gumagalaw, kung gayon ang teorya ni Newton ay naaangkop sa kanila. Kung ang kabaligtaran ay ang kaso, ang mga konklusyon ni Einstein ay dapat gamitin.

Magpareserba tayo kaagad: sa kasalukuyan, ang mismong likas na katangian ng gravity ay hindi pa ganap na pinag-aralan sa prinsipyo. Kung ano ito, hindi pa rin natin lubos na naiintindihan.

Mga Teorya ni Newton at Einstein

Ayon sa klasikal na pagtuturo ni Isaac Newton, ang lahat ng mga katawan ay naaakit sa isa't isa na may puwersa na direktang proporsyonal sa kanilang masa, inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya na nasa pagitan nila. Si Einstein, sa kabilang banda, ay nagtalo na ang gravity sa pagitan ng mga bagay ay nagpapakita ng sarili sa kaso ng curvature ng espasyo at oras (at ang curvature ng space ay posible lamang kung mayroong matter sa loob nito).

Napakalalim ng ideyang ito, ngunit pinatutunayan ng modernong pananaliksik na ito ay medyo hindi tumpak. Ngayon ay pinaniniwalaan na ang gravity sa kalawakan ay yumuko lamang sa espasyo: ang oras ay maaaring pabagalin at kahit na huminto, ngunit ang katotohanan ng pagbabago ng hugis ng pansamantalang bagay ay hindi pa theoretically nakumpirma. Samakatuwid, ang klasikal na Einstein equation ay hindi man lang nagbibigay ng pagkakataon na ang espasyo ay patuloy na makakaimpluwensya sa bagay at sa umuusbong na magnetic field.

Sa isang mas malaking lawak, ang batas ng grabidad (unibersal na grabitasyon) ay kilala, ang matematikal na pagpapahayag na kung saan ay tiyak na pag-aari ni Newton:

\[ F = γ \frac[-1.2](m_1 m_2)(r^2) \]

Sa ilalim ng γ ay nauunawaan ang gravitational constant (kung minsan ang simbolo G ay ginagamit), ang halaga nito ay 6.67545 × 10−11 m³ / (kg s²).

Pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elementarya na particle

Ang hindi kapani-paniwalang pagiging kumplikado ng espasyo sa paligid natin ay higit sa lahat dahil sa walang katapusang bilang ng mga elementarya na particle. Mayroon ding iba't ibang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan nila sa mga antas na maaari lamang nating hulaan. Gayunpaman, ang lahat ng mga uri ng pakikipag-ugnayan ng mga elementarya na particle sa kanilang mga sarili ay makabuluhang naiiba sa kanilang lakas.

Ang pinakamakapangyarihan sa lahat ng pwersang kilala natin ay nagbubuklod sa mga bahagi ng atomic nucleus. Upang paghiwalayin ang mga ito, kailangan mong gumastos ng isang tunay na napakalaking halaga ng enerhiya. Tulad ng para sa mga electron, ang mga ito ay "nakatali" sa nucleus lamang ng mga ordinaryong.Upang pigilan ito, kung minsan ang enerhiya na lumilitaw bilang resulta ng pinakakaraniwang kemikal na reaksyon ay sapat na. Ang gravity (kung ano ito, alam mo na) sa variant ng atoms at subatomic particle ay ang pinakamadaling uri ng pakikipag-ugnayan.

Ang gravitational field sa kasong ito ay napakahina na mahirap isipin. Kakatwa, ngunit sila ang "sumusunod" sa paggalaw ng mga celestial na katawan, na kung minsan ay imposibleng isipin ang masa. Ang lahat ng ito ay posible dahil sa dalawang tampok ng gravity, na lalo na binibigkas sa kaso ng malalaking pisikal na katawan:

• Hindi tulad ng mga atomic, ito ay mas kapansin-pansin sa layo mula sa bagay. Kaya, ang gravity ng Earth ay nagpapanatili maging ang Buwan sa kanyang larangan, at ang katulad na puwersa ng Jupiter ay madaling sumusuporta sa mga orbit ng ilang mga satellite nang sabay-sabay, ang masa ng bawat isa ay medyo maihahambing sa Earth!
• Bilang karagdagan, ito ay palaging nagbibigay ng atraksyon sa pagitan ng mga bagay, at sa distansya ang puwersa na ito ay humihina sa mababang bilis.

Ang pagbuo ng isang mas marami o hindi gaanong magkakaugnay na teorya ng grabitasyon ay naganap kamakailan, at tiyak sa batayan ng mga resulta ng mga siglo-lumang mga obserbasyon ng paggalaw ng mga planeta at iba pang mga celestial na katawan. Ang gawain ay lubos na pinadali ng katotohanan na lahat sila ay gumagalaw sa isang vacuum, kung saan walang iba pang posibleng mga pakikipag-ugnayan. Sina Galileo at Kepler, dalawang namumukod-tanging astronomo noong panahong iyon, ay tumulong sa pagbibigay daan para sa mga bagong tuklas sa kanilang pinakamahahalagang obserbasyon.

Ngunit tanging ang dakilang Isaac Newton lamang ang nakalikha ng unang teorya ng gravity at ipahayag ito sa isang representasyong matematikal. Ito ang unang batas ng grabidad, ang representasyong matematikal na ipinakita sa itaas.

Mga konklusyon ni Newton at ilan sa kanyang mga nauna

Hindi tulad ng iba pang mga pisikal na phenomena na umiiral sa mundo sa paligid natin, ang gravity ay nagpapakita ng sarili nito palagi at saanman. Kailangan mong maunawaan na ang terminong "zero gravity", na madalas na matatagpuan sa pseudo-scientific circles, ay lubhang hindi tama: kahit na ang kawalan ng timbang sa kalawakan ay hindi nangangahulugan na ang isang tao o isang spacecraft ay hindi apektado ng pagkahumaling ng ilang napakalaking bagay.

Bilang karagdagan, ang lahat ng mga materyal na katawan ay may isang tiyak na masa, na ipinahayag sa anyo ng isang puwersa na inilapat sa kanila, at isang acceleration na nakuha dahil sa epekto na ito.

Kaya, ang mga puwersa ng gravitational ay proporsyonal sa masa ng mga bagay. Sa bilang, maaari silang ipahayag sa pamamagitan ng pagkuha ng produkto ng masa ng parehong itinuturing na mga katawan. Ang puwersang ito ay mahigpit na sumusunod sa kabaligtaran na pag-asa sa parisukat ng distansya sa pagitan ng mga bagay. Ang lahat ng iba pang mga pakikipag-ugnayan ay lubos na nakadepende sa mga distansya sa pagitan ng dalawang katawan.

Ang misa bilang pundasyon ng teorya

Ang masa ng mga bagay ay naging isang partikular na punto ng pagtatalo kung saan ang buong modernong teorya ng gravity at relativity ni Einstein ay binuo. Kung naaalala mo ang Pangalawa, malamang na alam mo na ang masa ay isang ipinag-uutos na katangian ng anumang pisikal na materyal na katawan. Ipinapakita nito kung paano kikilos ang isang bagay kung lalapatan ito ng puwersa, anuman ang pinagmulan nito.

Dahil ang lahat ng mga katawan (ayon kay Newton) ay bumibilis kapag ang isang panlabas na puwersa ay kumikilos sa kanila, ito ay ang masa na tumutukoy kung gaano kalaki ang acceleration na ito. Tingnan natin ang isang mas malinaw na halimbawa. Isipin ang isang scooter at isang bus: kung ilalapat mo ang eksaktong parehong puwersa sa kanila, maaabot nila ang iba't ibang bilis sa iba't ibang oras. Ang lahat ng ito ay ipinaliwanag ng teorya ng grabidad.

Ano ang kaugnayan ng masa at atraksyon?

Kung pinag-uusapan natin ang gravity, kung gayon ang masa sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay gumaganap ng isang papel na ganap na kabaligtaran sa kung saan ito ay gumaganap na may kaugnayan sa puwersa at acceleration ng isang bagay. Siya mismo ang pangunahing pinagmumulan ng atraksyon. Kung kukuha ka ng dalawang katawan at makita kung anong puwersa ang nakakaakit ng ikatlong bagay, na matatagpuan sa pantay na distansya mula sa unang dalawa, kung gayon ang ratio ng lahat ng pwersa ay magiging katumbas ng ratio ng mga masa ng unang dalawang bagay. Kaya, ang puwersa ng pagkahumaling ay direktang proporsyonal sa masa ng katawan.

Kung isasaalang-alang natin ang Ikatlong Batas ni Newton, makikita natin na eksaktong pareho ang sinasabi niya. Ang puwersa ng grabidad, na kumikilos sa dalawang katawan na matatagpuan sa pantay na distansya mula sa pinagmumulan ng atraksyon, ay direktang nakasalalay sa masa ng mga bagay na ito. Sa pang-araw-araw na buhay, pinag-uusapan natin ang puwersa kung saan ang isang katawan ay naaakit sa ibabaw ng planeta bilang bigat nito.

Isa-isahin natin ang ilang resulta. Kaya, ang masa ay malapit na nauugnay sa acceleration. Kasabay nito, siya ang tumutukoy sa puwersa kung saan ang gravity ay kikilos sa katawan.

Mga tampok ng acceleration ng mga katawan sa isang gravitational field

Ang kamangha-manghang duality na ito ang dahilan kung bakit, sa parehong gravitational field, ang acceleration ng ganap na magkakaibang mga bagay ay magiging pantay. Ipagpalagay na mayroon tayong dalawang katawan. Magtalaga tayo ng mass z sa isa sa kanila, at Z sa isa pa. Ang parehong bagay ay ibinagsak sa lupa, kung saan malayang nahuhulog ang mga ito.

Paano tinutukoy ang ratio ng mga puwersa ng pagkahumaling? Ito ay ipinapakita ng pinakasimpleng mathematical formula - z / Z. Iyon lang ang acceleration na natatanggap nila bilang resulta ng puwersa ng grabidad, ay magiging eksaktong pareho. Sa madaling salita, ang acceleration na mayroon ang isang katawan sa isang gravitational field ay hindi nakadepende sa anumang paraan sa mga katangian nito.

Ano ang nakasalalay sa acceleration sa inilarawang kaso?

Ito ay nakasalalay lamang (!) sa masa ng mga bagay na lumikha ng patlang na ito, pati na rin sa kanilang spatial na posisyon. Ang dalawahang papel ng masa at ang pantay na acceleration ng iba't ibang mga katawan sa isang gravitational field ay natuklasan nang medyo mahabang panahon. Ang mga phenomena na ito ay nakatanggap ng sumusunod na pangalan: "Principle of equivalence". Ang terminong ito ay muling binibigyang diin na ang acceleration at inertia ay kadalasang katumbas (sa isang tiyak na lawak, siyempre).

Sa kahalagahan ni G

Mula sa kursong pisika ng paaralan, natatandaan natin na ang acceleration ng free fall sa ibabaw ng ating planeta (Earth's gravity) ay 10 m / s² (9.8 siyempre, ngunit ang halagang ito ay ginagamit para sa kadalian ng pagkalkula). Kaya, kung ang paglaban ng hangin ay hindi isinasaalang-alang (sa isang makabuluhang taas na may isang maliit na distansya ng pagkahulog), kung gayon ang epekto ay makukuha kapag ang katawan ay nakakuha ng isang acceleration increment ng 10 m / s. bawat segundo. Kaya, ang isang libro na nahulog mula sa ikalawang palapag ng isang bahay ay lilipat sa bilis na 30-40 m/sec sa pagtatapos ng paglipad nito. Sa madaling salita, ang 10 m/s ay ang "bilis" ng gravity sa loob ng Earth.

Ang acceleration dahil sa gravity sa pisikal na panitikan ay tinutukoy ng titik na "g". Dahil ang hugis ng Earth sa isang tiyak na lawak ay mas katulad ng isang tangerine kaysa sa isang globo, ang halaga ng dami na ito ay malayo sa pagiging pareho sa lahat ng mga rehiyon nito. Kaya, sa mga poste, ang acceleration ay mas mataas, at sa mga tuktok ng matataas na bundok ito ay nagiging mas mababa.

Maging sa industriya ng pagmimina, may mahalagang papel ang gravity. Ang pisika ng hindi pangkaraniwang bagay na ito kung minsan ay nakakatipid ng maraming oras. Kaya, ang mga geologist ay lalo na interesado sa perpektong tumpak na pagpapasiya ng g, dahil pinapayagan nito ang paggalugad at paghahanap ng mga deposito ng mineral na may pambihirang katumpakan. Sa pamamagitan ng paraan, ano ang hitsura ng gravity formula, kung saan ang halaga na aming isinasaalang-alang ay gumaganap ng isang mahalagang papel? Narito siya:

Tandaan! Sa kasong ito, ang gravitational formula ay nangangahulugan ng G ang "gravitational constant", ang halaga kung saan naibigay na natin sa itaas.

Sa isang pagkakataon, binalangkas ni Newton ang mga prinsipyo sa itaas. Siya ay ganap na naunawaan ang parehong pagkakaisa at pagiging pangkalahatan, ngunit hindi niya mailarawan ang lahat ng aspeto ng hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang karangalang ito ay nahulog kay Albert Einstein, na nakapagpaliwanag din sa prinsipyo ng pagkakapantay-pantay. Ito ay sa kanya na ang sangkatauhan ay may utang ng isang modernong pag-unawa sa mismong kalikasan ng space-time continuum.

Teorya ng relativity, mga gawa ni Albert Einstein

Sa panahon ni Isaac Newton, pinaniniwalaan na ang mga reference point ay maaaring kinakatawan bilang isang uri ng matibay na "mga rod", sa tulong kung saan ang posisyon ng katawan sa spatial coordinate system ay itinatag. Kasabay nito, ipinapalagay na ang lahat ng mga tagamasid na nagmamarka sa mga coordinate na ito ay nasa isang solong espasyo ng oras. Sa mga taong iyon, ang probisyong ito ay itinuturing na napakalinaw na walang mga pagtatangka na ginawa upang hamunin o dagdagan ito. At ito ay naiintindihan, dahil sa loob ng ating planeta ay walang mga paglihis sa panuntunang ito.

Pinatunayan ni Einstein na ang katumpakan ng pagsukat ay magiging talagang makabuluhan kung ang hypothetical na orasan ay gumagalaw nang mas mabagal kaysa sa bilis ng liwanag. Sa madaling salita, kung ang isang tagamasid, na gumagalaw nang mas mabagal kaysa sa bilis ng liwanag, ay sumusunod sa dalawang kaganapan, kung gayon ang mga ito ay mangyayari para sa kanya sa parehong oras. Alinsunod dito, para sa pangalawang tagamasid? ang bilis ng kung saan ay pareho o higit pa, ang mga kaganapan ay maaaring mangyari sa iba't ibang oras.

Ngunit paano nauugnay ang puwersa ng grabidad sa teorya ng relativity? Tuklasin natin ang isyung ito nang detalyado.

Relasyon sa pagitan ng relativity at gravitational forces

Sa mga nagdaang taon, isang malaking bilang ng mga pagtuklas sa larangan ng mga subatomic na particle ang nagawa. Lumalakas ang paniniwala na malapit na nating mahanap ang panghuling butil, kung saan hindi maaaring hatiin ang ating mundo. Ang higit na iginigiit ay ang pangangailangang alamin nang eksakto kung paano naaapektuhan ang pinakamaliit na "mga ladrilyo" ng ating uniberso ng mga pangunahing puwersang iyon na natuklasan noong nakaraang siglo, o mas maaga pa. Ito ay lalong nakakadismaya na ang mismong kalikasan ng grabidad ay hindi pa naipaliwanag.

Iyon ang dahilan kung bakit, pagkatapos ni Einstein, na nagtatag ng "kawalan ng kakayahan" ng mga klasikal na mekanika ng Newtonian sa lugar na isinasaalang-alang, ang mga mananaliksik ay nakatuon sa isang kumpletong muling pag-iisip ng data na nakuha nang mas maaga. Sa maraming paraan, ang gravity mismo ay sumailalim sa isang rebisyon. Ano ito sa antas ng mga subatomic na particle? Mayroon ba itong anumang kahulugan sa kamangha-manghang multidimensional na mundong ito?

Isang simpleng solusyon?

Sa una, ipinapalagay ng marami na ang pagkakaiba sa pagitan ng gravity ni Newton at ng teorya ng relativity ay maaaring maipaliwanag nang simple sa pamamagitan ng pagguhit ng mga pagkakatulad mula sa larangan ng electrodynamics. Maaaring ipagpalagay na ang gravitational field ay nagpapalaganap tulad ng isang magnetic, pagkatapos nito ay maaaring ideklarang isang "tagapamagitan" sa mga pakikipag-ugnayan ng mga celestial body, na nagpapaliwanag ng maraming hindi pagkakapare-pareho sa pagitan ng luma at ng bagong teorya. Ang katotohanan ay ang mga kamag-anak na bilis ng pagpapalaganap ng mga puwersa na isinasaalang-alang ay magiging mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag. Kaya paano nauugnay ang gravity at oras?

Sa prinsipyo, si Einstein mismo ay halos nagtagumpay sa pagbuo ng isang relativistikong teorya batay sa mga ganoong pananaw, isang pangyayari lamang ang pumigil sa kanyang intensyon. Wala sa mga siyentipiko noong panahong iyon ang may anumang impormasyon na maaaring makatulong na matukoy ang "bilis" ng grabidad. Ngunit mayroong maraming impormasyon na may kaugnayan sa mga paggalaw ng malalaking masa. Gaya ng nalalaman, sila lamang ang karaniwang kinikilalang pinagmumulan ng malalakas na larangan ng gravitational.

Ang mataas na bilis ay malakas na nakakaapekto sa masa ng mga katawan, at ito ay hindi katulad ng pakikipag-ugnayan ng bilis at singil. Kung mas mataas ang bilis, mas malaki ang masa ng katawan. Ang problema ay ang huling halaga ay awtomatikong magiging walang katapusan sa kaso ng paggalaw sa bilis ng liwanag o mas mataas. Samakatuwid, napagpasyahan ni Einstein na walang gravitational, ngunit isang tensor field, para sa paglalarawan kung saan marami pang mga variable ang dapat gamitin.

Ang kanyang mga tagasunod ay dumating sa konklusyon na ang gravity at oras ay halos walang kaugnayan. Ang katotohanan ay ang tensor field na ito mismo ay maaaring kumilos sa espasyo, ngunit hindi ito nakakaimpluwensya sa oras. Gayunpaman, ang makinang na modernong pisiko na si Stephen Hawking ay may ibang pananaw. Ngunit iyon ay isang ganap na naiibang kuwento ...

Ang puwersa ng gravitational ay ang puwersa kung saan ang mga katawan ng isang tiyak na masa ay naaakit sa isa't isa, na matatagpuan sa isang tiyak na distansya mula sa bawat isa.

Ang Ingles na siyentipiko na si Isaac Newton noong 1867 ay natuklasan ang batas ng unibersal na grabitasyon. Ito ay isa sa mga pangunahing batas ng mekanika. Ang diwa ng batas na ito ay ang mga sumusunod:anumang dalawang materyal na particle ay naaakit sa isa't isa na may puwersa na direktang proporsyonal sa produkto ng kanilang masa at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila.

Ang puwersa ng pagkahumaling ay ang unang puwersa na naramdaman ng isang tao. Ito ang puwersa kung saan kumikilos ang Earth sa lahat ng mga katawan na matatagpuan sa ibabaw nito. At nararamdaman ng sinumang tao ang puwersang ito bilang kanyang sariling timbang.

Batas ng grabidad

Mayroong isang alamat na natuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon nang hindi sinasadya, naglalakad sa gabi sa hardin ng kanyang mga magulang. Ang mga taong malikhain ay patuloy na naghahanap, at ang mga natuklasang siyentipiko ay hindi agad na pananaw, ngunit ang bunga ng pangmatagalang gawaing pangkaisipan. Nakaupo sa ilalim ng puno ng mansanas, nag-iisip si Newton ng isa pang ideya, at biglang may nahulog na mansanas sa kanyang ulo. Malinaw kay Newton na nahulog ang mansanas bilang resulta ng gravity ng Earth. "Ngunit bakit hindi bumabagsak ang buwan sa Earth? naisip niya. "Nangangahulugan ito na may ibang puwersa na kumikilos dito, pinapanatili ito sa orbit." Ganito ang sikat batas ng grabidad.

Ang mga siyentipiko na dati nang nag-aral ng pag-ikot ng mga celestial body ay naniniwala na ang mga celestial body ay sumusunod sa ilang ganap na magkakaibang batas. Iyon ay, ipinapalagay na mayroong ganap na magkakaibang mga batas ng pang-akit sa ibabaw ng Earth at sa kalawakan.

Pinagsama ni Newton ang mga dapat na uri ng gravity. Sa pagsusuri sa mga batas ni Kepler na naglalarawan sa paggalaw ng mga planeta, napag-isipan niya na ang puwersa ng pagkahumaling ay lumitaw sa pagitan ng anumang mga katawan. Iyon ay, kapwa ang mansanas na nahulog sa hardin at ang mga planeta sa kalawakan ay apektado ng mga puwersa na sumusunod sa parehong batas - ang batas ng unibersal na grabitasyon.

Nalaman ni Newton na gumagana lamang ang mga batas ni Kepler kung mayroong kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng mga planeta. At ang puwersang ito ay direktang proporsyonal sa masa ng mga planeta at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila.

Ang puwersa ng pagkahumaling ay kinakalkula ng formula F=G m 1 m 2 / r 2

m 1 ay ang masa ng unang katawan;

m2ay ang masa ng pangalawang katawan;

r ay ang distansya sa pagitan ng mga katawan;

G ay ang koepisyent ng proporsyonalidad, na tinatawag na pare-pareho ang gravitational o pare-pareho ang gravitational.

Ang halaga nito ay natukoy sa eksperimento. G\u003d 6.67 10 -11 Nm 2 / kg 2

Kung ang dalawang materyal na punto na may mass na katumbas ng isang yunit ng masa ay nasa layo na katumbas ng isang yunit ng distansya, kung gayon sila ay naaakit ng isang puwersa na katumbas ng G.

Ang mga puwersa ng pagkahumaling ay ang mga puwersa ng gravitational. Tinatawag din sila grabidad. Ang mga ito ay napapailalim sa batas ng unibersal na grabitasyon at lumilitaw sa lahat ng dako, dahil ang lahat ng mga katawan ay may masa.

Ang lakas ng grabidad

Ang puwersa ng gravitational na malapit sa ibabaw ng Earth ay ang puwersa kung saan ang lahat ng mga katawan ay naaakit sa Earth. tawag nila sa kanya grabidad. Ito ay itinuturing na pare-pareho kung ang distansya ng katawan mula sa ibabaw ng Earth ay maliit kumpara sa radius ng Earth.

Dahil ang gravity, na siyang gravitational force, ay nakasalalay sa masa at radius ng planeta, ito ay magiging iba sa iba't ibang mga planeta. Dahil ang radius ng Buwan ay mas mababa kaysa sa radius ng Earth, kung gayon ang puwersa ng pagkahumaling sa Buwan ay mas mababa kaysa sa Earth ng 6 na beses. At sa Jupiter, sa kabaligtaran, ang gravity ay 2.4 beses na mas malaki kaysa sa gravity sa Earth. Ngunit ang bigat ng katawan ay nananatiling pare-pareho, saan man ito sukatin.

Maraming tao ang nalilito sa kahulugan ng timbang at gravity, sa paniniwalang ang gravity ay palaging katumbas ng timbang. Pero hindi pala.

Ang puwersa kung saan pinindot ng katawan ang suporta o iniunat ang suspensyon, ito ang bigat. Kung ang suporta o suspensyon ay tinanggal, ang katawan ay magsisimulang mahulog sa pagbilis ng libreng pagkahulog sa ilalim ng pagkilos ng grabidad. Ang puwersa ng grabidad ay proporsyonal sa masa ng katawan. Ito ay kinakalkula ayon sa formulaF= m g , saan m- bigat ng katawan, g- acceleration of gravity.

Maaaring magbago ang timbang ng katawan, at kung minsan ay tuluyang mawawala. Isipin na nasa elevator kami sa pinakataas na palapag. Sulit ang elevator. Sa sandaling ito, ang ating timbang P at ang puwersa ng gravity F, kung saan hinihila tayo ng Earth, ay pantay. Ngunit sa lalong madaling ang elevator ay nagsimulang gumalaw pababa sa pagbilis ngunit , hindi na pantay ang timbang at gravity. Ayon sa pangalawang batas ni Newtonmg+ P = ma . P \u003d m g -ma.

Makikita sa formula na nabawasan ang ating timbang habang tayo ay bumababa.

Sa sandaling bumilis ang elevator at nagsimulang gumalaw nang walang acceleration, ang ating timbang ay muling katumbas ng gravity. At nang magsimulang bumagal ang takbo ng elevator, bumilis ang takbo nito ngunit naging negatibo at tumaas ang timbang. May overload.

At kung ang katawan ay gumagalaw pababa kasama ang pagbilis ng libreng pagkahulog, ang timbang ay ganap na magiging katumbas ng zero.

Sa a=g R=mg-ma= mg - mg=0

Ito ay isang estado ng kawalan ng timbang.

Kaya, nang walang pagbubukod, lahat ng materyal na katawan sa Uniberso ay sumusunod sa batas ng unibersal na grabitasyon. At ang mga planeta sa paligid ng Araw, at lahat ng mga katawan na malapit sa ibabaw ng Earth.

Ang bawat tao sa kanyang buhay ay nakatagpo ng konseptong ito nang higit sa isang beses, dahil ang gravity ay ang batayan ng hindi lamang modernong pisika, kundi pati na rin ng ilang iba pang mga kaugnay na agham.

Maraming mga siyentipiko ang nag-aaral ng atraksyon ng mga katawan mula noong sinaunang panahon, ngunit ang pangunahing pagtuklas ay iniuugnay kay Newton at inilarawan bilang isang kuwento na kilala sa lahat na may prutas na nahulog sa kanyang ulo.

Ano ang gravity sa simpleng salita

Ang gravity ay ang atraksyon sa pagitan ng ilang bagay sa buong uniberso. Ang likas na katangian ng kababalaghan ay naiiba, dahil ito ay tinutukoy ng masa ng bawat isa sa kanila at ang haba sa pagitan, iyon ay, ang distansya.

Ang teorya ni Newton ay batay sa katotohanan na ang mga bumabagsak na prutas at ang satellite ng ating planeta ay apektado ng parehong puwersa - pagkahumaling sa Earth. At ang satellite ay hindi nahulog sa makalupang kalawakan nang tumpak dahil sa masa at distansya nito.

Gravity field

Ang gravitational field ay isang espasyo kung saan nakikipag-ugnayan ang mga katawan ayon sa mga batas ng pagkahumaling.

Ang teorya ng relativity ni Einstein ay naglalarawan sa larangan bilang isang tiyak na pag-aari ng oras at espasyo, na kung saan ay katangiang ipinakikita kapag lumitaw ang mga pisikal na bagay.

alon ng gravity

Ito ay isang tiyak na uri ng pagbabago sa mga patlang na nabuo bilang isang resulta ng radiation mula sa gumagalaw na mga bagay. Humiwalay sila sa paksa at nagpapalaganap sa isang epekto ng alon.

Mga teorya ng grabidad

Ang klasikal na teorya ay Newtonian. Gayunpaman, hindi ito perpekto at kasunod na lumitaw ang mga alternatibong opsyon.

Kabilang dito ang:

• mga teoryang panukat;
• hindi panukat;
• vector;
• Le Sage, na unang inilarawan ang mga yugto;
• quantum gravity.

Ngayon, mayroong ilang dosenang iba't ibang mga teorya, na ang lahat ay maaaring umakma sa isa't isa o isaalang-alang ang mga phenomena mula sa kabilang panig.

Ito ay nagkakahalaga ng pagpuna: wala pang perpektong solusyon, ngunit ang patuloy na mga pag-unlad ay nagbubukas ng higit pang mga sagot tungkol sa pang-akit ng mga katawan.

Ang puwersa ng gravity attraction

Ang pangunahing pagkalkula ay ang mga sumusunod - ang puwersa ng grabidad ay proporsyonal sa pagpaparami ng mass ng katawan ng isa pa, sa pagitan ng kung saan ito ay tinutukoy. Ang pormula na ito ay ipinahayag din bilang mga sumusunod: ang puwersa ay inversely proportional sa distansya sa pagitan ng mga bagay na squared.

Ang gravitational field ay potensyal, na nangangahulugan na ang kinetic energy ay natipid. Pinapasimple ng katotohanang ito ang solusyon ng mga problema kung saan nasusukat ang puwersa ng pagkahumaling.

Gravity sa kalawakan

Sa kabila ng maling akala ng marami, may gravity sa kalawakan. Ito ay mas mababa kaysa sa Earth, ngunit naroroon pa rin.

Tulad ng para sa mga astronaut, na sa unang tingin ay lumilipad, sila ay talagang nasa isang estado ng mabagal na pagkahulog. Sa paningin, tila hindi sila naaakit ng anuman, ngunit sa pagsasanay ay nakakaranas sila ng grabidad.

Ang lakas ng pagkahumaling ay nakasalalay sa distansya, ngunit gaano man kalaki ang distansya sa pagitan ng mga bagay, patuloy silang maaabot sa isa't isa. Hindi kailanman magiging zero ang atraksyon sa isa't isa.

Gravity sa solar system

Sa solar system, hindi lamang ang Earth ang may gravity. Ang mga planeta, gayundin ang Araw, ay umaakit ng mga bagay patungo sa kanila.

Dahil ang puwersa ay tinutukoy ng masa ng bagay, ang Araw ang may pinakamataas na halaga. Halimbawa, kung ang ating planeta ay may isang tagapagpahiwatig na katumbas ng isa, kung gayon ang tagapagpahiwatig ng luminary ay halos katumbas ng dalawampu't walo.

Ang susunod, pagkatapos ng Araw, sa gravity ay Jupiter, kaya ang puwersa ng pagkahumaling nito ay tatlong beses na mas mataas kaysa sa Earth. Ang Pluto ay may pinakamaliit na parameter.

Para sa kalinawan, tukuyin natin ito tulad nito, sa teorya, sa Araw, ang isang karaniwang tao ay tumitimbang ng halos dalawang tonelada, ngunit sa pinakamaliit na planeta sa ating sistema - apat na kilo lamang.

Ano ang tumutukoy sa gravity ng planeta

Ang gravitational pull, tulad ng nabanggit na sa itaas, ay ang kapangyarihan kung saan hinihila ng planeta ang mga bagay na matatagpuan sa ibabaw nito patungo sa sarili nito.

Ang puwersa ng pagkahumaling ay nakasalalay sa gravity ng bagay, ang planeta mismo at ang distansya sa pagitan nila. Kung maraming kilometro, mababa ang gravity, ngunit pinapanatili pa rin nitong konektado ang mga bagay.

Ilang mahalaga at kamangha-manghang aspeto na nauugnay sa gravity at mga katangian nito na dapat ipaliwanag sa isang bata:

1. Ang kababalaghan ay umaakit sa lahat, ngunit hindi kailanman nagtataboy - ito ay nakikilala ito mula sa iba pang mga pisikal na phenomena.
2. Walang zero indicator. Imposibleng gayahin ang isang sitwasyon kung saan ang presyon ay hindi kumikilos, iyon ay, ang gravity ay hindi gumagana.
3. Ang Earth ay bumabagsak sa isang average na bilis na 11.2 kilometro bawat segundo, na umaabot sa bilis na ito, maaari mong iwanan nang maayos ang atraksyon ng planeta.
4. Ang katotohanan ng pagkakaroon ng mga gravitational wave ay hindi napatunayang siyentipiko, ito ay isang hula lamang. Kung sakaling makita ang mga ito, maraming misteryo ng kosmos na may kaugnayan sa pakikipag-ugnayan ng mga katawan ang mabubunyag sa sangkatauhan.

Ayon sa teorya ng pangunahing relativity ng isang siyentipiko tulad ni Einstein, ang gravity ay isang kurbada ng mga pangunahing parameter ng pagkakaroon ng materyal na mundo, na siyang batayan ng uniberso.

Ang gravity ay ang magkaparehong atraksyon ng dalawang bagay. Ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ay nakasalalay sa gravity ng mga katawan at ang distansya sa pagitan nila. Sa ngayon, hindi lahat ng mga lihim ng hindi pangkaraniwang bagay ay naihayag, ngunit ngayon mayroong ilang dosenang mga teorya na naglalarawan sa konsepto at mga katangian nito.

Ang pagiging kumplikado ng mga pinag-aralan na bagay ay nakakaapekto sa oras ng pag-aaral. Sa karamihan ng mga kaso, ang pag-asa ng masa at distansya ay kinuha lamang.

Nakatira kami sa Earth, gumagalaw kami sa ibabaw nito, na parang nasa gilid ng ilang mabatong bangin na tumataas sa itaas ng isang napakalalim na kailaliman. Tayo ay pinananatili sa gilid na ito ng kalaliman sa pamamagitan lamang ng kung ano ang nakakaapekto sa atin. gravity ng lupa; hindi tayo nahuhulog mula sa ibabaw ng lupa dahil lamang sa mayroon tayo, gaya ng sinasabi nila, ng ilang tiyak na bigat. Agad tayong lilipad sa “cliff” na ito at mabilis na lilipad sa kailaliman ng kalawakan kung ang puwersa ng grabidad ng ating planeta ay biglang tumigil sa pagkilos. Kami ay walang katapusang nagmamadali sa kailaliman ng kalawakan ng mundo, na hindi alam ang pataas o pababa.

Ang paggalaw ng lupa

Ang kanyang paggalaw sa lupa tayo rin ay may utang na loob sa gravity. Nilalakad natin ang Earth at patuloy na nalalampasan ang paglaban ng puwersang ito, nararamdaman ang pagkilos nito, tulad ng ilang mabigat na pasan sa ating mga paa. Ang "load" na ito ay lalo na nararamdaman kapag umaakyat sa isang bundok, kapag kailangan mong kaladkarin ito, tulad ng isang uri ng mabibigat na pabigat na nakasabit sa iyong mga paa. Ito ay hindi gaanong nakakaapekto kapag bumababa sa bundok, na pinipilit kaming pabilisin ang aming mga hakbang. Pagtagumpayan ang puwersa ng grabidad kapag gumagalaw sa Earth. Ang mga direksyong ito - "pataas" at "pababa" - ay ipinahiwatig lamang sa atin ng gravity. Sa lahat ng mga punto sa ibabaw ng mundo, ito ay nakadirekta halos sa gitna ng Earth. Samakatuwid, ang mga konsepto ng "ibaba" at "itaas" ay magkasalungat sa dyametro para sa tinatawag na mga antipode, ibig sabihin, ang mga taong naninirahan sa magkasalungat na bahagi ng ibabaw ng Earth. Halimbawa, ang direksyon na para sa mga nakatira sa Moscow ay nagpapakita ng "pababa", para sa mga naninirahan sa Tierra del Fuego ay nagpapakita ng "pataas". Ang mga direksyon na nagpapakita ng "pababa" para sa mga tao sa poste at sa ekwador ay gumawa ng tamang anggulo; sila ay patayo sa isa't isa. Sa labas ng Earth, kapag lumalayo dito, bumababa ang puwersa ng gravity, dahil bumababa ang puwersa ng pagkahumaling (ang puwersa ng pagkahumaling ng Earth, tulad ng iba pang katawan ng mundo, ay umaabot nang walang katiyakan sa kalawakan) at tumataas ang puwersa ng sentripugal. , na nagpapababa sa puwersa ng grabidad. Samakatuwid, kung mas mataas ang pag-angat natin ng ilang load, halimbawa, sa isang lobo, mas mababa ang bigat ng load na ito.

Ang sentripugal na puwersa ng Earth

Dahil sa diurnal rotation, sentripugal na puwersa ng lupa. Ang puwersang ito ay kumikilos saanman sa ibabaw ng Earth sa isang direksyon na patayo sa axis ng lupa at malayo dito. Sentripugal na puwersa maliit kumpara sa grabidad. Sa ekwador, naabot nito ang pinakamalaking halaga nito. Ngunit kahit dito, ayon sa mga kalkulasyon ni Newton, ang puwersang sentripugal ay 1/289 lamang ng puwersa ng pagkahumaling. Ang mas malayo sa hilaga mula sa ekwador, ang mas kaunting puwersang sentripugal. Sa mismong poste ito ay zero.
Ang pagkilos ng sentripugal na puwersa ng Earth. Sa ilang taas puwersang sentripugal ay tataas nang labis na ito ay magiging katumbas ng puwersa ng pagkahumaling, at ang puwersa ng grabidad ay unang magiging katumbas ng zero, at pagkatapos, sa pagtaas ng distansya mula sa Earth, ito ay kukuha ng negatibong halaga at patuloy na tataas, na itinuro. sa kabaligtaran ng direksyon na may paggalang sa Earth.

Ang lakas ng grabidad

Ang resultang puwersa ng atraksyon ng Earth at ang puwersang sentripugal ay tinatawag grabidad. Ang puwersa ng gravity sa lahat ng mga punto sa ibabaw ng mundo ay magiging pareho kung ang ating perpektong tumpak at regular na bola, kung ang masa nito ay pareho ang density sa lahat ng dako, at, sa wakas, kung walang araw-araw na pag-ikot sa paligid ng axis. Ngunit, dahil ang ating Daigdig ay hindi isang regular na bola, ay hindi binubuo sa lahat ng bahagi ng mga bato na may parehong density at umiikot sa lahat ng oras, kung gayon, samakatuwid, gravity sa bawat punto sa ibabaw ng lupa ay bahagyang naiiba. Samakatuwid, sa bawat punto sa ibabaw ng lupa ang magnitude ng gravity ay depende sa magnitude ng centrifugal force, na binabawasan ang puwersa ng pagkahumaling, sa density ng mga bato sa lupa at ang distansya mula sa gitna ng lupa. Kung mas malaki ang distansyang ito, mas mababa ang gravity. Ang radii ng Daigdig, na sa isang dulo, kumbaga, ay nakasalalay sa ekwador ng daigdig, ang pinakamalaki. Ang radii na may punto ng North o South Pole bilang kanilang dulo ay ang pinakamaliit. Samakatuwid, ang lahat ng katawan sa ekwador ay may mas kaunting gravity (mas kaunting timbang) kaysa sa poste. Ito ay kilala na mas malaki ang gravity sa poste kaysa sa ekwador ng 1/289. Ang pagkakaibang ito sa gravity ng parehong mga katawan sa ekwador at sa poste ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagtimbang sa kanila ng spring balance. Kung titimbangin natin ang mga katawan sa mga kaliskis na may mga timbang, hindi natin mapapansin ang pagkakaibang ito. Ang balanse ay magpapakita ng parehong timbang sa poste at sa ekwador; ang mga timbang, tulad ng mga katawan na tinitimbang, ay, siyempre, ay magbabago din sa timbang.
Spring scales bilang isang paraan upang sukatin ang gravity sa ekwador at sa poste. Ipagpalagay natin na ang isang barko na may kargamento ay tumitimbang sa mga rehiyon ng polar, malapit sa poste, mga 289 libong tonelada. Pagdating sa mga daungan malapit sa ekwador, ang isang barkong may kargamento ay tumitimbang lamang ng mga 288,000 tonelada. Kaya, sa ekwador, ang barko ay nawalan ng halos isang libong tonelada sa timbang. Ang lahat ng mga katawan ay pinananatili sa ibabaw ng lupa lamang dahil sa ang katunayan na ang gravity ay kumikilos sa kanila. Sa umaga, pagbangon sa kama, naibaba mo lang ang iyong mga paa sa sahig dahil hinihila sila ng puwersang ito pababa.

Gravity sa loob ng Earth

Tingnan natin kung paano ito nagbabago gravity sa loob ng lupa. Habang lumalalim tayo sa Earth, ang puwersa ng grabidad ay patuloy na tumataas hanggang sa isang tiyak na lalim. Sa lalim na humigit-kumulang isang libong kilometro, ang gravity ay magkakaroon ng pinakamataas (pinakamalaking) halaga at tataas kumpara sa average na halaga nito sa ibabaw ng mundo (9.81 m / s) ng humigit-kumulang limang porsyento. Sa karagdagang paglalim, ang puwersa ng grabidad ay patuloy na bababa at sa gitna ng Earth ay magiging katumbas ng zero.

Mga pagpapalagay tungkol sa pag-ikot ng Earth

Ang aming umiikot ang lupa gumagawa ng kumpletong rebolusyon sa axis nito sa loob ng 24 na oras. Ang sentripugal na puwersa ay kilala na tumaas sa proporsyon sa parisukat ng angular na bilis. Samakatuwid, kung pinabilis ng Earth ang pag-ikot nito sa paligid ng axis nito nang 17 beses, ang puwersa ng sentripugal ay tataas ng 17 beses na parisukat, ibig sabihin, 289 beses. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, tulad ng nabanggit sa itaas, ang puwersa ng sentripugal sa ekwador ay 1/289 ng puwersa ng grabidad. Sa pagtaas 17 beses ang puwersa ng pagkahumaling at ang puwersang sentripugal ay ginawang pantay. Ang puwersa ng grabidad - ang resulta ng dalawang puwersang ito - na may ganoong pagtaas sa bilis ng pag-ikot ng axial ng Earth ay magiging katumbas ng zero.
Ang halaga ng centrifugal force sa panahon ng pag-ikot ng Earth. Ang bilis ng pag-ikot ng Earth sa paligid ng axis nito ay tinatawag na kritikal, dahil sa ganoong bilis ng pag-ikot ng ating planeta lahat ng katawan sa ekwador ay mawawalan ng timbang. Ang tagal ng araw sa kritikal na kaso na ito ay humigit-kumulang 1 oras at 25 minuto. Sa karagdagang pagbilis ng pag-ikot ng Daigdig, lahat ng katawan (pangunahin sa ekwador) ay unang mawawalan ng timbang, at pagkatapos ay itatapon sa kalawakan ng puwersang sentripugal, at ang Daigdig mismo ay mapupunit ng parehong puwersa. Ang aming konklusyon ay magiging tama kung ang Earth ay isang ganap na solidong katawan at, kapag pinabilis ang pag-ikot ng paggalaw nito, ay hindi magbabago sa hugis nito, sa madaling salita, kung ang radius ng ekwador ng mundo ay nagpapanatili ng halaga nito. Ngunit alam na sa pagbilis ng pag-ikot ng Earth, ang ibabaw nito ay kailangang sumailalim sa ilang pagpapapangit: magsisimula itong lumiit sa direksyon ng mga pole at palawakin sa direksyon ng ekwador; ito ay magkakaroon ng higit at higit na patag na hitsura. Ang haba ng radius ng ekwador ng daigdig ay magsisimulang tumaas at sa gayon ay tataas ang puwersang sentripugal. Kaya, mawawalan ng gravity ang mga katawan sa ekwador bago tumaas ng 17 beses ang bilis ng pag-ikot ng Earth, at darating ang sakuna kasama ng Earth bago bawasan ng araw ang tagal nito sa 1 oras at 25 minuto. Sa madaling salita, ang kritikal na bilis ng pag-ikot ng Earth ay medyo mas mababa, at ang maximum na haba ng araw ay medyo mas mahaba. Isipin sa isip na ang bilis ng pag-ikot ng Earth, dahil sa ilang hindi kilalang dahilan, ay lalapit sa kritikal. Ano ang mangyayari sa mga naninirahan sa lupa kung gayon? Una sa lahat, saanman sa Earth ang isang araw ay, halimbawa, mga dalawa o tatlong oras. Ang araw at gabi ay mabilis na magbabago ng kaleidoscopic. Ang araw, tulad ng sa isang planetarium, ay kikilos nang napakabilis sa kalangitan, at sa sandaling magising ka at hugasan ang iyong sarili, ito ay mawawala na sa likod ng abot-tanaw, at darating ang gabi upang palitan ito. Ang mga tao ay hindi na tumpak na mag-navigate sa oras. Walang makakaalam kung anong araw ng buwan ito at kung anong araw ng linggo. Ang normal na buhay ng tao ay magugulo. Ang mga orasan ng pendulum ay bumagal at pagkatapos ay hihinto kung saan-saan. Naglalakad sila dahil kumikilos ang gravity sa kanila. Pagkatapos ng lahat, sa ating pang-araw-araw na buhay, kapag ang "mga naglalakad" ay nagsimulang mahuli o nagmamadali, kinakailangan na paikliin o pahabain ang kanilang pendulum, o kahit na magsabit ng karagdagang timbang sa pendulum. Ang mga katawan sa ekwador ay mawawalan ng timbang. Sa ilalim ng mga haka-haka na kondisyong ito, magiging madali ang pagbubuhat ng napakabigat na katawan. Hindi magiging mahirap na pasanin ang isang kabayo, isang elepante, o kahit na buhatin ang isang buong bahay. Mawawalan ng kakayahan ang mga ibon na dumaong. Narito ang isang kawan ng mga maya na umiikot sa isang labangan na may tubig. Sila ay huni ng malakas, ngunit hindi makababa. Ang isang dakot ng butil na itinapon niya ay nakabitin sa ibabaw ng Earth sa magkahiwalay na mga butil. Hayaan, higit pa, ang bilis ng pag-ikot ng Earth ay higit na lumalapit sa kritikal. Ang ating planeta ay matindi ang deformed at nagiging flattened na hitsura. Ito ay inihalintulad sa isang mabilis na umiikot na carousel at nagbabantang itapon ang mga naninirahan dito. Ang mga ilog ay titigil sa pag-agos. Sila ay magiging mahabang walang pag-unlad na mga latian. Ang mga malalaking barko ng karagatan ay halos hindi makakahawak sa ibabaw ng tubig gamit ang kanilang mga ilalim, ang mga submarino ay hindi makakapag-dive sa kailaliman ng dagat, ang mga isda at mga hayop sa dagat ay lalangoy sa ibabaw ng mga dagat at karagatan, hindi na sila makakapagtago sa kailaliman ng dagat. Hindi na makakaangkla ang mga mandaragat, hindi na nila pag-aari ang mga timon ng kanilang mga barko, malalaki at maliliit na barko ang tatayo nang hindi gumagalaw. Narito ang isa pang haka-haka na larawan. Ang pampasaherong tren ng tren ay nakatayo sa istasyon. Ang sipol ay hinipan na; dapat umalis ang tren. Ginawa ng driver ang lahat ng kinakailangang hakbang. Ang stoker ay mapagbigay na nagtatapon ng karbon sa pugon. Ang mga malalaking spark ay lumilipad mula sa chimney ng isang steam locomotive. Ang mga gulong ay desperadong umiikot. Ngunit ang lokomotibo ay nakatayo pa rin. Ang mga gulong nito ay hindi humahawak sa mga riles at walang alitan sa pagitan nila. Darating ang sandali na ang mga tao ay hindi na makababa sa sahig; magdidikit sila na parang langaw sa kisame. Hayaang patuloy na tumaas ang bilis ng pag-ikot ng Earth. Ang puwersa ng sentripugal ay higit at higit na nakahihigit sa magnitude nito sa puwersa ng pagkahumaling... Pagkatapos ang mga tao, hayop, gamit sa bahay, bahay, lahat ng bagay sa Earth, ang buong mundo ng hayop ay itatapon sa kalawakan ng mundo. Ang kontinente ng Australia ay hihiwalay sa Earth at mag-hang sa kalawakan tulad ng isang napakalaking itim na ulap. Ang Africa ay lilipad sa kailaliman ng tahimik na kailaliman, palayo sa Earth. Ang tubig ng Indian Ocean ay magiging isang malaking bilang ng mga spherical na patak at lilipad din sa walang hanggan na mga distansya. Ang Dagat Mediteraneo, na hindi pa nagkaroon ng oras upang maging mga higanteng akumulasyon ng mga patak, ay maghihiwalay mula sa ilalim kasama ang buong kapal ng tubig, kung saan posible na malayang dumaan mula Naples hanggang Algiers. Sa wakas, ang bilis ng pag-ikot ay tataas nang labis, ang puwersa ng sentripugal ay tataas nang labis na ang buong Earth ay mapunit. Gayunpaman, hindi rin ito maaaring mangyari. Ang bilis ng pag-ikot ng Earth, tulad ng sinabi namin sa itaas, ay hindi tumataas, ngunit sa kabaligtaran, kahit na bumababa ito ng kaunti - gayunpaman, ito ay napakaliit na, tulad ng alam na natin, sa 50 libong taon ang tagal ng araw ay tumataas. sa isang segundo lamang. Sa madaling salita, umiikot na ngayon ang Earth sa ganoong bilis na kinakailangan para umunlad ang flora at fauna ng ating planeta sa ilalim ng calorific, nagbibigay-buhay na sinag ng Araw sa loob ng maraming millennia.

Halaga ng friction

Tingnan natin ngayon kung ano mahalaga ang alitan at ano ang mangyayari kung wala ito. Ang friction, tulad ng alam natin, ay may nakakapinsalang epekto sa ating mga damit: ang mga coat ay nauubos muna ang mga manggas, at ang mga bota ay ang mga talampakan, dahil ang mga manggas at talampakan ay higit na napapailalim sa alitan. Ngunit isipin sandali na ang ibabaw ng ating planeta ay, kumbaga, mahusay na pinakintab, perpektong makinis, at ang posibilidad ng alitan ay hindi kasama. Maaari ba tayong maglakad sa gayong ibabaw? Syempre hindi. Alam ng lahat na kahit na sa yelo at sa basagin na sahig ay napakahirap maglakad at kailangan mong mag-ingat na huwag mahulog. Ngunit ang ibabaw ng yelo at ang durog na sahig ay mayroon pa ring alitan.
Lakas ng friction sa yelo. Kung ang puwersa ng friction ay nawala sa ibabaw ng Earth, kung gayon ang hindi mailalarawan na kaguluhan ay maghahari magpakailanman sa ating planeta. Kung walang alitan, ang dagat ay magngangalit magpakailanman at ang bagyo ay hindi humupa. Ang mga buhawi ng buhangin ay hindi titigil sa pag-hang sa ibabaw ng Earth, at ang hangin ay patuloy na hihihip. Ang melodic na tunog ng piano, violin at ang kakila-kilabot na dagundong ng mga mandaragit na hayop ay maghahalo at walang katapusang kakalat sa hangin. Sa kawalan ng friction, ang isang katawan sa paggalaw ay hindi kailanman titigil. Sa isang ganap na makinis na ibabaw ng lupa, ang iba't ibang mga katawan at mga bagay ay maghahalo-halo magpakailanman sa iba't ibang direksyon. Katawa-tawa at trahedya ang magiging mundo ng Earth, kung walang friction at atraksyon ng Earth.