الجاذبية - ما هو؟ قوة الجاذبية. جاذبية الأرض

البشرية منذ العصور القديمة فكرت في كيف يمكن للعالم من حولنا. لماذا ينمو العشب، لماذا تشرق الشمس، لماذا لا نستطيع أن يطير ... هذا الأخير، بالمناسبة، هو دائما مهتمة بصفة خاصة في الناس. نحن نعرف الآن أن سبب كل شيء - الجاذبية. ما هو عليه، والسبب في هذه الظاهرة وهذا مهم جدا في حجم الكون، نستعرض اليوم.

بادرة

ووجد الباحثون أن جميع الهيئات ضخمة تجربة جذب المتبادل لبعضها البعض. وفي وقت لاحق تبين أن هذه القوة الغامضة يتسبب في حركة الأجرام السماوية ومداراتها دائمة. ذاتها نظرية الجاذبية وضعت عبقرية اسحق Nyuton، الذين سلفا تطوير الفيزياء لقرون عديدة قادمة الفرضيات. وضعت واستمر (وإن كان في اتجاه مختلف تماما) هو عالم البرت اينشتاين - واحدة من أعظم العقول في القرن الماضي.

لعدة قرون، وقد لاحظ العلماء جاذبية، في محاولة لفهم وقياس ذلك. وأخيرا، وضعت لخدمة البشرية في العقود القليلة الماضية (في بعض المعنى، طبعا) حتى شيء من هذا القبيل كما الجاذبية. ما هو عليه، ما هو تعريف لمصطلح قيد النظر في العلم الحديث؟

تعريف علمي

إذا كنت دراسة كتابات الفلاسفة القدماء، فمن الممكن لمعرفة أن الكلمة اللاتينية "والوقار" يعني "ثقل"، "الجذب". اليوم، ودعا العلماء التفاعل الشامل والمستمر بين الأجسام المادية. إذا كانت هذه القوة ضعيفة نسبيا وصالحة فقط للكائنات التي تتحرك أبطأ بكثير من سرعة الضوء، فإنه ينطبق عليهم نظرية نيوتن. إذا لم يكن كذلك، يجب عليك استخدام نتائج أينشتاين.

البداية: في الوقت الراهن، لا يفهم طبيعة الجاذبية تماما من حيث المبدأ. ما هو عليه، ونحن لا تزال تفعل غير موجود تماما.

نظريات نيوتن وآينشتاين

وفقا لتعاليم الكلاسيكية من Isaaka Nyutona، تنجذب جميع الهيئات إلى بعضها البعض بقوة تتناسب طرديا مع كتلتها يتناسب عكسيا مع مربع المسافة التي تقع بينهما. ادعى أينشتاين أن الجاذبية بين الأجسام هو مبين في حالة من الوقت التقويس والفضاء (انحناء الفضاء هو ممكن فقط إذا كان يحتوي على مادة).

وكانت هذه الفكرة عميقة جدا، ولكن تظهر الدراسات الحديثة أن بعض الدقة. اليوم، يعتقد أن خطورة الإعوجاج في الفضاء الفضاء فقط: الوقت يمكن أن تبطئ وحتى وقف، ولكن الواقع هو تغيير شكل نظرية مسألة مؤقتة لم يتأكد. وهذا هو السبب لا اينشتاين المعادلة الكلاسيكية توفر حتى فرصة أن المنطقة سيظل يؤثر على النظر والحقل المغناطيسي للأرض الناتجة عن ذلك.

ونحن نعرف أكثر قانون الجاذبية (الجاذبية)، والتعبير الرياضي الذي يملكه مع مرور الوقت نيوتن:

\ [F = γ \ فارك [-1،2] {M_1 m_2} {ص ^ 2} \]

تحت γ فهم ثابت الجاذبية (G رمز تستخدم في بعض الأحيان)، وقيمة والتي تساوي 6.67545 × 10-11 متر مكعب / (كلغ · ق ²).

التفاعل بين الجسيمات الأولية

ويرتبط تعقيد لا يصدق من المنطقة المحيطة بها إلى حد كبير مع عدد لا حصر له من الجسيمات الأولية. بينهما، وهناك أيضا مختلف التفاعلات في تلك المستويات حول الذي يمكننا تخمين فقط. ومع ذلك، وجميع أنواع تفاعلات الجسيمات الأولية مع بعضها البعض تختلف اختلافا كبيرا في تأثيرها.

أقوى من كل القوى المعروفة الانضمام معا مكونات نواة الذرة. للفصل بينهما، تحتاج لانفاق مبلغ ضخم حقا من الطاقة. أما بالنسبة للإلكترونات، فهي "مرتبطة" إلى النواة فقط التفاعل الكهرومغناطيسي العاديين. لوقفه، وأحيانا تماما الطاقة التي تظهر نتيجة لتفاعل كيميائي الأكثر شيوعا. الجاذبية هي (ما هو عليه، وتعلمون) في إصدار الذرات والجسيمات دون الذرية هو أسهل نوع من التفاعل.

مجال الجاذبية في هذه الحالة هو من الضعف بحيث أنه من الصعب أن نتخيل. ومن الغريب، ولكن حركة الأجرام السماوية، التي من المستحيل في بعض الأحيان أن نتصور، "اتبع" انهم الوزن. كل هذا ممكن بفضل ميزات اثنين من الجاذبية التي هو واضح بشكل خاص في حالة من الأشياء المادية الكبيرة:

• على عكس الجاذبية القوة الذرية سحب بشكل ملحوظ أكثر بعدا من وجوه. وهكذا، الجاذبية الأرضية يبقى في حقله، حتى القمر، وقوة مماثلة من مدار كوكب المشتري تدعم بسهولة الأقمار الصناعية متعددة، كتلة كل منها قابل للمقارنة إلى الأرض!
• وبالإضافة إلى ذلك، فإنه دائما يضمن جذب بين الأشياء، والمسافة، وضعف هذه القوة على سرعة منخفضة.

تشكيل لنظرية أكثر أو أقل تماسكا الثقل هو حديث نسبيا، وأنه نتيجة لملاحظات قرون من حركة الكواكب والأجرام السماوية الأخرى. المهمة أسهل بكثير من حقيقة أنها تتحرك في فراغ، حيث هناك ببساطة أي تفاعلات أخرى مناسبة. غاليليو وكبلر - وهما الفلكي البارزين في ذلك الوقت، ساعدت ملاحظاتهم الأكثر قيمة لتمهيد الطريق لاكتشافات جديدة.

ولكن فقط كان قادرا على إنشاء أول نظرية الجاذبية والتعبير عن ذلك في رسم الخرائط الرياضي وإسحاق Nyuton كبير. وكان أول قانون الجاذبية، ورسم الخرائط الرياضي الذي المذكورة أعلاه.

استنتاجات نيوتن وبعض أسلافه

على عكس الظواهر الفيزيائية الأخرى الموجودة في العالم من حولنا، والجاذبية تتبدى دائما وفي كل مكان. ينبغي أن يكون مفهوما أن مصطلح "انعدام الجاذبية"، التي كثيرا ما وجدت في الأوساط العلمية الزائفة، فإنه ليس من الصحيح: حتى انعدام الوزن في الفضاء لا يعني أن الشخص أو مركبة فضائية ليست جاذبية صالح كائن ضخم.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن جميع الأجسام المادية لها وزن معين، وهو ما يعبر عنه في شكل القوة التي تم تطبيقها لهم، وتسارع تنتج نتيجة لهذا التعرض.

وهكذا، فإن قوة الجاذبية تتناسب طرديا مع كتلة من الكائنات. عدديا، ويمكن التعبير عنها، وتلقي كل من المنتج للجماهير من الجثث. هذه القوة يطيع الاعتماد معكوس بشكل صارم على مربع المسافة بين الكائنات. كل تفاعل الآخرين بشكل مختلف جدا على المسافة بين الهيئتين.

كتلة باعتباره حجر الزاوية في نظرية

أصبحت مجموعة من الأجسام نقطة مثيرة للجدل ولا سيما حول والتي بنيت النظرية الحديثة كاملة من الجاذبية والنسبية آينشتاين. إذا كنت تتذكر الثاني قانون نيوتن، ثم تعلمون أن الوزن هو سمة إلزامية لأي جسم مادي البدني. وتبين كيف ان الكائن سوف تتصرف في حالة التعرض للقوات، بغض النظر عن مصدره.

لأن جميع من الجسم (وفقا لنيوتن) عندما تتعرض لقوة خارجية متسارعة، يحدد أي كتلة كيف كبير هو هذا التسارع. النظر في مثال أكثر وضوحا. تخيل دراجة نارية وحافلة: إذا ما طبقت لهم بالضبط نفس التأثير، وصلت سرعات مختلفة لوقت غير المتكافئ. كل هذا يفسر نظرية الجاذبية.

ما هي العلاقة بين الكتلة والجاذبية؟

إذا كنا نتحدث عن الجاذبية، وكتلة من هذه الظاهرة تلعب دورا المعاكس تماما لتلك التي يلعب له فيما يتعلق السلطة وتسارع من وجوه. أنه هو المصدر الرئيسي للجذب. إذا كنت نلقي نظرة على الهيئتين والقوة التي كانوا جذب كائن الثالث، والذي يقع على مسافة متساوية من الأولين، ثم العلاقة بين القوات تساوي نسبة الجماهير من الكائنات الأولين. وهكذا، فإن القوة الجاذبة يتناسب طرديا مع وزن الجسم.

وإذا نظرنا إلى القانون الثالث لنيوتن، فمن الممكن للتأكد من أنها تقول بالضبط نفس الشيء. قوة الجاذبية التي تعمل على التخلص الهيئتين على مسافة متساوية من مصدر جذب، يعتمد بشكل مباشر على كتلة كائنات البيانات. في الحياة اليومية نحن نتحدث عن القوة التي ينجذب الجسم على سطح هذا الكوكب، وعنوانه.

دعونا نلخص. وهكذا، يرتبط الكتلة بشكل وثيق مع السلطة والتسارع. في الوقت نفسه أنه يحدد القوة التي الجسم ستعمل على جذب.

يتميز تسارع الهيئات في مجال الجاذبية

هذه الازدواجية مدهش هو السبب الذي في نفس مجال الجاذبية التسارع كائنات مختلفة تماما سوف يكون على قدم المساواة. لنفترض أن لدينا اثنين من الجثث. تعيين واحد منهم كتلة ض، والآخر - Z. يتم طرح كل الكائنات على الأرض، الذي يصادف بحرية.

على النحو الذي تحدده نسبة من قوى الجذب؟ فإنه يدل على صيغة حسابية بسيطة - ض / Z. هذا مجرد تسارع التي يتلقونها نتيجة لقوة الجاذبية سوف يكون بالضبط نفس الشيء. وببساطة، فإن تسارع أن يكون الجسم في حقل الجاذبية لا تعتمد على خصائصه.

ما الذي يحدد تسارع في حالة وصفت؟

ذلك يعتمد فقط (!) من وزن الأشياء التي تخلق هذا المجال، وكذلك موقفهم المكاني. الدور المزدوج للكتلة والتسارع يساوي الهيئات المختلفة في مجال الجاذبية مفتوح بالفعل نسبيا لفترة طويلة. هذه الظواهر لها العنوان التالي: "مبدأ التكافؤ". ويؤكد هذا المصطلح مرة أخرى أن تسارع والجمود يعادل في كثير من الأحيان (إلى حد ما، وبطبيعة الحال).

أهمية قيمة G

علينا أن نتذكر من مسار الفيزياء في المدرسة، أن تسارع الجاذبية على سطح كوكبنا (الجاذبية الأرضية) 10 م / sek.² (9.8 بطبيعة الحال، ولكن يتم استخدام هذه القيمة لسهولة الحساب). لذلك، ليس مع الأخذ في الاعتبار مقاومة الهواء (على ارتفاع كبير على مسافة قصيرة من الإصابة)، ثم تأثير حصلت عندما يكون الجسم يكتسب زيادة التسارع من 10 م / ثانية. كل ثانية. على سبيل المثال، وهو الكتاب الذي سقط من الطابق الثاني من المنزل، وبحلول نهاية مهمتها سوف تتحرك بسرعة 30-40 م / ث. ببساطة، 10 م / ث - وهذا هو "السرعة" الجاذبية داخل الأرض.

تسارع الجاذبية في الفيزياء الأدب تدل «ز» الرسالة. منذ شكل من الأرض إلى حد ما أشبه اليوسفي من الكرة، وقيمة هذه الكمية ليست في جميع مجالاته هو نفسه. وهكذا، في القطبين تسارع المذكورة أعلاه، ويصبح أصغر على القمم العالية من الجبال.

حتى في صناعة التعدين لا تلعب أي دور صغير أن الجاذبية. فيزياء هذه الظاهرة في بعض الأحيان يوفر الكثير من الوقت. لذلك، الجيولوجيين مهتمون بشكل خاص في تعريف دقيق تماما من ز، لأنه يسمح دقة استثنائية استكشاف والبحث عن الرواسب المعدنية. بالمناسبة، يبدو أن صيغة الثقل في القيمة التي تلعب دورا من قبلنا بعين الاعتبار؟ ومن هنا:

F = G س M1xM2 / R2

انتبه! في هذه الحالة، صيغة الجاذبية تعني G «ثابت الجاذبية"، فإن القيمة التي قدمناها آنفا.

في ذلك الوقت، وضعت نيوتن المبادئ المنصوص عليها أعلاه. كان يعرف، والوحدة والعالمية من قوة الجاذبية، ولكن كل جوانب هذه الظاهرة أنه لا يمكن أن تصف. انخفض هذا الشرف لألبرتا Eynshteyna، الذي كان قادرا على شرح مبدأ التكافؤ. أن البشرية تدين فهمه الحالي لطبيعة الزمكان متصلة.

نظرية النسبية، والعمل ألبرتا Eynshteyna

في وقت Isaaka Nyutona يعتقد أن نقطة البداية يمكن أن تكون ممثلة في شكل بعض "قضبان" صعبة، الذي وضع المثبت من الجسم في المكانية تنسيق النظام. وفي الوقت نفسه كان من المفترض أن جميع المراقبين، الذي لاحظ هذه الإحداثيات سيكون في نفس المساحة من الوقت. في تلك السنوات، واعتبر هذا الموقف واضحا بحيث لا محاولة جرت للطعن فيه أو إضافة إليها. وهذا أمر مفهوم، لأن حدود كوكبنا أية انحرافات في هذه القاعدة لا.

أثبت أينشتاين أن دقة القياس ستكون كبيرة حقا إذا عقارب الساعة افتراضية تتحرك أبطأ بكثير من سرعة الضوء. ببساطة، إذا أحد المراقبين تتحرك أبطأ من سرعة الضوء، سوف تتبع الحدثين، ما يحدث له في نفس الوقت. وفقا لذلك، على سبيل المراقب الثاني؟ معدل وهو يمكن أن يحدث نفس أو أكثر الأحداث في أوقات مختلفة.

ولكن قوة الجاذبية ترتبط نظرية النسبية؟ دعونا نفتح المسألة بالتفصيل.

العلاقة بين النظرية النسبية والجاذبية القوات

في السنوات الأخيرة، جعلت عددا كبيرا من الاكتشافات في مجال الجسيمات دون الذرية. هناك قناعة متزايدة بأن نحن على وشك العثور على الجسيمات النهائي، بعدها لا يمكن سحق عالمنا. تصبح الحاجة أكثر إلحاحا لنعرف بالضبط كيفية التأثير على "الطوب" صغيرة من الكون لدينا هي القوى الأساسية التي تم اكتشافها في القرن الماضي، وحتى في وقت سابق. يضر ولا سيما أن طبيعة الجاذبية لم يتم شرح.

هذا هو السبب، بعد اينشتاين، الذي أسس "العجز" ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية في المنطقة قيد الدراسة، ركز الباحثون على إعادة التفكير كاملة من البيانات التي تم الحصول عليها سابقا. في نواح كثيرة، وخضع للمراجعة، والجاذبية. ما هو عليه على مستوى الجسيمات دون الذرية؟ هل لديك على الأقل بعض القيمة في هذا العالم المدهش متعدد الأبعاد؟

وهناك حل بسيط؟

في البداية، اعتقد الكثيرون أن الجاذبية التناقض نيوتن ونظرية النسبية ويمكن تفسير بكل بساطة، وقياسا على من الديناميكا الكهربائية. وسيكون من الممكن أن نفترض أن مجال الجاذبية ينتشر مثل المجال المغناطيسي، وبعد ذلك من الممكن أن يعلن "وسيط" في تفاعلات الأجرام السماوية، موضحا العديد من التناقضات بين القديم ونظرية جديدة. والحقيقة هي أن فإنه سيعتبر كانت السرعة النسبية للانتشار قوات أقل بكثير الضوء. منذ الجاذبية ومحددة زمنيا؟

من حيث المبدأ، آينشتاين نفسه حصلت على ما يقرب إلى بناء نظرية النسبية يستند على مثل هذه الآراء، وهذا شيء واحد فقط منع نيته. لم أيا من العلماء في ذلك الوقت لم يكن لديك أي معلومات في كل ما يمكن أن يساعد تحديد "سرعة" الجاذبية. ولكن كان هناك الكثير من المعلومات المتعلقة بحركة الجماهير الكبيرة. كما تعلمون، فهم لم يفعلوا هو مصدر معترف بها من حقول الجاذبية القوية.

السرعات العالية تؤثر بشكل كبير من وزن الجسم، وهذا ليس في أي حال مماثلة لتفاعل السرعة والقوة. سرعة أعلى، وزيادة وزن الجسم. والمشكلة هي أن هذا الأخير تلقائيا ستصبح بلا حدود في حالة الحركة مع سرعة الضوء أو أكثر. لذلك خلص أينشتاين أنه لا يوجد أي خطورة، والميدان الموترة لوصف الذي يجب أن يستخدم أكثر تنوعا بكثير.

وجاءت أتباعه إلى استنتاج مفاده أن الجاذبية وعمليا لا تتعلق. والحقيقة أن هذا الحقل الموتر جدا يمكن أن تعمل على الفضاء، ولكن في الوقت المناسب لتؤثر لا. ومع ذلك، فإن الفيزيائي ستيفن هوكينج رائعة الحداثة لها وجهة نظر أخرى. ولكن تلك قصة أخرى ...