Ang artikulong ito ay tututuon sa kasaysayan ng pagkatuklas ng batas grabidad. Dito tayo magkakakilala talambuhay na impormasyon mula sa buhay ng isang siyentipiko na natuklasan ang pisikal na dogma na ito, isasaalang-alang natin ang mga pangunahing probisyon nito, ang kaugnayan sa quantum gravity, ang kurso ng pag-unlad, at marami pang iba.

Henyo

Si Sir Isaac Newton ay isang Ingles na siyentipiko. Sa isang pagkakataon, inilaan niya ang maraming atensyon at pagsisikap sa mga agham tulad ng pisika at matematika, at nagdala din ng maraming bagong bagay sa mekanika at astronomiya. Ito ay nararapat na itinuturing na isa sa mga unang tagapagtatag ng pisika sa loob nito klasikal na modelo. Siya ang may-akda ng pangunahing gawain na "Mathematical Principles of Natural Philosophy", kung saan ipinakita niya ang impormasyon tungkol sa tatlong batas ng mekanika at ang batas ng unibersal na grabitasyon. Inilatag ni Isaac Newton ang mga pundasyon sa mga gawaing ito klasikal na mekanika. Nakabuo din siya ng isang mahalagang uri, ang teorya ng liwanag. Nagtampo rin siya malaking kontribusyon sa pisikal na optika at bumuo ng maraming iba pang mga teorya sa pisika at matematika.

Batas

Ang batas ng unibersal na grabitasyon at ang kasaysayan ng pagkatuklas nito ay bumalik sa Kanyang malayo klasikal na anyo- ito ay isang batas kung saan inilarawan ang pakikipag-ugnayan ng uri ng gravitational, na hindi lalampas sa balangkas ng mekanika.

Ang kakanyahan nito ay ang tagapagpahiwatig ng puwersa F ng gravitational pull na nagmumula sa pagitan ng 2 katawan o mga punto ng bagay na m1 at m2, na pinaghihiwalay sa bawat isa ng isang tiyak na distansya r, ay proporsyonal sa parehong mga tagapagpahiwatig ng masa at may baligtad na proporsyonalidad ang parisukat ng distansya sa pagitan ng mga katawan:

F = G, kung saan sa pamamagitan ng simbolo G ay tinutukoy natin ang gravitational constant na katumbas ng 6.67408(31).10 -11 m 3 /kgf 2.

Ang gravity ni Newton

Bago isaalang-alang ang kasaysayan ng pagtuklas ng batas ng unibersal na grabitasyon, tingnan natin ang mga pangkalahatang katangian nito.

Sa teorya ni Newton, lahat ng katawan na may malaking masa dapat bumuo sa paligid ng kanilang sarili ng isang espesyal na larangan na umaakit sa iba pang mga bagay sa sarili nito. Ito ay tinatawag na gravitational field, at ito ay may potensyal.

Ang katawan na mayroon spherical symmetry, ay bumubuo ng isang patlang sa labas ng sarili nito, katulad ng nilikha ng isang materyal na punto ng parehong masa na matatagpuan sa gitna ng katawan.

Ang direksyon ng trajectory ng naturang punto sa gravitational field, na nilikha ng isang katawan na may mas malaking masa, ay sumusunod. Ang mga bagay ng uniberso, tulad ng, halimbawa, isang planeta o isang kometa, ay sumusunod din dito, na gumagalaw kasama ang isang ellipse o hyperbola. Ang accounting para sa distortion na nilikha ng iba pang malalaking katawan ay isinasaalang-alang gamit ang mga probisyon ng perturbation theory.

Pagsusuri ng Katumpakan

Matapos matuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon, kailangan itong subukan at patunayan nang maraming beses. Para dito, maraming mga kalkulasyon at obserbasyon ang ginawa. Ang pagkakaroon ng kasunduan sa mga probisyon nito at nagpapatuloy mula sa katumpakan ng tagapagpahiwatig nito, ang pang-eksperimentong anyo ng pagtatantya ay nagsisilbing isang malinaw na kumpirmasyon ng GR. Ang pagsukat ng quadrupole na pakikipag-ugnayan ng isang katawan na umiikot, ngunit ang mga antenna nito ay nananatiling nakatigil, ay nagpapakita sa amin na ang proseso ng pagtaas ng δ ay nakasalalay sa potensyal na r - (1 + δ), sa layo na ilang metro at nasa limitasyon (2.1). ±6.2) .10 -3 . Ang ilang iba pang praktikal na kumpirmasyon ay nagpapahintulot sa batas na ito na maaprubahan at mapagtibay iisang anyo, na walang pagbabago. Noong 2007, muling sinuri ang dogma na ito sa layo na wala pang isang sentimetro (55 microns-9.59 mm). Isinasaalang-alang ang mga pang-eksperimentong pagkakamali, sinuri ng mga siyentipiko ang hanay ng distansya at walang nakitang mga halatang paglihis sa batas na ito.

Ang pagmamasid sa orbit ng Buwan na may paggalang sa Earth ay nagpapatunay din ng bisa nito.

Euclidean space

Ang klasikal na teorya ng gravity ni Newton ay nauugnay sa Euclidean space. Ang aktwal na pagkakapantay-pantay na may sapat na mataas na katumpakan (10 -9) ng mga sukat ng distansya sa denominator ng pagkakapantay-pantay na tinalakay sa itaas ay nagpapakita sa atin ng Euclidean na batayan ng espasyo ng Newtonian mechanics, na may tatlong-dimensional. pisikal na anyo. Sa ganoong punto ng bagay, ang lugar spherical na ibabaw ay eksaktong proporsyonal sa parisukat ng radius nito.

Data mula sa kasaysayan

Isipin mo buod kasaysayan ng pagtuklas ng batas ng unibersal na grabitasyon.

Ang mga ideya ay iniharap ng ibang mga siyentipiko na nabuhay bago si Newton. Sina Epicurus, Kepler, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens at iba pa ay bumisita sa mga pagmumuni-muni tungkol dito. Iminungkahi ni Kepler na ang puwersa ng grabidad ay baligtad na proporsyon distansya mula sa bituin ng Araw at ang pamamahagi ay nasa mga ecliptic na eroplano lamang; ayon kay Descartes, ito ay bunga ng aktibidad ng mga vortices sa kapal ng eter. Nagkaroon ng serye ng mga hula na naglalaman ng repleksyon ng mga tamang hula tungkol sa pagtitiwala sa distansya.

Ang isang liham mula kay Newton kay Halley ay naglalaman ng impormasyon na sina Hooke, Wren at Buyo Ismael ay ang mga nauna kay Sir Isaac mismo. Gayunpaman, bago sa kanya, walang sinuman ang nagtagumpay nang malinaw, sa tulong ng mga pamamaraan sa matematika, iugnay ang batas ng grabidad at paggalaw ng planeta.

Ang kasaysayan ng pagtuklas ng batas ng unibersal na grabitasyon ay malapit na konektado sa akdang "Mga Prinsipyo ng Matematika ng Likas na Pilosopiya" (1687). Sa gawaing ito, nakuha ni Newton ang batas na pinag-uusapan salamat sa empirikal na batas Si Kepler, kilala na sa panahong iyon. Ipinakikita niya sa atin na:

• anumang anyo ng paggalaw nakikitang planeta ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang sentral na puwersa;
• ang kaakit-akit na puwersa ng gitnang uri ay bumubuo ng mga elliptical o hyperbolic orbit.

Tungkol sa teorya ni Newton

Inspeksyon maikling kasaysayan ang pagtuklas ng batas ng unibersal na grabitasyon ay maaari ring ituro sa atin ang ilang pagkakaiba na nagpaiba nito sa background ng mga nakaraang hypotheses. Si Newton ay nakikibahagi hindi lamang sa paglalathala ng iminungkahing pormula para sa hindi pangkaraniwang bagay na isinasaalang-alang, ngunit nagmungkahi din ng isang modelo uri ng matematika sa kabuuan nito:

• posisyon sa batas ng grabidad;
• posisyon sa batas ng paggalaw;
• sistematiko ng mga pamamaraan ng pananaliksik sa matematika.

Ang triad na ito ay nagawang mag-imbestiga kahit na ang pinaka-kumplikadong paggalaw ng mga bagay sa kalangitan sa isang medyo tumpak na lawak, kaya lumikha ng batayan para sa mga celestial na mekanika. Hanggang sa simula ng aktibidad ni Einstein sa modelong ito, hindi kinakailangan ang pagkakaroon ng isang pangunahing hanay ng mga pagwawasto. Tanging ang mathematical apparatus lamang ang kailangang pagbutihin nang husto.

Bagay para sa talakayan

Ang natuklasan at napatunayang batas sa buong ikalabing walong siglo ay naging isang kilalang paksa ng mga aktibong pagtatalo at masusing pagsusuri. Gayunpaman, natapos ang siglo sa isang pangkalahatang kasunduan sa kanyang mga postulates at mga pahayag. Gamit ang mga kalkulasyon ng batas, posible na tumpak na matukoy ang mga landas ng paggalaw ng mga katawan sa langit. Isang direktang tseke ang ginawa noong 1798. Ginawa niya ito gamit ang isang torsion-type na balanse na may mahusay na sensitivity. Sa kasaysayan ng pagtuklas batas ng daigdig ang gravity ay dapat makilala espesyal na lugar mga interpretasyong ipinakilala ni Poisson. Binuo niya ang konsepto ng potensyal ng gravity at ang Poisson equation, kung saan posible na kalkulahin ibinigay na potensyal. Ang ganitong uri ng modelo ay naging posible upang pag-aralan larangan ng gravitational sa pagkakaroon ng isang di-makatwirang pamamahagi ng bagay.

Maraming mga paghihirap sa teorya ni Newton. Ang pangunahing isa ay maaaring ituring na hindi maipaliwanag ng pangmatagalang aksyon. Imposibleng tumpak na sagutin ang tanong kung paano ipinapadala ang mga puwersa ng pang-akit vacuum na espasyo na may walang katapusang bilis.

"Ebolusyon" ng batas

Sa susunod na dalawang daang taon, at higit pa, ang mga pagtatangka ay ginawa ng maraming physicist na magmungkahi ng iba't ibang paraan upang mapabuti ang teorya ni Newton. Ang mga pagsisikap na ito ay natapos sa isang tagumpay noong 1915, lalo na ang paglikha ng General Theory of Relativity, na nilikha ni Einstein. Nakaya niyang malampasan ang buong hanay ng mga paghihirap. Alinsunod sa prinsipyo ng pagsusulatan, ang teorya ni Newton ay naging isang approximation sa simula ng trabaho sa teorya sa higit pa. pangkalahatang pananaw, na maaaring gamitin sa ilang partikular na kundisyon:

1. Potensyal kalikasan ng gravitational hindi maaaring masyadong malaki sa mga sistemang pinag-aaralan. Ang solar system ay isang halimbawa ng pagsunod sa lahat ng mga patakaran para sa paggalaw ng mga celestial body. Ang relativistic phenomenon ay nahahanap ang sarili sa isang kapansin-pansing pagpapakita ng paglilipat ng perihelion.
2. Ang tagapagpahiwatig ng bilis ng paggalaw sa pangkat na ito ng mga sistema ay hindi gaanong mahalaga kung ihahambing sa bilis ng liwanag.

Ang patunay na sa isang mahinang nakatigil na larangan ng gravitation, ang mga kalkulasyon ng GR ay nasa anyo ng mga Newtonian ay ang pagkakaroon ng isang potensyal na scalar gravitational sa isang nakatigil na larangan na may mahinang ipinahayag na mga katangian ng puwersa, na nakakatugon sa mga kondisyon ng Poisson equation.

Quantum Scale

Gayunpaman, sa kasaysayan siyentipikong pagtuklas ang batas ng unibersal na grabitasyon, Pangkalahatang teorya ang relativity ay hindi maaaring magsilbi bilang pangwakas teorya ng gravitational, dahil pareho silang hindi sapat na naglalarawan sa mga proseso ng gravitational type sa quantum scale. Ang pagtatangkang lumikha ng quantum gravitational theory ay isa sa pinakamahalagang gawain ng kontemporaryong pisika.

Sa pala-palagay quantum gravity Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga bagay ay nilikha sa pamamagitan ng magkaparehong pagpapalitan ng mga virtual graviton. Alinsunod sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, ang potensyal ng enerhiya ng mga virtual graviton ay inversely proportional sa agwat ng oras kung saan ito umiiral, mula sa punto ng paglabas ng isang bagay hanggang sa punto ng oras kung saan ito ay hinihigop ng isa pang punto.

Dahil dito, lumalabas na sa isang maliit na sukat ng mga distansya, ang pakikipag-ugnayan ng mga katawan ay nangangailangan ng pagpapalitan ng mga virtual na uri ng graviton. Salamat sa mga pagsasaalang-alang na ito, posibleng tapusin ang probisyon sa batas ng potensyal ni Newton at ang pagtitiwala nito alinsunod sa kapalit ng proporsyonalidad na may kinalaman sa distansya. Ang pagkakatulad sa pagitan ng mga batas ng Coulomb at Newton ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang bigat ng mga graviton ay katumbas ng zero. Ang bigat ng mga photon ay may parehong kahulugan.

Maling akala

AT kurikulum ng paaralan Ang sagot sa tanong mula sa kuwento kung paano natuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon ay ang kuwento ng bumabagsak na prutas ng mansanas. Ayon sa alamat na ito, nahulog ito sa ulo ng isang siyentipiko. Gayunpaman, ito ay isang napakalaking karaniwang maling kuru-kuro, at sa katotohanan ang lahat ay magagawa nang wala ganyang kaso posibleng pinsala sa ulo. Si Newton mismo kung minsan ay kinumpirma ang alamat na ito, ngunit sa katotohanan ang batas ay hindi isang kusang pagtuklas at hindi dumating sa isang pagsabog ng panandaliang pananaw. Tulad ng nabanggit sa itaas, ito ay binuo matagal na panahon at ipinakita sa unang pagkakataon sa mga gawa sa Principles of Mathematics, na lumabas sa pampublikong pagpapakita noong 1687.

Nang dumating siya sa isang mahusay na resulta: ang parehong dahilan ay nagdudulot ng kamangha-manghang mga phenomena malawak na saklaw- mula sa pagbagsak ng isang itinapon na bato sa Earth hanggang sa paggalaw ng napakalaking mga katawan sa kalawakan. Natagpuan ni Newton ang kadahilanang ito at naipahayag ito nang tumpak sa anyo ng isang formula - ang batas ng unibersal na grabitasyon.

Dahil ang puwersa ng unibersal na grabitasyon ay nagbibigay ng parehong acceleration sa lahat ng mga katawan, anuman ang kanilang masa, dapat itong proporsyonal sa masa ng katawan kung saan ito kumikilos:

Ngunit dahil, halimbawa, ang Earth ay kumikilos sa Buwan na may puwersang proporsyonal sa masa ng Buwan, kung gayon ang Buwan, ayon sa ikatlong batas ni Newton, ay dapat kumilos sa Earth na may parehong puwersa. Bukod dito, ang puwersang ito ay dapat na proporsyonal sa masa ng Earth. Kung ang puwersa ng grabidad ay tunay na unibersal, pagkatapos ay mula sa gilid binigay na katawan anumang iba pang katawan ay dapat kumilos sa pamamagitan ng puwersang proporsyonal sa masa ng ibang katawan na iyon. Dahil dito, ang puwersa ng unibersal na grabitasyon ay dapat na proporsyonal sa produkto ng masa ng mga nakikipag-ugnayang katawan. Mula dito ay sumusunod sa pagbabalangkas ang batas ng unibersal na grabitasyon.

Kahulugan ng batas ng unibersal na grabitasyon

Ang puwersa ng kapwa pagkahumaling ng dalawang katawan ay direktang proporsyonal sa produkto ng masa ng mga katawan na ito at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila:

Salik ng proporsyonalidad G tinawag pare-pareho ang gravitational.

Ang gravitational constant ay numerong katumbas ng puwersa ng atraksyon sa pagitan ng dalawang materyal na punto na may mass na 1 kg bawat isa, kung ang distansya sa pagitan ng mga ito ay 1 m. Pagkatapos ng lahat, kapag m 1 \u003d m 2=1 kg at R= 1 m nakukuha natin G=F(numero).

Dapat tandaan na ang batas ng unibersal na grabitasyon (4.5) bilang isang unibersal na batas ay may bisa materyal na puntos. Sa kasong ito, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng gravitational ay nakadirekta sa linya na nagkokonekta sa mga puntong ito ( fig.4.2). Ang ganitong mga puwersa ay tinatawag na sentral.

Maaari itong ipakita na ang mga homogenous na spherical na katawan (kahit na hindi sila maituturing na materyal na mga punto) ay nakikipag-ugnayan din sa puwersa na tinukoy ng formula (4.5). Sa kasong ito R ay ang distansya sa pagitan ng mga sentro ng mga bola. Ang mga puwersa ng kapwa atraksyon ay nasa isang tuwid na linya na dumadaan sa mga sentro ng mga bola. (Ang ganitong mga puwersa ay tinatawag na sentral.) Ang mga katawan, na ang pagbagsak sa Earth ay karaniwang isinasaalang-alang natin, ay may mga sukat na mas maliit kaysa sa radius ng Earth ( R≈6400 km). Ang nasabing mga katawan, anuman ang kanilang hugis, ay maaaring ituring na mga materyal na punto at ang puwersa ng kanilang pagkahumaling sa Earth ay maaaring matukoy gamit ang batas (4.5), na isinasaisip na R ay ang distansya mula sa katawan hanggang sa gitna ng mundo.

Pagpapasiya ng gravitational constant

Ngayon, alamin natin kung paano mo mahahanap ang gravitational constant. Una sa lahat, tandaan natin iyon G may tiyak na pangalan. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga yunit (at, nang naaayon, ang mga pangalan) ng lahat ng mga dami na kasama sa batas ng unibersal na grabitasyon ay naitatag na nang mas maaga. Ang batas ng grabidad ay nagbibigay bagong koneksyon sa pagitan kilalang dami na may mga partikular na pangalan ng unit. Iyon ang dahilan kung bakit ang koepisyent ay lumalabas na isang pinangalanang halaga. Gamit ang formula ng batas ng unibersal na grabitasyon, madaling mahanap ang pangalan ng yunit ng gravitational constant sa SI:

N m 2 / kg 2 \u003d m 3 / (kg s 2).

Para sa quantification G ito ay kinakailangan upang independiyenteng matukoy ang lahat ng mga dami na kasama sa batas ng unibersal na grabitasyon: parehong masa, puwersa at distansya sa pagitan ng mga katawan. Gamitin para dito mga obserbasyon sa astronomiya ito ay imposible, dahil posible na matukoy ang mga masa ng mga planeta, ang Araw, at ang Earth lamang sa batayan ng mismong batas ng unibersal na grabitasyon, kung ang halaga ng pare-parehong gravitational ay kilala. Ang eksperimento ay dapat isagawa sa Earth na may mga katawan na ang mga masa ay maaaring masukat sa isang sukat.

Ang kahirapan ay nakasalalay sa katotohanan na ang mga puwersa ng gravitational sa pagitan ng mga katawan ng maliliit na masa ay napakaliit. Ito ay para sa kadahilanang ito na hindi natin napapansin ang pagkahumaling ng ating katawan sa nakapalibot na mga bagay at ang magkaparehong pagkahumaling ng mga bagay sa isa't isa, bagaman ang mga puwersa ng gravitational ay ang pinaka-unibersal sa lahat ng mga puwersa sa kalikasan. Dalawang tao na tumitimbang ng 60 kg sa layo na 1 m mula sa isa't isa ay naaakit na may puwersa na humigit-kumulang 10 -9 N. Samakatuwid, upang sukatin ang pare-pareho ng gravitational, kailangan ang mga banayad na eksperimento.

Ang gravitational constant ay sinusukat sa unang pagkakataon English physicist G. Cavendish noong 1798 gamit ang isang device na tinatawag na torsion balance. Ang scheme ng balanse ng torsion ay ipinapakita sa Figure 4.3. Ang isang magaan na rocker na may dalawang magkaparehong timbang sa mga dulo ay sinuspinde sa isang manipis na nababanat na sinulid. Dalawang mabibigat na bola ang hindi gumagalaw sa malapit. Ang mga puwersa ng gravity ay kumikilos sa pagitan ng mga timbang at hindi gumagalaw na mga bola. Sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang ito, ang rocker ay lumiliko at pinipilipit ang sinulid. Ang anggulo ng twist ay maaaring gamitin upang matukoy ang puwersa ng pagkahumaling. Upang gawin ito, kailangan mo lamang malaman ang mga nababanat na katangian ng thread. Ang masa ng mga katawan ay kilala, at ang distansya sa pagitan ng mga sentro ng mga nakikipag-ugnayan na mga katawan ay maaaring direktang masukat.

Mula sa mga karanasang ito, ito ay susunod na halaga para sa gravitational constant:

Sa kaso lamang kung ang mga katawan ng malalaking masa ay nakikipag-ugnayan (o kahit na ang masa ng isa sa mga katawan ay napakalaki), ang puwersa ng gravitational ay umabot sa isang malaking halaga. Halimbawa, ang Earth at ang Buwan ay naaakit sa isa't isa nang may puwersa F≈2 10 20 H.

Ang pag-asa ng acceleration ng libreng pagbagsak ng mga katawan sa heograpikal na latitude

Isang dahilan para sa pagtaas ng acceleration libreng pagkahulog kapag inilipat ang punto kung saan matatagpuan ang katawan mula sa ekwador patungo sa mga pole, ay iyon Lupa medyo patag sa mga pole at ang distansya mula sa gitna ng Earth hanggang sa ibabaw nito sa mga pole ay mas mababa kaysa sa ekwador. Ang isa pang mas makabuluhang dahilan ay ang pag-ikot ng Earth.

Pagkakapantay-pantay ng inertial at gravitational mass

Ang pinaka-kapansin-pansin na tampok mga puwersa ng gravitational ay na sila ay nakikipag-usap sa lahat ng mga katawan, anuman ang kanilang mga masa, ang parehong acceleration. Ano ang masasabi mo tungkol sa isang manlalaro ng putbol na ang sipa ay pantay na magpapabilis sa isang ordinaryong bola ng balat at isang dalawang-pound na timbang? Sasabihin ng lahat na imposible. Ngunit ang Earth ay isang "pambihirang manlalaro ng football" na may pagkakaiba lamang na ang epekto nito sa mga katawan ay walang katangian ng panandaliang epekto, ngunit patuloy na nagpapatuloy sa bilyun-bilyong taon.

Ang hindi pangkaraniwang pag-aari ng mga puwersa ng gravitational, tulad ng nasabi na natin, ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga puwersang ito ay proporsyonal sa masa ng parehong nakikipag-ugnayan na mga katawan. Ang katotohanang ito ay hindi maaaring maging sanhi ng sorpresa kung iisipin mo itong mabuti. Pagkatapos ng lahat, ang masa ng isang katawan, na kasama sa ikalawang batas ni Newton, ay tumutukoy sa mga inertial na katangian ng katawan, ibig sabihin, ang kakayahang makakuha ng isang tiyak na acceleration sa ilalim ng pagkilos ng isang naibigay na puwersa. Natural na tawagan ang misa na ito inertial mass at tinutukoy ng m at.

Tila, ano ang kaugnayan nito sa kakayahan ng mga katawan na akitin ang isa't isa? Ang masa na tumutukoy sa kakayahan ng mga katawan na maakit ang isa't isa ay dapat tawagan gravitational mass m g.

Hindi ito sumusunod sa lahat mula sa Newtonian mechanics na ang inertial at gravitational mass ay pareho, i.e. na

Ang pagkakapantay-pantay (4.6) ay isang direktang bunga ng karanasan. Nangangahulugan ito na masasabi lamang ng isa ang masa ng isang katawan bilang isang quantitative measure ng parehong inertial at gravitational properties nito.

Ang batas ng grabidad ay isa sa mga pinaka-unibersal na batas ng kalikasan. Ito ay may bisa para sa anumang mga katawan na may masa.

Ang kahulugan ng batas ng grabidad

Ngunit kung lalapitan natin ang paksang ito nang mas radikal, lumalabas na ang batas ng unibersal na grabitasyon ay hindi laging posible na ilapat ito. Natuklasan ng batas na ito ang aplikasyon nito para sa mga katawan na may hugis ng isang bola, maaari itong gamitin para sa mga materyal na puntos, at ito ay katanggap-tanggap din para sa isang bola na mayroong malaking radius, kung saan ang bolang ito ay maaaring makipag-ugnayan sa mga katawan na mas maliit kaysa sa mga sukat nito.

Gaya ng nahulaan mo mula sa impormasyong ibinigay sa araling ito, ang batas ng unibersal na grabitasyon ay mahalaga sa pag-aaral ng celestial mechanics. At paano mo malalaman celestial mechanics pinag-aaralan ang galaw ng mga planeta.

Salamat sa batas na ito ng unibersal na grabitasyon, naging posible ang higit pa eksaktong kahulugan lokasyon mga katawang makalangit at ang posibilidad ng pagkalkula ng kanilang tilapon.

Ngunit para sa katawan walang katapusang eroplano, at hindi mailalapat ang formula na ito sa interaksyon ng isang walang katapusang baras at bola.

Sa tulong ng batas na ito, naipaliwanag ni Newton hindi lamang kung paano gumagalaw ang mga planeta, kundi pati na rin kung bakit pag-agos ng dagat at ebbs. Pagkaraan ng panahon, salamat sa gawain ni Newton, nadiskubre ng mga astronomo ang gayong mga planeta solar system tulad ng Neptune at Pluto.

Ang kahalagahan ng pagtuklas ng batas ng unibersal na grabitasyon ay nakasalalay sa katotohanan na sa tulong nito naging posible na gumawa ng mga pagtataya ng solar at mga eklipse ng buwan at tumpak na kalkulahin ang mga paggalaw ng spacecraft.

Ang mga puwersa ng grabidad ay ang pinaka-unibersal sa lahat ng mga puwersa ng kalikasan. Pagkatapos ng lahat, ang kanilang pagkilos ay umaabot sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng anumang mga katawan na may masa. At tulad ng alam mo, anumang katawan ay may masa. Ang mga puwersa ng grabidad ay kumikilos sa anumang katawan, dahil walang mga hadlang para sa mga puwersa ng grabidad.

Gawain

At ngayon, upang pagsamahin ang kaalaman sa batas ng unibersal na grabitasyon, subukan nating isaalang-alang at lutasin ang isang kawili-wiling problema. Ang rocket ay tumaas sa taas h katumbas ng 990 km. Tukuyin kung gaano nabawasan ang puwersa ng gravity na kumikilos sa rocket sa taas na h kumpara sa puwersa ng gravity mg na kumikilos dito sa ibabaw ng Earth? Earth radius R = 6400 km. Hayaang m ang masa ng rocket at M ang masa ng Earth.

Sa taas h, ang puwersa ng grabidad ay:

Mula dito kinakalkula namin:

Ang pagpapalit sa halaga ay magbibigay ng resulta:

Ang alamat tungkol sa kung paano natuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon, na nakatanggap ng isang mansanas sa tuktok ng kanyang ulo, ay naimbento ni Voltaire. Bukod dito, tiniyak mismo ni Voltaire na ito totoong kwento sinabihan siya ng pinakamamahal na pamangkin ni Newton na si Catherine Barton. Nakakapagtaka lang na hindi ang pamangkin sa sarili, o sa kanya malapit na kaibigan Si Jonathan Swift, sa kanyang mga memoir ni Newton, ang nakamamatay na mansanas ay hindi kailanman nabanggit. Sa pamamagitan ng paraan, si Isaac Newton mismo, na nagsusulat nang detalyado sa kanyang mga kuwaderno ng mga resulta ng mga eksperimento sa pag-uugali ng iba't ibang mga katawan, nabanggit lamang ang mga sisidlan na puno ng ginto, pilak, tingga, buhangin, baso, tubig o trigo, gaano man ang tungkol sa isang mansanas. . Gayunpaman, hindi nito napigilan ang mga inapo ni Newton na kumuha ng mga namamasyal sa hardin sa Woolstock estate at ipakita sa kanila ang parehong puno ng mansanas hanggang sa masira ito ng bagyo.

Oo, mayroong isang puno ng mansanas, at ang mga mansanas ay malamang na nahulog mula dito, ngunit gaano kalaki ang merito ng isang mansanas sa pagtuklas ng batas ng unibersal na grabitasyon?

Ang debate tungkol sa mansanas ay hindi humupa sa loob ng 300 taon, gayundin ang debate tungkol sa mismong batas ng grabidad o tungkol sa kung sino ang nagmamay-ari ng priority ng pagtuklas.uk

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Physics Grade 10

Lahat tayo ay dumaan sa batas ng unibersal na grabitasyon sa paaralan. Ngunit ano ba talaga ang alam natin tungkol sa gravity, bukod sa impormasyong inilalagay sa ating mga ulo? mga guro sa paaralan? I-refresh natin ang ating kaalaman...

Isang katotohanan

Alam ng lahat ang sikat na parabula ng mansanas na nahulog sa ulo ni Newton. Ngunit ang katotohanan ay hindi natuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon, dahil ang batas na ito ay wala lamang sa kanyang aklat na "Mathematical Principles of Natural Philosophy". Sa gawaing ito ay walang pormula o pormula, na makikita ng lahat para sa kanyang sarili. Bukod dito, ang unang pagbanggit ng gravitational constant ay lilitaw lamang sa ika-19 na siglo at, nang naaayon, ang formula ay hindi maaaring lumitaw nang mas maaga. Sa pamamagitan ng paraan, ang koepisyent G, na binabawasan ang resulta ng mga kalkulasyon ng 600 bilyong beses, ay walang pisikal na kahulugan, at ipinakilala upang itago ang mga hindi pagkakapare-pareho.

Dalawang katotohanan

Ito ay pinaniniwalaan na si Cavendish ang unang nagpakita gravity attraction sa mga disc ng laboratoryo, gamit ang balanse ng pamamaluktot - isang pahalang na rocker na may mga timbang sa mga dulo na nasuspinde sa isang manipis na string. Maaaring i-on ng rocker ang isang manipis na wire. Ayon kay opisyal na bersyon, nagdala si Cavendish ng isang pares ng mga blangko na 158 kg sa bigat ng rocker na may magkabilang panig at lumingon ang rocker sa bahagyang anggulo. Gayunpaman, ang pamamaraan ng eksperimento ay hindi tama at ang mga resulta ay napeke, na kung saan ay nakakumbinsi na napatunayan ng physicist na si Andrei Albertovich Grishaev. Si Cavendish ay gumugol ng mahabang panahon sa muling paggawa at pagsasaayos ng pag-install upang ang mga resulta ay magkasya kay Newton average na density lupa. Ang pamamaraan ng eksperimento mismo ay nagbigay para sa paggalaw ng mga blangko nang maraming beses, at ang dahilan para sa pag-ikot ng rocker ay ang mga microvibrations mula sa paggalaw ng mga blangko, na ipinadala sa suspensyon.

Ito ay kinumpirma ng katotohanan na tulad ng isang simpleng pag-install ng ika-17 siglo sa mga layuning pang-edukasyon dapat tumayo, kung hindi sa bawat paaralan, pagkatapos ay hindi bababa sa mga kasanayan sa pisika HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS upang ipakita sa pagsasanay sa mga mag-aaral ang resulta ng batas ng unibersal na grabitasyon. Gayunpaman, hindi ginagamit ang setting ng Cavendish sa kurikulum, ang mga mag-aaral at mga mag-aaral ay naniniwala na ang dalawang disc ay umaakit sa isa't isa.

Tatlong katotohanan

Kung papalitan natin ang data ng sanggunian para sa Earth, ang Buwan at ang Araw sa pormula ng batas ng unibersal na grabitasyon, pagkatapos ay sa sandaling lumipad ang Buwan sa pagitan ng Earth at ng Araw, halimbawa, sa sandaling ito solar eclipse, ang puwersa ng atraksyon sa pagitan ng Araw at Buwan ay higit sa 2 beses na mas mataas kaysa sa pagitan ng Earth at ng Buwan!

Ayon sa pormula, ang Buwan ay kailangang umalis sa orbit ng Earth at magsimulang umikot sa Araw.

Gravitational constant - 6.6725×10−11 m³/(kg s²).

Ang masa ng buwan ay 7.3477 × 1022 kg.

Ang masa ng Araw ay 1.9891 × 1030 kg.

Ang masa ng Earth ay 5.9737 × 1024 kg.

Ang distansya sa pagitan ng Earth at ng Buwan = 380,000,000 m.

Distansya sa pagitan ng Buwan at Araw = 149,000,000,000 m.

Earth at Moon:

6.6725×10-11 x 7.3477×1022 x 5.9737×1024 / 3800000002 = 2.028×10^20H

Buwan at Ang araw:

6.6725 x 10-11 x 7.3477 1022 x 1.9891 1030 / 1490000000002 = 4.39×10^20H

2.028×10^20H<< 4,39×10^20 H

Ang puwersa ng atraksyon sa pagitan ng lupa at buwan<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Ang mga kalkulasyong ito ay maaaring punahin ng katotohanan na ang buwan ay isang artipisyal na guwang na katawan at ang reference density ng celestial body na ito ay malamang na hindi natukoy nang tama.

Sa katunayan, ang pang-eksperimentong ebidensya ay nagpapahiwatig na ang Buwan ay hindi isang solidong katawan, ngunit isang manipis na pader na shell. Inilalarawan ng authoritative magazine na Science ang mga resulta ng gawain ng mga seismic sensor pagkatapos ng ikatlong yugto ng rocket na nagpabilis sa Apollo 13 rocket na tumama sa ibabaw ng Buwan: "Ang seismic na tawag ay nakita nang higit sa apat na oras. Sa Earth, kung ang isang rocket ay tumama sa isang katumbas na distansya, ang signal ay tatagal lamang ng ilang minuto."

Ang mga seismic vibrations na napakabagal na nabubulok ay tipikal ng isang guwang na resonator, hindi isang solidong katawan.

Ngunit ang Buwan, bukod sa iba pang mga bagay, ay hindi nagpapakita ng mga kaakit-akit na katangian nito na may kaugnayan sa Earth - gumagalaw ang pares ng Earth-Moon hindi sa paligid ng isang karaniwang sentro ng masa, gaya ng magiging ayon sa batas ng unibersal na grabitasyon, at ang ellipsoidal orbit ng Earth na salungat sa batas na ito hindi nagiging zigzag.

Bukod dito, ang mga parameter ng orbit ng Buwan mismo ay hindi nananatiling pare-pareho, ang orbit ay "nag-evolve" sa siyentipikong terminolohiya, at ginagawa ito salungat sa batas ng unibersal na grabitasyon.

Apat na katotohanan

Paano ito, ang ilan ay tututol, dahil kahit na ang mga mag-aaral ay alam ang tungkol sa mga pagtaas ng tubig sa karagatan sa Earth, na nangyayari dahil sa pagkahumaling ng tubig sa Araw at Buwan.

Ayon sa teorya, ang gravity ng Buwan ay bumubuo ng isang tidal ellipsoid sa karagatan, na may dalawang tidal humps, na, dahil sa pang-araw-araw na pag-ikot, ay gumagalaw sa ibabaw ng Earth.

Gayunpaman, ipinapakita ng pagsasanay ang kahangalan ng mga teoryang ito. Pagkatapos ng lahat, ayon sa kanila, ang isang tidal hump na 1 metro ang taas sa loob ng 6 na oras ay dapat lumipat sa Drake Strait mula sa Pasipiko hanggang sa Atlantiko. Dahil ang tubig ay hindi mapipigil, ang isang masa ng tubig ay magtataas ng antas sa taas na humigit-kumulang 10 metro, na hindi nangyayari sa pagsasanay. Sa pagsasagawa, ang tidal phenomena ay nangyayari nang autonomously sa mga lugar na 1000-2000 km.

Namangha rin si Laplace sa kabalintunaan: bakit sa mga daungan ng France ang mataas na tubig ay sunud-sunod, bagaman, ayon sa konsepto ng isang tidal ellipsoid, dapat itong dumating doon nang sabay-sabay.

Limang katotohanan

Ang prinsipyo ng mga sukat ng gravity ay simple - sinusukat ng mga gravimeter ang mga vertical na bahagi, at ang paglihis ng linya ng tubo ay nagpapakita ng mga pahalang na bahagi.

Ang unang pagtatangka na subukan ang teorya ng mass gravitation ay ginawa ng British noong kalagitnaan ng ika-18 siglo sa baybayin ng Indian Ocean, kung saan, sa isang banda, mayroong pinakamataas na batong tagaytay ng Himalayas sa mundo, at sa ang isa, isang mangkok ng karagatan na puno ng mas kaunting tubig. Ngunit, sayang, ang linya ng tubo ay hindi lumihis patungo sa Himalayas! Bukod dito, ang mga ultra-sensitive na device - mga gravimeter - ay hindi nakakakita ng pagkakaiba sa gravity ng isang test body sa parehong taas kapwa sa mga malalaking bundok at sa mga hindi gaanong siksik na dagat na isang kilometro ang lalim.

Upang i-save ang nakasanayan na teorya, ang mga siyentipiko ay dumating na may suporta para dito: sinasabi nila na ang dahilan para dito ay "isostasis" - mas siksik na mga bato ay matatagpuan sa ilalim ng dagat, at maluwag na mga bato sa ilalim ng mga bundok, at ang kanilang density ay eksaktong kapareho ng sa ayusin ang lahat sa nais na halaga.

Ito rin ay empirikal na itinatag na ang mga gravimeter sa malalim na mga mina ay nagpapakita na ang gravity ay hindi bumababa nang may lalim. Ito ay patuloy na lumalaki, na umaasa lamang sa parisukat ng distansya sa gitna ng mundo.

Ika-anim na katotohanan

Ayon sa pormula ng batas ng unibersal na grabitasyon, ang dalawang masa, m1 at m2, na ang mga sukat ay maaaring mapabayaan kung ihahambing sa mga distansya sa pagitan nila, ay di-umano'y naaakit sa isa't isa ng isang puwersa na direktang proporsyonal sa produkto ng mga masa na ito at sa kabaligtaran. proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila. Gayunpaman, sa katunayan, walang isang solong katibayan na ang substansiya ay may epekto ng gravitational attraction. Ipinapakita ng pagsasanay na ang grabitasyon ay hindi nabuo ng bagay o masa, ito ay independyente sa kanila, at ang mga malalaking katawan ay sumusunod lamang sa gravity.

Ang pagsasarili ng grabitasyon mula sa bagay ay kinumpirma ng katotohanan na, kasama ang pinakabihirang pagbubukod, ang maliliit na katawan ng solar system ay walang gravity attraction. Maliban sa Buwan at Titan, higit sa anim na dosenang satellite ng mga planeta ay hindi nagpapakita ng mga palatandaan ng kanilang sariling gravity. Ito ay napatunayan ng parehong hindi direkta at direktang mga sukat, halimbawa, mula noong 2004, ang Cassini probe sa paligid ng Saturn ay lumilipad malapit sa mga satellite nito paminsan-minsan, ngunit walang mga pagbabago sa bilis ng probe ang naitala. Sa tulong ng parehong Cassini, natuklasan ang isang geyser sa Enceladus, ang ikaanim na pinakamalaking satellite ng Saturn.

Anong mga pisikal na proseso ang dapat maganap sa isang cosmic na piraso ng yelo upang lumipad ang mga steam jet sa kalawakan?

Sa parehong dahilan, ang Titan, ang pinakamalaking buwan ng Saturn, ay may gas na buntot bilang resulta ng paglubog ng atmospera.

Ang mga satellite na hinulaan ng teorya ng mga asteroid ay hindi natagpuan, sa kabila ng kanilang malaking bilang. At sa lahat ng ulat ng doble, o ipinares na mga asteroid, na umano'y umiikot sa isang karaniwang sentro ng masa, walang ebidensya ng sirkulasyon ng mga pares na ito. Nagkataong nasa malapit ang mga kasama, na gumagalaw sa mga quasi-synchronous na orbit sa paligid ng araw.

Ang mga pagtatangka na ilagay ang mga artipisyal na satellite sa orbit ng mga asteroid ay nauwi sa kabiguan. Kasama sa mga halimbawa ang NEAR probe, na itinulak ng mga Amerikano sa Eros asteroid, o ang Hayabusa probe, na ipinadala ng mga Hapon sa Itokawa asteroid.

Katotohanan pito

Sa isang pagkakataon, si Lagrange, na sinusubukang lutasin ang problema sa tatlong-katawan, ay nakakuha ng isang matatag na solusyon para sa isang partikular na kaso. Ipinakita niya na ang ikatlong katawan ay maaaring lumipat sa orbit ng pangalawa, sa lahat ng oras ay nasa isa sa dalawang puntos, ang isa ay nauuna sa pangalawang katawan ng 60 °, at ang pangalawa ay nasa likod ng parehong halaga.

Gayunpaman, dalawang grupo ng mga kasamang asteroid, na natagpuan sa likod at unahan sa orbit ng Saturn, at na masayang tinawag ng mga astronomo na Trojans, ay lumabas sa mga hinulaang lugar, at ang kumpirmasyon ng batas ng unibersal na grabitasyon ay naging isang pagbutas.

Katotohanan walo

Ayon sa mga modernong konsepto, ang bilis ng liwanag ay may hangganan, bilang isang resulta, nakikita natin ang malalayong bagay hindi kung saan sila matatagpuan sa sandaling ito, ngunit sa punto kung saan nagsimula ang sinag ng liwanag na nakita natin. Ngunit gaano kabilis ang paglalakbay ng gravity? Matapos suriin ang data na naipon noong panahong iyon, nalaman ni Laplace na ang "gravity" ay lumalaganap nang mas mabilis kaysa sa liwanag nang hindi bababa sa pitong order ng magnitude! Ang mga modernong sukat ng pagtanggap ng mga pulso mula sa mga pulsar ay nagtulak sa bilis ng pagpapalaganap ng gravity nang higit pa - hindi bababa sa 10 mga order ng magnitude na mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag. Kaya, ang mga eksperimentong pag-aaral ay salungat sa pangkalahatang teorya ng relativity, kung saan umaasa pa rin ang opisyal na agham, sa kabila ng ganap na pagkabigo nito.

Siyam na katotohanan

May mga natural na anomalya ng gravity, na hindi rin nakakahanap ng anumang maliwanag na paliwanag mula sa opisyal na agham. Narito ang ilang halimbawa:

Sampu ng katotohanan

Mayroong isang malaking bilang ng mga alternatibong pag-aaral na may kahanga-hangang mga resulta sa larangan ng antigravity, na sa panimula ay pinabulaanan ang mga teoretikal na kalkulasyon ng opisyal na agham.

Sinusuri ng ilang mananaliksik ang vibrational na katangian ng antigravity. Ang epektong ito ay malinaw na ipinakita sa modernong karanasan, kung saan ang mga patak ay nakabitin sa hangin dahil sa acoustic levitation. Dito nakikita natin kung paano, sa tulong ng isang tunog ng isang tiyak na dalas, posible na may kumpiyansa na humawak ng mga patak ng likido sa hangin ...

Ngunit ang epekto sa unang sulyap ay ipinaliwanag ng prinsipyo ng gyroscope, ngunit kahit na ang gayong simpleng eksperimento sa karamihan ay sumasalungat sa gravity sa modernong kahulugan nito.

Iilan lang ang nakakaalam niyan Viktor Stepanovich Grebennikov, isang Siberian entomologist na nag-aral ng epekto ng mga istruktura ng cavity sa mga insekto, sa aklat na "My World" ay inilarawan ang mga phenomena ng antigravity sa mga insekto. Matagal nang alam ng mga siyentipiko na ang malalaking insekto, gaya ng cockchafer, ay lumilipad laban sa mga batas ng grabidad sa halip na dahil sa kanila.

Bukod dito, sa batayan ng kanyang pananaliksik, nilikha ni Grebennikov platform ng anti-gravity.

Namatay si Viktor Stepanovich sa medyo kakaibang mga pangyayari at ang kanyang mga nagawa ay bahagyang nawala, gayunpaman, ang ilang bahagi ng prototype ng anti-gravity platform ay napanatili at makikita sa Grebennikov Museum sa Novosibirsk.

Ang isa pang praktikal na aplikasyon ng anti-gravity ay makikita sa lungsod ng Homestead sa Florida, kung saan mayroong kakaibang istraktura ng mga coral monolithic block, na tinawag ng mga tao. kastilyo ng korales. Ito ay itinayo ng isang katutubong ng Latvia - Edward Lidskalnin sa unang kalahati ng ika-20 siglo. Ang lalaking ito na payat ang pangangatawan ay walang anumang kagamitan, wala man lang sasakyan at wala man lang kagamitan.

Hindi ito ginamit sa lahat ng kuryente, dahil din sa kawalan nito, at gayunpaman ay bumaba sa karagatan, kung saan inukit nito ang mga bloke ng maraming toneladang bato at kahit papaano ay inihatid sila sa lugar nito. paglalatag nang may perpektong katumpakan

Pagkatapos ng kamatayan ni Ed, sinimulan ng mga siyentipiko na maingat na pag-aralan ang kanyang nilikha. Para sa kapakanan ng eksperimento, isang malakas na buldoser ang dinala, at sinubukang ilipat ang isa sa 30-toneladang bloke ng coral castle. Ang buldoser ay umungal, nadulas, ngunit hindi nagalaw ng isang malaking bato.

Isang kakaibang aparato ang natagpuan sa loob ng kastilyo, na tinawag ng mga siyentipiko na isang direktang kasalukuyang generator. Ito ay isang napakalaking istraktura na may maraming mga bahagi ng metal. 240 permanenteng bar magnet ang itinayo sa labas ng device. Ngunit kung paano aktwal na ginawa ni Edward Leedskalnin ang multi-toneladang paglipat ng mga bloke ay isang misteryo pa rin.

Ang mga pag-aaral ni John Searle ay kilala, kung saan ang mga hindi pangkaraniwang generator ay nabuhay, umikot at nakabuo ng enerhiya; ang mga disk na may diameter na kalahating metro hanggang 10 metro ay bumangon sa hangin at gumawa ng mga kontroladong flight mula London patungong Cornwall at pabalik.

Ang mga eksperimento ng propesor ay naulit sa Russia, USA at Taiwan. Sa Russia, halimbawa, noong 1999, sa ilalim ng No. 99122275/09, isang aplikasyon para sa isang patent na "aparato para sa pagbuo ng mekanikal na enerhiya" ay nakarehistro. Sina Vladimir Vitalievich Roshchin at Sergey Mikhailovich Godin, sa katunayan, ay muling ginawa ang SEG (Searl Effect Generator) at nagsagawa ng isang serye ng mga pag-aaral dito. Ang resulta ay isang pahayag: maaari kang makakuha ng 7 kW ng kuryente nang hindi gumagasta; ang umiikot na generator ay nabawasan ng hanggang 40% sa timbang.

Ang unang kagamitan sa lab ni Searle ay dinala sa hindi kilalang destinasyon habang siya mismo ay nasa bilangguan. Ang pag-install ng Godin at Roshchin ay nawala lamang; lahat ng mga publikasyon tungkol sa kanya, maliban sa aplikasyon para sa isang imbensyon, ay nawala.

Kilala rin ang Hutchison Effect, na ipinangalan sa Canadian engineer-inventor. Ang epekto ay ipinahayag sa levitation ng mabibigat na bagay, ang haluang metal ng hindi magkatulad na mga materyales (halimbawa, metal + kahoy), ang maanomalyang pag-init ng mga metal sa kawalan ng nasusunog na mga sangkap na malapit sa kanila. Narito ang isang video ng mga epektong ito:

Anuman ang gravity, dapat itong kilalanin na ang opisyal na agham ay ganap na hindi malinaw na maipaliwanag ang likas na katangian ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Yaroslav Yargin

Ayon sa mga materyales:

Spillikins at wicks ng unibersal na grabitasyon

Ang batas ng unibersal na grabitasyon ay isa pang scam

Ang buwan ay isang artipisyal na satellite ng mundo

Misteryo ng Coral Castle sa Florida

Ang platform ng anti-gravity ng Grebennikov

Antigravity - Hutchison effect

Sa kabila ng katotohanan na ang gravity ay ang pinakamahina na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga bagay sa uniberso, ang kahalagahan nito sa pisika at astronomiya ay napakalaki, dahil ito ay nakakaimpluwensya sa mga pisikal na bagay sa anumang distansya sa kalawakan.

Kung mahilig ka sa astronomiya, malamang na naisip mo ang tanong kung ano ang bagay tulad ng gravity o ang batas ng unibersal na grabitasyon. Ang gravity ay isang unibersal na pangunahing pakikipag-ugnayan sa pagitan ng lahat ng mga bagay sa Uniberso.

Ang pagtuklas ng batas ng grabidad ay iniuugnay sa sikat na Ingles na pisiko na si Isaac Newton. Marahil, alam ng marami sa inyo ang kuwento ng isang mansanas na nahulog sa ulo ng isang sikat na siyentipiko. Gayunpaman, kung titingnan mo nang malalim ang kasaysayan, makikita mo na ang pagkakaroon ng grabidad ay naisip nang matagal bago ang kanyang panahon ng mga pilosopo at siyentipiko noong unang panahon, halimbawa, Epicurus. Gayunpaman, si Newton ang unang inilarawan ang pakikipag-ugnayan ng gravitational sa pagitan ng mga pisikal na katawan sa loob ng balangkas ng klasikal na mekanika. Ang kanyang teorya ay binuo ng isa pang sikat na siyentipiko - si Albert Einstein, na sa kanyang pangkalahatang teorya ng relativity ay mas tumpak na inilarawan ang impluwensya ng gravity sa espasyo, pati na rin ang papel nito sa space-time continuum.

Ang batas ng unibersal na grabitasyon ni Newton ay nagsasabi na ang puwersa ng gravitational attraction sa pagitan ng dalawang punto ng masa na pinaghihiwalay ng isang distansya ay inversely proportional sa square ng distansya at direktang proporsyonal sa parehong masa. Mahaba ang puwersa ng grabidad. Iyon ay, hindi alintana kung paano gumagalaw ang isang katawan na may masa, sa mga klasikal na mekanika ang potensyal na gravitational nito ay nakasalalay lamang sa posisyon ng bagay na ito sa isang naibigay na sandali sa oras. Kung mas malaki ang masa ng isang bagay, mas malaki ang gravitational field nito - mas malakas ang gravitational force na mayroon ito. Ang mga cosmic na bagay tulad ng mga kalawakan, bituin at planeta ay may pinakamalaking puwersa ng pagkahumaling at, nang naaayon, medyo malakas na mga patlang ng gravitational.

Mga patlang ng gravity

Gravitational field ng Earth

Ang gravitational field ay ang distansya kung saan nagaganap ang gravitational interaction sa pagitan ng mga bagay sa Uniberso. Kung mas malaki ang masa ng isang bagay, mas malakas ang gravitational field nito - mas kapansin-pansin ang epekto nito sa iba pang pisikal na katawan sa loob ng isang partikular na espasyo. Ang gravitational field ng isang bagay ay potensyal. Ang kakanyahan ng nakaraang pahayag ay kung ipinakilala natin ang potensyal na enerhiya ng pagkahumaling sa pagitan ng dalawang katawan, kung gayon hindi ito magbabago pagkatapos lumipat ang huli sa isang saradong tabas. Mula dito lumabas ang isa pang sikat na batas ng konserbasyon ng kabuuan ng potensyal at kinetic energy sa isang closed circuit.

Sa materyal na mundo, ang gravitational field ay may malaking kahalagahan. Ito ay taglay ng lahat ng materyal na bagay sa Uniberso na may masa. Ang larangan ng gravitational ay maaaring makaimpluwensya hindi lamang sa bagay, kundi pati na rin sa enerhiya. Ito ay dahil sa impluwensya ng mga patlang ng gravitational ng mga malalaking bagay sa kalawakan tulad ng mga black hole, quasar at supermassive na bituin na nabuo ang mga solar system, kalawakan at iba pang mga kumpol ng astronomya, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang lohikal na istraktura.

Ang pinakahuling siyentipikong data ay nagpapakita na ang sikat na epekto ng pagpapalawak ng Uniberso ay batay din sa mga batas ng gravitational interaction. Sa partikular, ang pagpapalawak ng Uniberso ay pinadali ng malalakas na mga patlang ng gravitational, parehong maliit at pinakamalaking mga bagay nito.

Gravitational radiation sa isang binary system

Ang gravitational radiation o gravitational wave ay isang terminong unang ipinakilala sa pisika at kosmolohiya ng sikat na siyentipikong si Albert Einstein. Ang gravitational radiation sa teorya ng gravity ay nabuo sa pamamagitan ng paggalaw ng mga materyal na bagay na may variable acceleration. Sa panahon ng acceleration ng bagay, ang gravitational wave, parang, "humiwalay" mula dito, na humahantong sa mga pagbabago sa gravitational field sa nakapalibot na espasyo. Ito ay tinatawag na gravitational wave effect.

Bagama't ang mga gravitational wave ay hinuhulaan ng pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein, gayundin ng iba pang mga teorya ng gravity, hindi pa sila direktang natukoy. Pangunahin ito dahil sa kanilang matinding kaliitan. Gayunpaman, mayroong circumstantial evidence sa astronomy na maaaring kumpirmahin ang epektong ito. Kaya, ang epekto ng isang gravitational wave ay maaaring maobserbahan sa halimbawa ng paglapit ng mga binary na bituin. Kinumpirma ng mga obserbasyon na ang rate ng paglapit ng mga binary na bituin sa ilang lawak ay nakasalalay sa pagkawala ng enerhiya ng mga bagay na ito sa kalawakan, na maaaring ginugol sa gravitational radiation. Maaasahang mapapatunayan ng mga siyentipiko ang hypothesis na ito sa malapit na hinaharap sa tulong ng isang bagong henerasyon ng Advanced LIGO at VIRGO teleskopyo.

Sa modernong pisika, mayroong dalawang konsepto ng mechanics: classical at quantum. Ang quantum mechanics ay medyo kamakailan lamang at sa panimula ay naiiba sa classical na mechanics. Sa quantum mechanics, ang mga bagay (quanta) ay walang tiyak na posisyon at bilis, lahat ng bagay dito ay nakabatay sa posibilidad. Iyon ay, ang isang bagay ay maaaring sumakop sa isang tiyak na lugar sa espasyo sa isang tiyak na punto ng oras. Imposibleng mapagkakatiwalaan na matukoy kung saan siya susunod na lilipat, ngunit may mataas na antas lamang ng posibilidad.

Ang isang kawili-wiling epekto ng gravity ay na maaari nitong baluktot ang space-time continuum. Ang teorya ni Einstein ay nagsasabi na sa espasyo sa paligid ng isang bungkos ng enerhiya o anumang materyal na sangkap, ang space-time ay hubog. Alinsunod dito, ang tilapon ng mga particle na nasa ilalim ng impluwensya ng gravitational field ng sangkap na ito ay nagbabago, na ginagawang posible na mahulaan ang tilapon ng kanilang paggalaw na may mataas na antas ng posibilidad.

Mga teorya ng grabidad

Ngayon, alam ng mga siyentipiko ang higit sa isang dosenang iba't ibang mga teorya ng gravity. Nahahati sila sa klasikal at alternatibong mga teorya. Ang pinakatanyag na kinatawan ng una ay ang klasikal na teorya ng grabidad ni Isaac Newton, na naimbento ng sikat na British physicist noong 1666. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa katotohanan na ang isang napakalaking katawan sa mekanika ay bumubuo ng isang gravitational field sa paligid nito, na umaakit ng mas maliliit na bagay sa sarili nito. Sa turn, ang huli ay mayroon ding gravitational field, tulad ng iba pang materyal na bagay sa Uniberso.

Ang susunod na tanyag na teorya ng gravity ay naimbento ng sikat na Aleman na siyentipikong si Albert Einstein sa simula ng ika-20 siglo. Nagawa ni Einstein na mas tumpak na ilarawan ang gravity bilang isang kababalaghan, at ipaliwanag din ang pagkilos nito hindi lamang sa mga klasikal na mekanika, kundi pati na rin sa mundo ng quantum. Ang kanyang pangkalahatang teorya ng relativity ay naglalarawan sa kakayahan ng gayong puwersa gaya ng gravity na maimpluwensyahan ang space-time continuum, gayundin ang trajectory ng elementarya na mga particle sa kalawakan.

Kabilang sa mga alternatibong teorya ng gravity, marahil ang pinaka-pansin ay nararapat sa relativistic theory, na naimbento ng ating kababayan, ang sikat na physicist na si A.A. Logunov. Hindi tulad ni Einstein, sinabi ni Logunov na ang gravity ay hindi isang geometriko, ngunit isang tunay, medyo malakas na pisikal na puwersa ng puwersa. Kabilang sa mga alternatibong teorya ng gravity, kilala rin ang scalar, bimetric, quasi-linear at iba pa.

1. Para sa mga taong nakapunta na sa kalawakan at bumalik sa Earth, medyo mahirap sa una na masanay sa puwersa ng impluwensya ng gravitational ng ating planeta. Minsan tumatagal ng ilang linggo.
2. Napatunayan na ang katawan ng tao sa isang estado ng kawalan ng timbang ay maaaring mawalan ng hanggang 1% ng bone marrow mass bawat buwan.
3. Sa mga planeta, ang Mars ang may pinakamaliit na puwersa ng pagkahumaling sa solar system, at ang Jupiter ang may pinakamalaking.
4. Ang kilalang salmonella bacteria, na siyang sanhi ng mga sakit sa bituka, ay kumikilos nang mas aktibo sa isang estado ng kawalan ng timbang at maaaring magdulot ng higit na pinsala sa katawan ng tao.
5. Sa lahat ng kilalang mga bagay na pang-astronomiya sa uniberso, ang mga itim na butas ay may pinakamalaking puwersa ng gravitational. Ang isang black hole na kasinglaki ng bola ng golf ay maaaring magkaroon ng parehong puwersa ng grabidad gaya ng ating buong planeta.
6. Ang puwersa ng grabidad sa Earth ay hindi pareho sa lahat ng sulok ng ating planeta. Halimbawa, sa rehiyon ng Hudson Bay ng Canada, ito ay mas mababa kaysa sa ibang mga rehiyon ng mundo.

Sa mga humihinang taon ng kanyang buhay, binanggit niya kung paano niya natuklasan batas ng grabidad.

Kailan Ang batang si Isaac ay lumakad sa hardin sa gitna ng mga puno ng mansanas sa estate ng kanyang mga magulang, nakita niya ang buwan sa kalangitan sa araw. At sa tabi niya, isang mansanas ang nahulog sa lupa, naputol ang isang sanga.

Dahil ang Newton ay nagtatrabaho sa mga batas ng paggalaw sa parehong oras, alam na niya na ang mansanas ay nahulog sa ilalim ng impluwensya ng gravitational field ng Earth. At alam niya na ang Buwan ay hindi lamang nasa kalangitan, ngunit umiikot sa Earth sa isang orbit, at, samakatuwid, ang ilang uri ng puwersa ay kumikilos dito, na pumipigil dito mula sa paglabas ng orbit at paglipad palayo sa isang tuwid na linya, sa outer space. Dito dumating sa kanya ang ideya na, marahil, ang parehong puwersa ay nagpapabagsak sa mansanas sa lupa, at ang buwan ay nananatili sa orbit ng Earth.

Bago si Newton, naniniwala ang mga siyentipiko na mayroong dalawang uri ng gravity: terrestrial gravity (kumikilos sa Earth) at celestial gravity (kumikilos sa langit). Ang ideyang ito ay matatag na nakatanim sa isipan ng mga tao noong panahong iyon.

Ang epipanya ni Newton ay pinagsama niya ang dalawang uri ng grabidad sa kanyang isip. Mula noong makasaysayang sandali, ang artipisyal at huwad na dibisyon ng Earth at ang natitirang bahagi ng Uniberso ay hindi na umiral.

At kaya natuklasan ang batas ng unibersal na grabitasyon, na isa sa mga unibersal na batas ng kalikasan. Ayon sa batas, ang lahat ng materyal na katawan ay umaakit sa isa't isa, at ang laki ng puwersa ng gravitational ay hindi nakasalalay sa mga kemikal at pisikal na katangian ng mga katawan, sa estado ng kanilang paggalaw, sa mga katangian ng kapaligiran kung saan matatagpuan ang mga katawan. . Ang gravity sa Earth ay ipinakita, una sa lahat, sa pagkakaroon ng gravity, na resulta ng pagkahumaling ng anumang materyal na katawan ng Earth. Kaugnay nito ang termino "gravity" (mula sa lat. gravitas - gravity) , katumbas ng terminong "gravity".

Ang batas ng grabidad ay nagsasaad na ang puwersa ng gravitational attraction sa pagitan ng dalawang materyal na punto ng mass m1 at m2, na pinaghihiwalay ng isang distansyang R, ay proporsyonal sa parehong masa at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila.

Ang mismong ideya ng isang unibersal na puwersa ng gravitational ay paulit-ulit na ipinahayag kahit bago si Newton. Dati, naisip ito ni Huygens, Roberval, Descartes, Borelli, Kepler, Gassendi, Epicurus at iba pa.

Ayon sa palagay ni Kepler, ang grabitasyon ay inversely proportional sa distansya sa Araw at umaabot lamang sa eroplano ng ecliptic; Itinuring ito ni Descartes bilang resulta ng mga vortex sa eter.

Gayunpaman, mayroong mga hula na may tamang pag-asa sa distansya, ngunit bago si Newton, walang sinuman ang malinaw at mathematically na nakapag-uugnay sa batas ng grabidad (isang puwersa na inversely proportional sa square of distance) at ang mga batas ng planetary motion (Kepler's). mga batas).

Sa kanyang pangunahing gawain "Ang Mga Prinsipyo sa Matematika ng Likas na Pilosopiya" (1687) Hinango ni Isaac Newton ang batas ng grabidad, batay sa mga empirikal na batas ng Kepler, na kilala noong panahong iyon.
Ipinakita niya na:

• • ang naobserbahang paggalaw ng mga planeta ay nagpapatotoo sa pagkakaroon ng isang sentral na puwersa;
  • sa kabaligtaran, ang sentral na puwersa ng atraksyon ay humahantong sa mga elliptical (o hyperbolic) na mga orbit.

Hindi tulad ng mga hypotheses ng mga nauna nito, ang teorya ni Newton ay may ilang makabuluhang pagkakaiba. Inilathala ni Sir Isaac hindi lamang ang iminungkahing formula para sa batas ng unibersal na grabitasyon, ngunit aktwal na iminungkahi ang isang kumpletong modelo ng matematika:

• • batas ng grabitasyon;
  • ang batas ng paggalaw (pangalawang batas ni Newton);
  • sistema ng mga pamamaraan para sa pananaliksik sa matematika (mathematical analysis).

Kung pagsasama-samahin, sapat na ang triad na ito upang ganap na tuklasin ang pinakamasalimuot na galaw ng mga celestial na katawan, kaya lumilikha ng mga pundasyon ng celestial mechanics.

Ngunit iniwang bukas ni Isaac Newton ang tanong ng kalikasan ng grabidad. Ang pagpapalagay ng agarang pagpapalaganap ng gravity sa kalawakan (i.e., ang pagpapalagay na sa pagbabago sa mga posisyon ng mga katawan ang puwersa ng grabidad sa pagitan ng mga ito ay agad na nagbabago), na malapit na nauugnay sa likas na katangian ng grabidad, ay hindi rin ipinaliwanag. Sa loob ng mahigit dalawang daang taon pagkatapos ng Newton, ang mga pisiko ay nagmungkahi ng iba't ibang paraan upang mapabuti ang teorya ng grabidad ni Newton. Ito ay hindi hanggang 1915 na ang mga pagsisikap na ito ay nakoronahan ng tagumpay ng paglikha Pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein kung saan nalampasan ang lahat ng mga paghihirap na ito.