Swaartekrag - wat is dit? Die krag van swaartekrag. swaartekrag aarde se

Die mensdom sedert antieke tye gedink oor hoe die wêreld rondom ons. Hoekom is die gras groei, waarom die son skyn, die rede waarom ons kan nie vlieg ... Laasgenoemde, terloops, is altyd besonder geïnteresseerd in mense. Nou weet ons dat die oorsaak van alles - swaartekrag. Wat is dit, en waarom hierdie verskynsel is so belangrik in die skaal van die heelal, is ons hersiening van vandag.

Prodrome

Navorsers het bevind dat al massiewe liggame ervaar 'n wedersydse aantrekkingskrag vir mekaar. Later het dit geblyk dat hierdie geheimsinnige krag veroorsaak dat die beweging van hemelliggame en hul permanente bane. Die einste teorie van swaartekrag geformuleer genie Isaak Nyuton, wie se hipoteses het voorafbepaalde die ontwikkeling van fisika vir baie eeue om te kom. Ontwikkel en het voortgegaan (al is dit in 'n heeltemal ander rigting) is 'n wetenskaplike Albert Einstein - een van die grootste denkers van die vorige eeu.

Vir eeue, het wetenskaplikes die aantrekkingskrag waargeneem, probeer om te verstaan en te meet nie. Ten slotte, maak aan die diens van die mensdom in die afgelope paar dekades (in 'n sekere sin, natuurlik) selfs so iets soos swaartekrag. Wat is dit, wat is die definisie van die term onder oorweging in die moderne wetenskap?

wetenskaplike definisie

As jy die geskrifte van die antieke filosowe ondersoek, is dit moontlik om uit te vind wat die Latynse woord "die gravitas" beteken "bekommernis", "aantrekkingskrag". Vandag, het wetenskaplikes die universele en konstante interaksie tussen materiële liggame genoem. As hierdie krag is relatief swak en is slegs geldig vir voorwerpe wat beweeg beduidend stadiger as die spoed van lig, dit is van toepassing op hulle Newton se teorie. As dit nie die geval is, moet jy die bevindinge van Einstein gebruik.

Staanspoor: Op die oomblik is die aard van swaartekrag nie ten volle verstaan in beginsel. Wat is dit, ons doen nog nie ten volle teenwoordig.

Die teorieë van Newton en Einstein

Volgens die klassieke onderrig van Isaaka Nyutona, is almal liggame aangetrokke tot mekaar met 'n krag direk eweredig aan die massa is omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand wat daar tussen hulle. Einstein beweer dat swaartekrag tussen voorwerpe wat in die geval van kromming tyd en ruimte ( 'n ruimte kurwe is slegs moontlik indien dit 'n stof bevat).

Hierdie idee was baie diep, maar onlangse studies toon dit 'n paar onakkuraatheid. Vandag, is dit geglo dat swaartekrag warps in die ruimte net ruimte: tyd kan vertraag en selfs stop, maar die werklikheid is die verandering van die vorm van 'n tydelike saak teorie is nog nie bevestig. Dit is waarom die klassieke Einstein vergelyking selfs 'n kans dat die gebied sal voortgaan om saak beïnvloed en die gevolglike magneetveld verskaf nie.

Hoe meer ons weet die wet van swaartekrag (gravitasie), die wiskundige uitdrukking van wat besit word soos die tyd Newton:

\ [F = γ \ frac [-1,2] {m_1 m_2} {r ^ 2} \]

Onder γ gravitasie konstante (G simbool soms gebruik) verstaan, waarvan die waarde is gelyk aan 6,67545 × 10-11 m³ / (kg · s²).

Interaksie tussen elementêre deeltjies

Die ongelooflike kompleksiteit van die omliggende gebied is grootliks verband hou met 'n oneindige aantal van elementêre deeltjies. Tussen hulle, is daar ook verskeie interaksies op daardie vlakke waaroor ons net kan raai. Maar alle vorme van interaksie van elementêre deeltjies met mekaar verskil aansienlik in hul effek.

Die mees kragtige van al die bekende kragte saam te snoer die komponente van die atoomkern bymekaar. Om hulle te skei, moet jy 'n ware kolossale hoeveelheid energie bestee. As die elektrone, word hulle "vasgebind" aan die kern net gewone elektromagnetiese interaksie. Om dit te stop, soms nogal die energie wat verskyn as 'n gevolg van die mees algemene chemiese reaksie. Swaartekrag is (wat dit is, wat jy reeds weet) in die weergawe van atome en subatomiese deeltjies is die maklikste soort interaksie.

Die gravitasieveld in hierdie geval is so swak dat dit moeilik is om te dink. Vreemd genoeg, maar die beweging van hemelliggame, wie se gewig soms onmoontlik om te dink, "volg" hulle. Dit alles is moontlik te danke aan twee kenmerke van swaartekrag wat veral uitgespreek in die geval van groot fisiese voorwerpe:

• In teenstelling met atoom gravitasiekrag trek aansienlik meer ver van die voorwerp. Dus, die aarde se swaartekrag hou in sy veld, selfs die maan en 'n soortgelyke krag van 'n wentelbaan Jupiter se steun maklik verskeie satelliete, die massa van elk van wat vergelykbaar is met die aarde!
• Verder is dit verseker altyd die aantrekkingskrag tussen voorwerpe, die afstand, hierdie krag verswak teen 'n lae spoed.

Vorming van 'n min of meer samehangende teorie van swaartekrag is relatief onlangse, en dit is as gevolg van eeue-oue waarnemings van die beweging van die planete en ander hemelliggame. Die taak aansienlik makliker deur die feit dat hulle beweeg in 'n vakuum, waar daar is eenvoudig geen ander moontlike interaksies. Galileo en Kepler - twee prominente sterrekundige van die tyd, hul mees waardevolle waarnemings gehelp om die weg vir nuwe ontdekkings baan.

Maar net die groot Isaak Nyuton was in staat om die eerste teorie van swaartekrag te vestig en druk dit in wiskundige kartering. Dit was die eerste wet van swaartekrag, wiskundige kartering wat hierbo gegee.

gevolgtrekkings Newton se en 'n paar van sy voorgangers

In teenstelling met ander fisiese verskynsels wat bestaan in die wêreld rondom ons, swaartekrag manifesteer altyd en oral. Dit moet verstaan word dat die term "zero swaartekrag", wat dikwels gevind in die pseudo-wetenskaplike kringe, dit is nie korrek nie: selfs gewigloosheid in die ruimte, beteken nie dat 'n persoon of 'n ruimtetuig is nie geldig aantrekkingskrag van 'n massiewe voorwerp.

Verder moet aan alle materiaal liggame het 'n sekere gewig, wat uitgedruk word in die vorm van 'n krag wat toegepas word vir hulle en die versnelling wat as gevolg van hierdie blootstelling.

So, die gravitasiekrag is eweredig aan die massa van voorwerpe. Numeries, kan hulle uitgedruk word, ontvang beide die produk van die massas van die liggame. Hierdie krag gehoorsaam streng omgekeerde afhanklikheid van die kwadraat van die afstand tussen voorwerpe. Alle ander interaksie baie verskillend, afhangende van die afstand tussen die twee liggame.

Massa as 'n hoeksteen van die teorie

'N verskeidenheid van voorwerpe het veral omstrede punt waar rondom gebou die hele moderne teorie van gravitasie en Einstein se relatiwiteitsteorie. As jy onthou die tweede wet van Newton, dan is jy reeds weet wat gewig is 'n verpligte kenmerk van enige fisiese materiaal liggaam. Dit wys hoe die voorwerp sal optree in die geval van word blootgestel aan kragte, ongeag die oorsprong daarvan.

Aangesien al die liggaam (volgens Newton) wanneer dit blootgestel word aan 'n eksterne krag versnel, naamlik massa bepaal hoe groot is hierdie versnelling. Dink aan 'n meer duidelike voorbeeld. Stel jou voor 'n scooter en bus: as toegepas om hulle presies dieselfde effek, hulle verskillende snelhede vir ongelyke tyd bereik. Dit alles word verklaar deur die teorie van gravitasie.

Wat is die verhouding van die massa en swaartekrag?

As ons praat oor swaartekrag, die massa van hierdie verskynsel 'n rol speel heeltemal teenoorgestelde te doen wat dit speel in verhouding tot krag en versnelling van die voorwerp. Dat dit die primêre bron van aantrekkingskrag. As jy 'n blik op die twee liggame en die krag waarmee hulle trek 'n derde voorwerp, wat is geleë op 'n gelyke afstand van die eerste twee neem, dan is die verhouding van kragte is gelyk aan die verhouding van die massas van die eerste twee voorwerpe. So, die aantrekkingskrag is direk eweredig aan die liggaam gewig.

As ons kyk na die derde wet van Newton, is dit moontlik om seker te maak dit sê presies dieselfde ding. Die gravitasiekrag wat dien op die twee liggame van die hand gesit by 'n gelyke afstand vanaf die bron van aantrekkingskrag, direk afhanklik van die massa van data voorwerpe. In die alledaagse lewe praat ons oor die krag waarmee die liggaam is aangetrokke tot die oppervlak van die planeet, as sy titel.

Kom ons som. So, is die massa nou verwant met die krag en versnelling. Op dieselfde tyd wat dit bepaal die krag waarmee die liggaam sal reageer op die aantrekkingskrag.

Beskik oor 'n versnelling van liggame in 'n gravitasieveld

Dit is die wonderlike dualiteit is die rede dat in dieselfde gravitasieveld van versnelling baie verskillende voorwerpe gelyk sal wees. Veronderstel dat ons twee liggame. Ken een van hulle z massa, en die ander - Z. Beide voorwerpe gegooi op die grond, wat vrylik val.

Soos bepaal deur die verhouding van die aantrekkingskragte? Dit toon 'n eenvoudige wiskundige formule - z / Z. Dit is net die versnelling wat hulle ontvang het as gevolg van die krag van swaartekrag sal presies dieselfde wees. Eenvoudig gestel, die versnelling wat die liggaam is in 'n gravitasieveld is nie afhanklik van sy eiendomme.

Wat bepaal die versnelling in die geval beskryf?

Dit hang net (!) Van die gewig van voorwerpe wat hierdie gebied, sowel as hul ruimtelike posisie te skep. Die tweeledige rol van die massa en versnelling gelyk aan die verskillende liggame in 'n gravitasieveld is reeds relatief oop vir 'n lang tyd. Hierdie verskynsel het die volgende titel: "ekwivalensie beginsel". Hierdie term beklemtoon weer dat die versnelling en traagheid dikwels ekwivalent (tot 'n mate, natuurlik).

Die belangrikheid van die waarde van G

ons onthou van skool fisika natuurlik dat die versnelling van swaartekrag op die oppervlak van ons planeet (swaartekrag aarde se) is 10 m / sek.² (9.8 natuurlik, maar hierdie waarde word gebruik vir die gemak van berekening). Daarom, sonder inagneming van lugweerstand (teen 'n aansienlike hoogte op 'n kort afstand van voorkoms), dan is die verkry effek wanneer die liggaam verkry 'n inkrement van versnelling van 10 m / sek. elke tweede. Byvoorbeeld, sal 'n boek wat geval het uit die tweede verdieping van die huis, teen die einde van sy missie beweeg teen 'n spoed van 30-40 m / s. Eenvoudig gestel, 10 m / s - dit is die "spoed" van swaartekrag binne die Aarde.

Versnelling van swaartekrag in die fisika literatuur aangedui «g» brief. Sedert die vorm van die aarde tot 'n sekere mate meer soos 'n nartjie as die bal, die waarde van hierdie hoeveelheid is nie in al sy dele is dieselfde. So, in die bogenoemde versnelling pale, en dit word kleiner op die hoë pieke van die berge.

Selfs in die mynbedryf speel geen geringe rol wat swaartekrag. Die fisika van hierdie verskynsel spaar soms baie tyd. So, geoloë stel veral belang in 'n volkome akkurate definisie van g, want dit laat uitsonderlike akkuraatheid verken en vind mineraalafsettings. By the way, dit lyk soos swaartekrag formule in watter waarde 'n rol by ons beskou speel? Hier is dit:

F = G x M1xM2 / R2

Aandag te gee! In hierdie geval, swaartekrag formule impliseer G «gravitasie konstante", waarvan die waarde wat ons reeds hierbo gegee.

Op die oomblik, Newton geformuleer die beginsels hierbo uiteengesit. Hy het geweet, en die eenheid en universaliteit van die gravitasiekrag, maar alle aspekte van die verskynsel hy kon nie beskryf. Wat eer het om Alberta Eynshteyna, wat in staat is om die beginsel van ekwivalensie verduidelik was. Dat die mensdom skuld sy huidige begrip van die aard van ruimte-tyd kontinuum.

Die teorie van relatiwiteit, Alberta Eynshteyna werk

In die tyd van Isaaka Nyutona geglo dat die beginpunt voorgestel kan word in die vorm van 'n paar moeilike "stokke", waardeur die geïnstalleerde posisie van die liggaam in die ruimtelike koördinaatstelsel. Terselfdertyd was dit aanvaar dat alle waarnemers, wat daarop hierdie koördinate sal wees in dieselfde tydjie. In daardie jare, was hierdie situasie beskou so voor die hand liggend dat geen poging aangewend om dit uit te daag of voeg by dit. Dit is verstaanbaar, omdat die grense van ons planeet nie afwykings in hierdie reël nie.

Einstein het bewys dat die akkuraatheid van die meting regtig beduidende sou wees as die hipotetiese klok beweeg baie stadiger as die spoed van lig. Eenvoudig gestel, as 'n mens waarnemer stadiger as die spoed van lig beweeg, sal die twee gebeurtenisse volg, dit gebeur vir hom op dieselfde tyd. Gevolglik, vir die tweede waarnemer? die tempo van wat dieselfde of meer gebeure kan voorkom op verskillende tye.

Maar die krag van swaartekrag is wat verband hou met die teorie van relatiwiteit? Laat ons die saak oop te maak in detail.

Die verband tussen die teorie van relatiwiteit en gravitasiekragte

In onlangse jare, dit het 'n groot aantal ontdekkings in die veld van subatomiese deeltjies. 'N groeiende oortuiging dat ons op die punt om die finale deeltjie, buite wat ons wêreld nie kan vergruis vind. Raak meer dwingende behoefte om te weet presies hoe om die klein "bakstene" van ons heelal is fundamentele kragte wat ontdek in die vorige eeu, en selfs vroeër beïnvloed. Veral seergemaak dat die aard van swaartekrag nog nie verduidelik.

Dit is waarom, na Einstein, wat die "onbevoegdheid" van klassieke Newton-meganika in die gebied onder oorweging gestig, het die navorsers gefokus op 'n volledige rethinking van voorheen verkry data. Op baie maniere, het die hersiening ondergaan, die swaartekrag. Wat is dit op die vlak van subatomiese deeltjies? Het dit ten minste 'n bietjie waarde in hierdie ongelooflike multi-dimensionele wêreld?

'N Eenvoudige oplossing?

Op die eerste, baie gedink dat die teenstrydigheid Newton se gravitasiewet en die relatiwiteitsteorie eenvoudig verklaar kan word, 'n analogie van elektrodinamika. Dit sou moontlik wees om te aanvaar dat die gravitasieveld versprei soos 'n magnetiese veld, waarna dit moontlik is om 'n "bemiddelaar" in die interaksies van hemelliggame verklaar, verduidelik die baie teenstrydighede van die ou en die nuwe teorie. Die feit is dat dan sal dit beskou word as die relatiewe snelheid van voortplanting van die magte was aansienlik laer lig. Sedert swaartekrag en tyd gebonde?

In beginsel, Einstein homself byna het 'n relatiwistiese teorie te bou is gebaseer op so 'n uitsig, dit is net een ding wat verhoed dat hy voornemens is. Nie een van die wetenskaplikes van daardie tyd het geen inligting op alle wat kon gehelp het bepaal die "spoed" van swaartekrag nie. Maar daar was 'n baie inligting wat verband hou met die beweging van groot massas. Soos u weet, het hulle nou net gedoen het is 'n erkende bron van 'n kragtige gravitasie velde.

Hoë spoed grootliks beïnvloed die liggaam gewig, en dit is in geen manier soortgelyk aan die interaksie van spoed en krag. Hoe hoër die spoed, hoe groter is die liggaam gewig. Die probleem is dat die laasgenoemde outomaties sou oneindige in die geval van beweging met die spoed van lig of groter geword. So Einstein die gevolgtrekking gekom dat daar geen swaartekrag, en tensor veld te beskryf wat baie meer veranderlike moet gebruik word.

Sy volgelinge tot die gevolgtrekking gekom dat swaartekrag en prakties nie verwant. Die feit dat hierdie baie tensor veld kan optree op die ruimte, maar in die tyd om nie te beïnvloed. Maar die briljante fisikus Stephen Hawking moderniteit het 'n ander oogpunt. Maar dis 'n ander storie ...