Crtanje gravitacijske sile. Gravitacijske sile: definicija, formula, vrste

Don DeYoung

Gravitacija (ili gravitacija) drži nas čvrsto na zemlji i omogućuje zemlji da se okreće oko sunca. Zahvaljujući ovoj nevidljivoj sili, kiša pada na tlo, a razina vode u oceanu raste i opada svaki dan. Gravitacija održava Zemlju u sferičnom obliku i također sprječava našu atmosferu da pobjegne u svemir. Čini se da bi znanstvenici trebali dobro proučiti ovu silu privlačnosti, koja se svakodnevno promatra. Ali ne! Na mnogo načina, gravitacija ostaje najdublja misterija znanosti. Ova misteriozna moć prekrasan je primjer koliko je moderno znanstveno znanje ograničeno.

Što je gravitacija?

Isaac Newton se zainteresirao za ovo pitanje još 1686. godine i došao do zaključka da je gravitacija privlačna sila koja postoji između svih tijela. Shvatio je da se ista sila koja uzrokuje pad jabuke na tlo nalazi u njezinoj orbiti. Zapravo, sila gravitacije Zemlje uzrokuje da Mjesec odstupi od svoje ravne putanje za oko jedan milimetar svake sekunde tijekom njegove rotacije oko Zemlje (slika 1). Newtonov univerzalni zakon gravitacije jedno je od najvećih znanstvenih otkrića svih vremena.

Gravitacija je "niz" koji drži objekte u orbiti

Slika 1. Ilustracija Mjesečeve orbite nije nacrtana u mjerilu. U svakoj sekundi mjesec prijeđe oko 1 km. Na toj udaljenosti odstupa od ravne putanje za oko 1 mm - to je zbog gravitacijske sile Zemlje (isprekidana linija). Čini se da Mjesec stalno pada iza (ili oko) Zemlje, kao što padaju i planeti oko Sunca.

Gravitacija je jedna od četiri temeljne sile prirode (Tablica 1). Imajte na umu da je od četiri sile ova sila najslabija, a ipak je dominantna u odnosu na velike svemirske objekte. Kao što je Newton pokazao, privlačna gravitacijska sila između bilo koje dvije mase postaje sve manja i manja kako udaljenost između njih postaje sve veća i veća, ali nikada u potpunosti ne dosegne nulu (vidi Dizajn gravitacije).

Stoga svaka čestica u cijelom svemiru zapravo privlači svaku drugu česticu. Za razliku od sila slabe i jake nuklearne sile, sila privlačenja je dalekometna (tablica 1). Magnetske i električne međudjelovanje također su sile dugog dometa, ali gravitacija je jedinstvena po tome što je i dugodometna i uvijek privlačna, što znači da nikada ne može nestati (za razliku od elektromagnetizma, u kojem sile mogu privlačiti ili odbijati).

Počevši od velikog kreacionističkog znanstvenika Michaela Faradaya 1849. godine, fizičari su neprestano tragali za skrivenom vezom između sile gravitacije i sile elektromagnetske sile. Trenutno znanstvenici pokušavaju spojiti sve četiri temeljne sile u jednu jednadžbu ili takozvanu "Teoriju svega", ali, bezuspješno! Gravitacija ostaje najmisterioznija i najmanje shvaćena sila.

Gravitacija se ne može zaštititi ni na koji način. Kakav god bio sastav barijere, ona nema utjecaja na privlačnost između dva odvojena objekta. To znači da je u laboratoriju nemoguće napraviti antigravitacijsku komoru. Sila gravitacije ne ovisi o kemijskom sastavu predmeta, već ovisi o njihovoj masi, nama poznatoj kao težina (sila gravitacije na neki objekt jednaka je težini tog predmeta – što je veća masa, to je veća sile ili težine.) Blokovi napravljeni od stakla, olova, leda ili čak stiropora, koji imaju istu masu, iskusit će (i djelovati) istu gravitacijsku silu. Ti su podaci dobiveni tijekom pokusa, a znanstvenici još uvijek ne znaju kako ih teorijski objasniti.

Dizajn u gravitaciji

Sila F između dviju masa m 1 i m 2 koje se nalaze na udaljenosti r može se napisati kao formula F = (G m 1 m 2) / r 2

Gdje je G gravitacijska konstanta, koju je prvi izmjerio Henry Cavendish 1798.1

Ova jednadžba pokazuje da gravitacija opada kako udaljenost, r, između dvaju objekata postaje veća, ali nikada u potpunosti ne dosegne nulu.

Inverzno-kvadratna priroda ove jednadžbe jednostavno oduzima dah. Uostalom, ne postoji nužan razlog zašto bi gravitacija djelovala na ovaj način. U neuređenom, nasumičnom svemiru koji se razvija, proizvoljne moći poput r 1,97 ili r 2,3 činile bi se vjerojatnijima. Međutim, točna mjerenja pokazala su točnu snagu na najmanje pet decimala, 2,00000. Kao što je jedan istraživač rekao, ovaj se rezultat čini "pretočno".2 Možemo zaključiti da sila privlačenja ukazuje na točan, kreiran dizajn. Zapravo, ako bi stupanj samo malo odstupao od 2, orbite planeta i cijelog svemira postale bi nestabilne.

Veze i bilješke

1. Tehnički govoreći, G = 6,672 x 10 –11 Nm 2 kg –2
2. Thompsen, D., "Vrlo točno o gravitaciji", znanstvene vijesti 118(1):13, 1980.

Dakle, što je zapravo gravitacija? Kako ta sila može djelovati u tako golemom, praznom svemiru? I zašto uopće postoji? Znanost nikada nije uspjela odgovoriti na ova osnovna pitanja o zakonima prirode. Sila privlačnosti ne može doći sporo putem mutacije ili prirodne selekcije. Djeluje od samog početka postojanja svemira. Kao i svaki drugi fizikalni zakon, gravitacija je nedvojbeno prekrasan dokaz planiranog stvaranja.

Neki su znanstvenici pokušali objasniti gravitaciju u smislu nevidljivih čestica, gravitona, koje se kreću između tijela. Drugi su govorili o kozmičkim strunama i gravitacijskim valovima. Nedavno su znanstvenici uz pomoć posebno stvorenog laboratorija LIGO (engl. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) uspjeli samo vidjeti učinak gravitacijskih valova. Ali priroda ovih valova, kako fizički objekti međusobno djeluju na velikim udaljenostima, mijenjajući svoj oblik, još uvijek ostaje veliko pitanje za sve. Jednostavno ne znamo prirodu porijekla sile gravitacije i kako ona održava stabilnost cijelog svemira.

Gravitacija i Sveto pismo

Dva odlomka iz Biblije mogu nam pomoći da razumijemo prirodu gravitacije i fizikalne znanosti općenito. Prvi odlomak, Kološanima 1,17, objašnjava da je Krist “Tu je prije svega i sve mu vrijedi”. Grčki glagol stoji (συνισταω sunistao) znači: držati se, držati se ili držati zajedno. Grčka uporaba ove riječi izvan Biblije znači posuda koja sadrži vodu. Riječ korištena u Poslanici Kološanima je u savršenom vremenu, što obično označava sadašnje trajno stanje koje je proizašlo iz dovršene prošle radnje. Jedan od dotičnih fizičkih mehanizama očito je sila privlačenja koju je uspostavio Stvoritelj i koja se nepogrešivo održava i danas. Zamislite samo: kad bi sila gravitacije na trenutak prestala djelovati, nedvojbeno bi nastao kaos. Sva nebeska tijela, uključujući Zemlju, Mjesec i zvijezde, više se ne bi držala zajedno. Cijeli taj sat bio bi podijeljen u zasebne, male dijelove.

Drugi stih iz Pisma, Hebrejima 1,3, izjavljuje da Krist "sve drži riječju svoje moći." Riječ drži (φερω pherō) ponovno opisuje održavanje ili očuvanje svega, uključujući gravitaciju. Riječ drži koji se koristi u ovom stihu znači mnogo više od pukog držanja utega. Uključuje kontrolu nad svim tekućim pokretima i promjenama unutar svemira. Ovaj beskrajni zadatak se provodi kroz svemoguću Riječ Gospodnju, kroz koju je sam svemir nastao. Gravitacija, "tajanstvena sila" koja ostaje slabo shvaćena čak i nakon četiri stotine godina istraživanja, jedna je od manifestacija ove nevjerojatne božanske brige za svemir.

Iskrivljenja vremena i prostora i crne rupe

Einsteinova opća teorija relativnosti ne smatra gravitaciju silom, već zakrivljenošću samog prostora u blizini masivnog objekta. Predviđa se da će se svjetlost koja tradicionalno prati ravne linije savijati dok putuje kroz zakrivljeni prostor. To je prvi put pokazano kada je astronom Sir Arthur Eddington promatrao promjenu prividnog položaja zvijezde tijekom potpune pomrčine 1919. godine, vjerujući da su svjetlosne zrake savijene sunčevom gravitacijom.

Opća relativnost također predviđa da će, ako je tijelo dovoljno gusto, njegova gravitacija toliko iskriviti prostor da svjetlost uopće ne može proći kroz njega. Takvo tijelo upija svjetlost i sve ostalo što je njegova jaka gravitacija zarobila, te se naziva Crna rupa. Takvo se tijelo može otkriti samo po njegovim gravitacijskim učincima na druge objekte, po jakoj zakrivljenosti svjetlosti oko njega i po jakom zračenju koje emitira materija koja pada na njega.

Sva materija unutar crne rupe je komprimirana u središtu, koje ima beskonačnu gustoću. "Veličina" rupe određena je horizontom događaja, tj. granica koja okružuje središte crne rupe i ništa (čak ni svjetlost) ne može pobjeći iz nje. Polumjer rupe naziva se Schwarzschildov radijus, po njemačkom astronomu Karlu Schwarzschildu (1873. – 1916.), a izračunava se kao R S = 2GM/c 2, gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu. Kada bi Sunce palo u crnu rupu, njegov Schwarzschildov radijus bio bi samo 3 km.

Postoje čvrsti dokazi da kada se nuklearno gorivo jedne masivne zvijezde potroši, ona više ne može odoljeti kolapsu pod vlastitom ogromnom težinom i pada u crnu rupu. Vjeruje se da crne rupe s masom od milijarde sunaca postoje u središtima galaksija, uključujući našu galaksiju, Mliječnu stazu. Mnogi znanstvenici vjeruju da supersvijetli i vrlo udaljeni objekti zvani kvazari koriste energiju koja se oslobađa kada materija padne u crnu rupu.

Prema predviđanjima opće teorije relativnosti, gravitacija također iskrivljuje vrijeme. To su potvrdili i vrlo precizni atomski satovi, koji na razini mora rade nekoliko mikrosekundi sporije nego u područjima iznad razine mora, gdje je Zemljina gravitacija nešto slabija. U blizini horizonta događaja ovaj je fenomen uočljiviji. Ako promatramo sat astronauta koji se približava horizontu događaja, vidjet ćemo da sat radi sporije. Dok je u horizontu događaja, sat će stati, ali ga nikada nećemo moći vidjeti. Nasuprot tome, astronaut neće primijetiti da njegov sat radi sporije, ali će vidjeti da naš sat radi sve brže.

Glavna opasnost za astronauta u blizini crne rupe bile bi plimne sile, uzrokovane gravitacijom koja je jača na dijelovima tijela koji su bliže crnoj rupi nego na dijelovima dalje od nje. Po svojoj su snazi ​​plimne sile u blizini crne rupe koja ima masu zvijezde jače od bilo kojeg uragana i lako kidaju u sitne komadiće sve što im se nađe. Međutim, dok se gravitacijska privlačnost smanjuje s kvadratom udaljenosti (1/r 2), plimna aktivnost opada s kubom udaljenosti (1/r 3). Stoga je, suprotno uvriježenom mišljenju, gravitacijska sila (uključujući plimnu silu) slabija na horizontu događaja velikih crnih rupa nego na malim crnim rupama. Dakle, plimne sile na horizontu događaja crne rupe u vidljivom prostoru bile bi manje primjetne od najblažeg povjetarca.

Dilatacija vremena pod utjecajem gravitacije u blizini horizonta događaja temelj je novog kozmološkog modela koji je stvorio fizičar kreacije dr. Russell Humphries, o kojem govori u svojoj knjizi Starlight and Time. Ovaj model bi mogao pomoći u rješavanju problema kako možemo vidjeti svjetlost dalekih zvijezda u mladom svemiru. Osim toga, danas je to znanstvena alternativa nebiblijskoj, koja se temelji na filozofskim postavkama koje nadilaze okvire znanosti.

Bilješka

Gravitacija, "tajanstvena sila" koja i nakon četiri stotine godina istraživanja ostaje slabo shvaćena...

Isaac Newton (1642. – 1727.)

Fotografija: Wikipedia.org

Isaac Newton (1642. – 1727.)

Isaac Newton objavio je svoja otkrića o gravitaciji i kretanju nebeskih tijela 1687. godine, u svom poznatom djelu " Matematički počeci". Neki su čitatelji brzo zaključili da Newtonov svemir nije ostavio mjesta za Boga, budući da se sada sve može objasniti jednadžbama. Ali Newton uopće nije tako mislio, jer je rekao u drugom izdanju ovog slavnog djela:

"Naš najljepši sunčev sustav, planeti i kometi mogu biti samo rezultat plana i dominacije inteligentnog i jakog bića."

Isaac Newton nije bio samo znanstvenik. Osim znanosti, gotovo cijeli život posvetio je proučavanju Biblije. Njegove omiljene biblijske knjige bile su Daniel i Otkrivenje, koje opisuju Božje planove za budućnost. Zapravo, Newton je napisao više teoloških nego znanstvenih djela.

Newton je poštovao druge znanstvenike kao što je Galileo Galilei. Inače, Newton je rođen iste godine kada je Galileo umro, 1642. godine. Newton je u svom pismu napisao: “Ako sam vidio dalje od drugih, to je bilo zato što sam stajao ramena divovi." Malo prije svoje smrti, vjerojatno razmišljajući o misteriju gravitacije, Newton je skromno napisao: “Ne znam kako me svijet doživljava, ali sebi se činim da sam samo dječak koji se igra na morskoj obali, koji se zabavlja tražeći kamenčić šareniji od ostalih, ili lijepu školjku, dok golemi ocean neistražena istina."

Newton je pokopan u Westminsterskoj opatiji. Latinski natpis na njegovom grobu završava riječima: "Neka se raduju smrtnici što je među njima živio takav ukras ljudskog roda".

Svi smo u školi prošli kroz zakon univerzalne gravitacije. Ali što zapravo znamo o gravitaciji, osim informacija koje nam u glavu ubacuju učitelji? Obnovimo znanje...

Prva činjenica: Newton nije otkrio zakon univerzalne gravitacije

Svi znaju poznatu parabolu o jabuci koja je pala na Newtonovu glavu. Ali činjenica je da Newton nije otkrio zakon univerzalne gravitacije, budući da tog zakona jednostavno nema u njegovoj knjizi "Matematički principi prirodne filozofije". U ovom djelu nema ni formule ni formulacije, u što se svatko može sam uvjeriti. Štoviše, prvi spomen gravitacijske konstante pojavljuje se tek u 19. stoljeću i, sukladno tome, formula se nije mogla pojaviti ranije. Inače, koeficijent G, koji umanjuje rezultat izračuna za 600 milijardi puta, nema fizičkog značenja, a uveden je kako bi se prikrile proturječnosti.

Druga činjenica: lažiranje eksperimenta gravitacijske privlačnosti

Vjeruje se da je Cavendish prvi demonstrirao gravitacijsko privlačenje u laboratorijskim uzorcima, koristeći torzijsku vagu - vodoravnu klackalicu s utezima na krajevima obješene na tanku žicu. Klackalica se mogla okrenuti na tanku žicu. Prema službenoj verziji, Cavendish je utezima klackalice prinio par diskova od 158 kg sa suprotnih strana, a klackalica se okrenula pod malim kutom. Međutim, metodologija eksperimenta bila je pogrešna, a rezultati krivotvoreni, što je uvjerljivo dokazao fizičar Andrej Albertovič Grišajev. Cavendish je dugo vremena prerađivao i prilagođavao instalaciju tako da rezultati odgovaraju Newtonovoj prosječnoj gustoći Zemlje. Sama metodologija eksperimenta predviđala je višestruko pomicanje blankova, a razlog rotacije klackalice bile su mikrovibracije od kretanja blankova koje su se prenosile na ovjes.

To potvrđuje i činjenica da je tako jednostavna instalacija iz 18. stoljeća u obrazovne svrhe trebala biti, ako ne u svakoj školi, onda barem na odsjecima za fiziku sveučilišta, kako bi studentima u praksi pokazala rezultat zakona univerzalne gravitacije. No, postavka Cavendish se ne koristi u nastavnom planu i programu, a školarci i studenti vjeruju im na riječ da se dva diska privlače.

Treća činjenica: Zakon univerzalne gravitacije ne djeluje tijekom pomrčine Sunca

Ako u formulu za zakon univerzalne gravitacije zamijenimo referentne podatke za Zemlju, Mjesec i Sunce, tada u trenutku kada Mjesec leti između Zemlje i Sunca, na primjer, u vrijeme pomrčine Sunca, sila privlačnost između Sunca i Mjeseca je više od 2 puta veća nego između Zemlje i Mjeseca!

Prema formuli, Mjesec bi morao napustiti orbitu Zemlje i početi se okretati oko Sunca.

Gravitacijska konstanta - 6,6725×10−11 m³/(kg s²).
Masa Mjeseca je 7,3477 × 1022 kg.
Masa Sunca je 1,9891 × 1030 kg.
Masa Zemlje je 5,9737 × 1024 kg.
Udaljenost između Zemlje i Mjeseca = 380 000 000 m.
Udaljenost između Mjeseca i Sunca = 149 000 000 000 m.

Zemlja i Mjesec:
6,6725×10-11 x 7,3477×1022 x 5,9737×1024 / 3800000002 = 2,028×1020 H
Mjesec i sunce:
6,6725 x 10-11 x 7,3477 x 1022 x 1,9891 x 1030 / 1490000000002 = 4,39 x 1020 H

2.028×1020H<< 4,39×1020 H
Privlačna sila između Zemlje i Mjeseca<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Ovim se izračunima može zamjeriti činjenica da je Mjesec umjetno šuplje tijelo i da referentna gustoća ovog nebeskog tijela najvjerojatnije nije točno određena.

Doista, eksperimentalni dokazi sugeriraju da Mjesec nije čvrsto tijelo, već ljuska tankih stijenki. Autoritativni časopis Science opisuje rezultate seizmičkih senzora nakon što je treći stupanj rakete Apollo 13 udario u površinu Mjeseca: „Seizmički poziv detektiran je više od četiri sata. Na Zemlji, kad bi raketa pogodila na jednakoj udaljenosti, signal bi trajao samo nekoliko minuta.”

Seizmičke vibracije koje tako sporo opadaju tipične su za šuplji rezonator, a ne za čvrsto tijelo.
Ali Mjesec, između ostalog, ne pokazuje svoja atraktivna svojstva u odnosu na Zemlju - par Zemlja-Mjesec ne kreće se oko zajedničkog centra mase, kao što bi bilo prema zakonu univerzalne gravitacije, a Zemljin elipsoidna orbita, suprotno ovom zakonu, ne postaje cik-cak.

Štoviše, parametri same Mjesečeve orbite ne ostaju konstantni, orbita "evoluira" u znanstvenoj terminologiji, a to čini suprotno zakonu univerzalne gravitacije.

Četvrta činjenica: apsurdnost teorije plima i oseka

Kako je, prigovorit će neki, jer i školarci znaju za oceanske plime i oseke na Zemlji, koje nastaju zbog privlačenja vode Suncu i Mjesecu.

Prema teoriji, Mjesečeva gravitacija u oceanu oblikuje elipsoid plime i oseke, s dvije plimne grbe, koje se zbog dnevne rotacije kreću po površini Zemlje.

Međutim, praksa pokazuje apsurdnost ovih teorija. Uostalom, prema njima, plimna grba visoka 1 metar za 6 sati trebala bi se kretati kroz Drakeov prolaz iz Pacifika u Atlantik. Budući da je voda nestlačiva, masa vode podigla bi razinu do visine od oko 10 metara, što se u praksi ne događa. U praksi se pojave plime i oseke javljaju autonomno u područjima od 1000-2000 km.

Laplace je također bio zadivljen paradoksom: zašto u francuskim morskim lukama visoka voda dolazi uzastopno, iako bi, prema konceptu plimnog elipsoida, tamo trebala doći istovremeno.

Peta činjenica: Teorija masovne gravitacije ne funkcionira

Princip gravitacijskih mjerenja je jednostavan - gravimetri mjere vertikalne komponente, a devijacija olovnice pokazuje horizontalne komponente.

Prvi pokušaj provjere teorije masovne gravitacije učinili su Britanci sredinom 18. stoljeća na obali Indijskog oceana, gdje se s jedne strane nalazi najviši kameni greben na svijetu Himalaja, a s drugi, oceanska zdjela ispunjena mnogo manje masivnom vodom. Ali, nažalost, visak ne odstupa prema Himalaji! Štoviše, ultraosjetljivi instrumenti - gravimetri - ne detektiraju razliku u gravitaciji ispitnog tijela na istoj visini nad masivnim planinama i nad manje gustim morima dubine od jednog kilometra.

Kako bi spasili naviknutu teoriju, znanstvenici su joj se dosjetili i potporu: razlog tome je, kažu, "izostaza" - gušće stijene nalaze se ispod mora, a rastresite stijene ispod planina, a gustoća im je jednaka gustoći sve namjestite na željenu vrijednost.

Također je empirijski utvrđeno da gravimetri u dubokim rudnicima pokazuju da gravitacija ne opada s dubinom. Ona nastavlja rasti, ovisna samo o kvadratu udaljenosti do središta Zemlje.

Šesta činjenica: gravitaciju ne stvaraju materija ili masa

Prema formuli zakona univerzalne gravitacije, dvije mase, m1 i m2, čije se dimenzije mogu zanemariti u usporedbi s udaljenostima između njih, navodno se međusobno privlače silom izravno proporcionalnom umnošku tih masa i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih. Međutim, zapravo, ne postoji niti jedan dokaz da tvar ima učinak gravitacijske privlačnosti. Praksa pokazuje da gravitaciju ne stvaraju materija ili mase, ona je neovisna o njima, a masivna tijela se pokoravaju samo gravitaciji.

Neovisnost gravitacije o materiji potvrđuje činjenica da, s najrjeđim izuzetkom, mala tijela Sunčevog sustava uopće nemaju gravitacijsku privlačnost. S izuzetkom Mjeseca, više od šest desetaka satelita planeta ne pokazuju znakove vlastite gravitacije. Dokazuju to i neizravna i izravna mjerenja, pa tako od 2004. godine sonda Cassini u blizini Saturna povremeno proleti u blizini njegovih satelita, ali nisu zabilježene promjene u brzini sonde. Uz pomoć istog Cassinija otkriven je gejzir na Enceladusu, šestom najvećem satelitu Saturna.

Koji se fizikalni procesi moraju odvijati na kozmičkom komadu leda da bi parni mlazovi poletjeli u svemir?
Iz istog razloga, Titan, Saturnov najveći mjesec, ima plinoviti rep kao rezultat atmosferskog tonjenja.

Sateliti predviđeni teorijom asteroida nisu pronađeni, unatoč velikom broju. I u svim izvješćima o dvostrukim, ili uparenim asteroidima, koji se navodno okreću oko zajedničkog središta mase, nije bilo dokaza o kruženju tih parova. Suputnici su se slučajno našli u blizini, krećući se u kvazisinkronim orbitama oko Sunca.

Pokušaji postavljanja umjetnih satelita u orbitu asteroida završili su neuspjehom. Primjeri uključuju sondu NEAR, koju su Amerikanci dotjerali do asteroida Eros, ili sondu Hayabusa, koju su Japanci poslali na asteroid Itokawa.

Sedma činjenica: Saturnovi asteroidi ne poštuju zakon univerzalne gravitacije

Svojedobno je Lagrange, pokušavajući riješiti problem tri tijela, dobio stabilno rješenje za određeni slučaj. Pokazao je da se treće tijelo može kretati u orbiti drugoga, cijelo vrijeme biti u jednoj od dvije točke, od kojih je jedna ispred drugog tijela za 60 °, a druga je iza za isti iznos.

Međutim, dvije skupine asteroidnih pratilaca, pronađenih iza i ispred Saturnove orbite, a koje su astronomi radosno nazvali Trojancima, izašle su iz predviđenih područja, a potvrda zakona univerzalne gravitacije pretvorila se u proboj.

Činjenica osam: kontradikcija s općom teorijom relativnosti

Prema modernim konceptima, brzina svjetlosti je konačna, kao rezultat toga, vidimo udaljene objekte ne tamo gdje se trenutno nalaze, već u točki odakle je krenula svjetlosna zraka koju smo vidjeli. Ali koliko brzo putuje gravitacija?

Nakon analize podataka nakupljenih do tog vremena, Laplace je otkrio da se "gravitacija" širi brže od svjetlosti za najmanje sedam redova veličine! Moderna mjerenja primanjem impulsa od pulsara pogurala su brzinu širenja gravitacije još više - najmanje 10 redova veličine brže od brzine svjetlosti. Na ovaj način, eksperimentalna istraživanja u suprotnosti su s općom teorijom relativnosti na koju se službena znanost i dalje oslanja, unatoč potpunom neuspjehu.

Deveta činjenica: Gravitacijske anomalije

Postoje prirodne gravitacijske anomalije, koje također ne nalaze nikakvo razumljivo objašnjenje službene znanosti. Evo nekoliko primjera:

Deseta činjenica: proučavanje vibracijske prirode antigravitacije

Postoji velik broj alternativnih studija s impresivnim rezultatima na području antigravitacije, koji iz temelja pobijaju teorijske proračune službene znanosti.

Neki istraživači analiziraju vibracijsku prirodu antigravitacije. Ovaj efekt je jasno prikazan u suvremenom iskustvu, gdje kapljice vise u zraku zbog akustične levitacije. Ovdje vidimo kako je uz pomoć zvuka određene frekvencije moguće pouzdano držati kapljice tekućine u zraku ...

No učinak na prvi pogled objašnjava se principom rada žiroskopa, ali čak i takav jednostavan eksperiment najvećim je dijelom proturječan gravitaciji u njezinu suvremenom smislu.

Malo ljudi zna da je Viktor Stepanovič Grebennikov, sibirski entomolog koji je proučavao učinak šupljinskih struktura kod insekata, opisao fenomen antigravitacije kod insekata u svojoj knjizi "Moj svijet". Znanstvenici već dugo znaju da masivni kukci, poput kukolja, lete protivno zakonima gravitacije, a ne zbog njih.

Štoviše, na temelju svojih istraživanja Grebennikov je stvorio antigravitacijsku platformu.

Viktor Stepanovič je umro pod prilično čudnim okolnostima i njegova su postignuća djelomično izgubljena, međutim, dio prototipa antigravitacijske platforme je sačuvan i može se vidjeti u Muzeju Grebennikov u Novosibirsku.

Još jedna praktična primjena antigravitacije može se vidjeti u gradu Homesteadu na Floridi, gdje se nalazi čudna struktura od koraljnih monolitnih blokova, koju su ljudi nazvali Coral Castle. Sagradio ga je rođeni Latvijac - Edward Lidskalnin u prvoj polovici 20. stoljeća. Taj čovjek mršave građe nije imao nikakav alat, nije imao čak ni auto, niti bilo kakvu opremu.

Uopće se nije koristio električnom energijom, također zbog njezina nedostatka, ali se ipak nekako spustio do oceana, gdje je klesao višetonske kamene blokove i nekako ih dopremao na svoje mjesto, postavljajući ih savršeno precizno.

Nakon Edove smrti, znanstvenici su počeli pažljivo proučavati njegovu kreaciju. Za potrebe eksperimenta doveden je snažan buldožer, te je pokušan pomaknuti jedan od 30 tona teških blokova koraljnog dvorca. Buldožer je tutnjao, klizio, ali nije pomaknuo golemi kamen.

Unutar dvorca pronađena je čudna naprava koju su znanstvenici nazvali generatorom istosmjerne struje. Bila je to masivna građevina s mnogo metalnih dijelova. 240 trajnih šipkastih magneta ugrađeno je u vanjski dio uređaja. Ali kako je Edward Leedskalnin zapravo pokretao višetonske blokove još uvijek je misterij.

Poznate su studije Johna Searlea u čijim su rukama neobični generatori oživjeli, okretali se i stvarali energiju; diskovi promjera od pola metra do 10 metara dizali su se u zrak i kontrolirano letjeli od Londona do Cornwalla i natrag.

Profesorovi eksperimenti ponovljeni su u Rusiji, SAD-u i Tajvanu. U Rusiji je, primjerice, 1999. pod brojem 99122275/09 registrirana prijava patenta "uređaj za generiranje mehaničke energije". Vladimir Vitalievich Roshchin i Sergey Mikhailovich Godin su zapravo reproducirali SEG (Searl Effect Generator) i proveli niz studija s njim. Rezultat je izjava: možete dobiti 7 kW električne energije bez trošenja; rotirajući generator izgubio je na težini do 40%.

Searleova prva laboratorijska oprema odnesena je na nepoznato mjesto dok je on sam bio u zatvoru. Instalacija Godina i Roshchina jednostavno je nestala; nestale su sve objave o njoj, osim prijave izuma.

Poznat je i Hutchisonov efekt, nazvan po kanadskom inženjeru-izumitelju. Učinak se očituje u levitaciji teških predmeta, legurama različitih materijala (na primjer, metal + drvo), anomalnom zagrijavanju metala u odsutnosti gorućih tvari u njihovoj blizini. Evo videozapisa ovih učinaka:

Kakva god gravitacija zapravo bila, treba priznati da je službena znanost potpuno nesposobna jasno objasniti prirodu ovog fenomena..

Jaroslav Jargin

Prvo zamislite Zemlju kao loptu koja se ne kreće (slika 3.1, a). Gravitacijska sila F između Zemlje (mase M) i tijela (mase m) određena je formulom: F=Gmm/r2

gdje je r polumjer Zemlje. Konstanta G je poznata kao univerzalna gravitacijska konstanta i izuzetno mali. Kada je r konstantan, sila F je konstantna. m. Privlačenje tijela mase m prema Zemlji određuje težinu tog tijela: W = mg Usporedba jednadžbi daje: g = const = GM/r 2 .

Privlačenje tijela mase m od strane Zemlje uzrokuje da ono padne "dolje" s akceleracijom g, koja je konstantna u svim točkama A, B, C i posvuda na zemljinoj površini (sl. 3.1.6).

Dijagram sila slobodnog tijela također pokazuje da sa strane tijela mase m na Zemlju djeluje sila koja je usmjerena suprotno od sile koja na tijelo djeluje sa Zemlje. Međutim, masa Zemlje M je toliko velika da je ubrzanje "prema gore" a "Zemlje, izračunato formulom F \u003d Ma", beznačajno i može se zanemariti. Zemlja ima oblik različit od sfere: polumjer na polu r p manji je od polumjera na ekvatoru r e. To znači da sila privlačenja tijela mase m na polu F p \u003d GMm / r 2 p je veći nego na ekvatoru F e = GMm/r e . Stoga je akceleracija slobodnog pada g p na polu veća od akceleracije slobodnog pada g e na ekvatoru. Akceleracija g mijenja se s geografskom širinom u skladu s promjenom polumjera Zemlje.



Kao što znate, Zemlja je u stalnom kretanju. Okreće se oko svoje osi, svaki dan napravi jedan krug, a kruži oko Sunca s krugom od godinu dana. Uzimajući radi jednostavnosti Zemlju kao homogenu loptu, razmotrimo gibanje tijela mase m na polu A i na ekvatoru C (slika 3.2). U jednom danu tijelo u točki A okrene se za 360°, ostajući na mjestu, dok tijelo koje se nalazi u točki C prijeđe put od 2lg. Da bi se tijelo koje se nalazi u točki C gibalo po kružnoj putanji potrebna je neka sila. To je centripetalna sila, koja se određuje formulom mv 2 /r, gdje je v brzina tijela u orbiti. Sila gravitacijske privlačnosti koja djeluje na tijelo koje se nalazi u točki C, F = GMm/r mora:

a) osigurati kretanje tijela u krugu;

b) privući tijelo prema Zemlji.

Dakle, F = (mv 2 /r) + mg na ekvatoru, a F = mg na polu. To znači da se g mijenja sa zemljopisnom širinom kako se radijus orbite mijenja od r u C do nule u A.

Zanimljivo je zamisliti što bi se dogodilo kada bi se brzina Zemljine rotacije toliko povećala da bi centripetalna sila koja djeluje na tijelo na ekvatoru postala jednaka sili privlačenja, tj. mv 2 / r = F = GMm / r 2 . Ukupna gravitacijska sila koristila bi se isključivo za držanje tijela u točki C u kružnoj orbiti, a na površini Zemlje ne bi ostalo nikakve sile. Svako daljnje povećanje brzine rotacije Zemlje omogućilo bi tijelu da "odlebdi" u svemir. U isto vrijeme, ako se svemirska letjelica s astronautima na palubi lansira na visinu R iznad središta Zemlje brzinom v, tako da je zadovoljena jednakost mv*/R=F = GMm/R 2, tada ta letjelica će se okretati oko Zemlje u uvjetima bestežinskog stanja.

Precizna mjerenja ubrzanja slobodnog pada g pokazuju da g varira s geografskom širinom, kao što je prikazano u tablici 3.1. Iz toga slijedi da se težina određenog tijela mijenja na površini Zemlje od maksimuma na geografskoj širini od 90 ° do minimuma na geografskoj širini od 0 °.



Na ovoj razini treninga male promjene u ubrzanju g obično se zanemaruju i koristi se prosječna vrijednost od 9,81 m-s 2 . Radi pojednostavljenja izračuna, akceleracija g često se uzima kao najbliži cijeli broj, tj. 10 ms - 2, i, prema tome, sila privlačenja koja djeluje sa Zemlje na tijelo mase 1 kg, tj. težine, uzima se kao 10 N. Većina ispitne komisije za ispitanike predlažu korištenje g \u003d 10 m-s - 2 ili 10 N-kg -1 kako bi se pojednostavili izračuni.

« Fizika - 10. razred"

Zašto se mjesec kreće oko Zemlje?
Što se događa ako mjesec stane?
Zašto se planeti okreću oko Sunca?

U 1. poglavlju se detaljno raspravljalo o tome da globus daje istu akceleraciju svim tijelima u blizini površine Zemlje - akceleraciju slobodnog pada. Ali ako globus daje ubrzanje tijelu, onda, prema drugom Newtonovom zakonu, djeluje na tijelo nekom silom. Sila kojom zemlja djeluje na tijelo naziva se gravitacija. Prvo, pronađimo ovu silu, a zatim razmotrimo silu univerzalne gravitacije.

Modulo ubrzanje određeno je iz drugog Newtonovog zakona:

U općem slučaju ovisi o sili koja djeluje na tijelo i njegovoj masi. Kako ubrzanje slobodnog pada ne ovisi o masi, jasno je da sila gravitacije mora biti proporcionalna masi:

Fizikalna veličina je akceleracija slobodnog pada, konstantna je za sva tijela.

Na temelju formule F = mg možete odrediti jednostavnu i praktično praktičnu metodu za mjerenje mase tijela usporedbom mase određenog tijela sa standardnom jedinicom mase. Omjer masa dvaju tijela jednak je omjeru sila teže koje djeluju na tijela:

To znači da su mase tijela jednake ako su iste sile gravitacije koje na njih djeluju.

To je osnova za određivanje masa vaganjem na opružnoj ili vagi. Osiguravanjem da se sila pritiska tijela na vagu, jednaka sili gravitacije koja djeluje na tijelo, uravnoteži sa silom pritiska utega na drugim vagama, jednakom sili gravitacije koja djeluje na utege. , time određujemo masu tijela.

Sila gravitacije koja djeluje na određeno tijelo u blizini Zemlje može se smatrati konstantnom samo na određenoj geografskoj širini u blizini Zemljine površine. Ako se tijelo podigne ili pomakne na mjesto s drugom geografskom širinom, tada će se promijeniti ubrzanje slobodnog pada, a time i sila gravitacije.

Sila gravitacije.

Newton je prvi rigorozno dokazao da je razlog koji uzrokuje pad kamena na Zemlju, kretanje Mjeseca oko Zemlje i planeta oko Sunca, isti. to sila gravitacije djelujući između bilo kojeg tijela svemira.

Newton je došao do zaključka da bi putanja kamena bačenog s visoke planine (sl. 3.1) određenom brzinom mogla postati takva da on nikada ne bi uopće dosegnuo površinu Zemlje, već bi kretati se oko njega kao što planeti opisuju svoje orbite na nebu.

Newton je pronašao ovaj razlog i uspio ga je precizno izraziti u obliku jedne formule - zakona univerzalne gravitacije.

Budući da sila univerzalne gravitacije daje jednaku akceleraciju svim tijelima, bez obzira na njihovu masu, ona mora biti proporcionalna masi tijela na koje djeluje:

“Gravitacija postoji za sva tijela općenito i proporcionalna je masi svakog od njih ... svi planeti gravitiraju jedni prema drugima ...” I. Newton

Ali budući da npr. Zemlja djeluje na Mjesec silom proporcionalnom masi Mjeseca, onda i Mjesec, prema trećem Newtonovom zakonu, mora istom silom djelovati na Zemlju. Štoviše, ta sila mora biti proporcionalna masi Zemlje. Ako je gravitacijska sila doista univerzalna, tada sa strane danog tijela na svako drugo tijelo mora djelovati sila proporcionalna masi tog drugog tijela. Prema tome, sila univerzalne gravitacije mora biti proporcionalna umnošku masa tijela koja međusobno djeluju. Iz toga slijedi formulacija zakona univerzalne gravitacije.

Zakon gravitacije:

Sila međusobnog privlačenja dvaju tijela izravno je proporcionalna umnošku masa tih tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih:

Faktor proporcionalnosti G naziva se gravitacijska konstanta.

Gravitacijska konstanta brojčano je jednaka sili privlačenja između dviju materijalnih točaka mase 1 kg svaka, ako je udaljenost između njih 1 m. Uostalom, s masama m 1 \u003d m 2 \u003d 1 kg i udaljenosti r \u003d 1 m, dobivamo G \u003d F (numerički).

Treba imati na umu da zakon univerzalne gravitacije (3.4) kao univerzalni zakon vrijedi za materijalne točke. U ovom slučaju, sile gravitacijske interakcije usmjerene su duž linije koja povezuje te točke (slika 3.2, a).

Može se pokazati da homogena tijela koja imaju oblik lopte (čak i ako se ne mogu smatrati materijalnim točkama, sl. 3.2, b) također djeluju sa silom definiranom formulom (3.4). U ovom slučaju, r je udaljenost između središta kuglica. Sile međusobnog privlačenja leže na pravoj liniji koja prolazi središtima kuglica. Takve se sile nazivaju središnji. Tijela čiji pad na Zemlju obično razmatramo mnogo su manja od polumjera Zemlje (R ≈ 6400 km).

Takva se tijela, bez obzira na njihov oblik, mogu smatrati materijalnim točkama, a sila njihovog privlačenja prema Zemlji može se odrediti prema zakonu (3.4), imajući u vidu da je r udaljenost od zadanog tijela do središta tijela. Zemlja.

Kamen bačen na Zemlju će pod djelovanjem gravitacije skrenuti s ravne putanje i, nakon što je opisao zakrivljenu putanju, konačno će pasti na Zemlju. Ako ga baciš većom brzinom, padat će dalje.” I. Newton

Definicija gravitacijske konstante.

Sada saznajmo kako možete pronaći gravitacijsku konstantu. Prije svega, imajte na umu da G ima specifično ime. To je zbog činjenice da su jedinice (i, sukladno tome, imena) svih veličina uključenih u zakon univerzalne gravitacije već ranije utvrđene. Zakon gravitacije daje novu vezu između poznatih veličina s određenim nazivima jedinica. Zato se koeficijent ispostavlja kao imenovana vrijednost. Koristeći formulu zakona univerzalne gravitacije, lako je pronaći naziv jedinice gravitacijske konstante u SI: N m 2 / kg 2 \u003d m 3 / (kg s 2).

Za kvantificiranje G potrebno je neovisno odrediti sve veličine uključene u zakon univerzalne gravitacije: i mase, silu i udaljenost između tijela.

Poteškoća je u tome što su gravitacijske sile između tijela malih masa izuzetno male. Upravo iz tog razloga ne primjećujemo privlačnost našeg tijela prema okolnim predmetima i međusobno privlačenje objekata, iako su gravitacijske sile najuniverzalnije od svih sila u prirodi. Dvije osobe težine 60 kg na udaljenosti od 1 m jedna od druge privlače se silom od samo oko 10 -9 N. Stoga su za mjerenje gravitacijske konstante potrebni prilično suptilni pokusi.

Gravitacijsku konstantu prvi je izmjerio engleski fizičar G. Cavendish 1798. pomoću uređaja koji se naziva torzijska vaga. Shema torzijske vage prikazana je na slici 3.3. Lagana klackalica s dva ista utega na krajevima obješena je na tanku elastičnu nit. U blizini su nepomično fiksirane dvije teške lopte. Između utega i nepokretne lopte djeluju gravitacijske sile. Pod utjecajem tih sila klackalica se okreće i uvija nit sve dok se nastala elastična sila ne izjednači s gravitacijskom silom. Kut uvijanja može se koristiti za određivanje sile privlačenja. Da biste to učinili, trebate znati samo elastična svojstva niti. Mase tijela su poznate, a udaljenost između središta tijela koja međusobno djeluju može se izravno mjeriti.

Iz ovih pokusa dobivena je sljedeća vrijednost gravitacijske konstante:

G \u003d 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2.

Samo u slučaju kada tijela ogromnih masa međusobno djeluju (ili je barem masa jednog od tijela vrlo velika), gravitacijska sila doseže veliku vrijednost. Na primjer, Zemlja i Mjesec se međusobno privlače silom F ≈ 2 10 20 N.

Ovisnost ubrzanja slobodnog pada tijela o geografskoj širini.

Jedan od razloga povećanja ubrzanja slobodnog pada pri pomicanju točke u kojoj se tijelo nalazi od ekvatora prema polovima je taj što je kugla donekle spljoštena na polovima i udaljenost od središta Zemlje do njezine površine. na polovima je manji nego na ekvatoru. Drugi razlog je rotacija Zemlje.

Jednakost inercijskih i gravitacijskih masa.

Najupečatljivije svojstvo gravitacijskih sila je da daju jednaku akceleraciju svim tijelima, bez obzira na njihovu masu. Što biste rekli o nogometašu čiji bi udarac podjednako ubrzao običnu kožnu loptu i uteg od dva kilograma? Svi će reći da je to nemoguće. Ali Zemlja je upravo takav “izvanredan nogometaš”, s tom razlikom što njezino djelovanje na tijela nema karakter kratkotrajnog udara, već kontinuirano traje milijardama godina.

U Newtonovoj teoriji, masa je izvor gravitacijskog polja. Nalazimo se u gravitacijskom polju Zemlje. Ujedno smo i izvori gravitacijskog polja, ali zbog činjenice da je naša masa znatno manja od mase Zemlje, naše polje je puno slabije i okolni objekti ne reagiraju na njega.

Neobično svojstvo gravitacijskih sila, kao što smo već rekli, objašnjava se činjenicom da su te sile proporcionalne masama oba tijela koja međusobno djeluju. Masa tijela, koja je uključena u drugi Newtonov zakon, određuje inercijalna svojstva tijela, odnosno njegovu sposobnost da pod djelovanjem zadane sile postigne određeno ubrzanje. to inercijalna masa m i.

Čini se, kakvu to vezu može imati sa sposobnošću tijela da privlače jedno drugo? Masa koja određuje sposobnost tijela da se međusobno privlače je gravitacijska masa m r .

Iz Newtonove mehanike uopće ne proizlazi da su inercijalna i gravitacijska masa iste, tj.

m i = m r . (3.5)

Jednakost (3.5) je izravna posljedica iskustva. To znači da se jednostavno može govoriti o masi tijela kao kvantitativnoj mjeri njegovih inercijskih i gravitacijskih svojstava.

Gravitacijska sila je temelj na kojem počiva svemir. Zahvaljujući gravitaciji, Sunce ne eksplodira, atmosfera ne bježi u svemir, ljudi i životinje slobodno se kreću po površini, a biljke donose plodove.

Nebeska mehanika i teorija relativnosti

Zakon univerzalne gravitacije proučava se u 8-9 razredu srednje škole. Marljivi učenici znaju za čuvenu jabuku koja je pala na glavu velikog Isaaca Newtona i otkrića koja su uslijedila. Zapravo, mnogo je teže dati jasnu definiciju gravitacije. Moderni znanstvenici nastavljaju rasprave o tome kako tijela međusobno djeluju u svemiru i postoji li antigravitacija. Iznimno je teško proučavati ovaj fenomen u zemaljskim laboratorijima, stoga postoji nekoliko osnovnih teorija gravitacije:

Newtonova gravitacija

Godine 1687. Newton je postavio temelje nebeske mehanike, koja proučava gibanje tijela u praznom prostoru. Izračunao je gravitacijsku silu Mjeseca na Zemlju. Prema formuli, ova sila izravno ovisi o njihovoj masi i udaljenosti između objekata.

F = (G m1 m2)/r2
Gravitacijska konstanta G=6,67*10-11

Jednadžba nije u potpunosti relevantna kada se analizira jako gravitacijsko polje ili privlačnost više od dva objekta.

Einsteinova teorija gravitacije

Tijekom raznih eksperimenata znanstvenici su došli do zaključka da postoje neke pogreške u Newtonovoj formuli. Osnova nebeske mehanike je sila velikog dometa koja djeluje trenutno bez obzira na udaljenost, što ne odgovara teoriji relativnosti.

Prema teoriji A. Einsteina razvijenoj početkom 20. stoljeća, informacija se u vakuumu ne širi brže od brzine svjetlosti, pa gravitacijski efekti nastaju kao posljedica deformacije prostor-vremena. Što je veća masa predmeta, veća je zakrivljenost u koju se lakši predmeti kotrljaju.

kvantna gravitacija

Vrlo kontroverzna i ne do kraja oblikovana teorija koja objašnjava interakciju tijela kao razmjenu posebnih čestica - gravitona.

Početkom 21. stoljeća znanstvenici su uspjeli provesti nekoliko značajnih eksperimenata, uključujući i uz pomoć hadronskog sudarača, te razviti teoriju petljaste kvantne gravitacije i teoriju struna.

Svemir bez gravitacije

Fantasy romani često opisuju razne gravitacijske distorzije, antigravitacijske komore i svemirske brodove s umjetnim gravitacijskim poljem. Čitatelji ponekad niti ne razmišljaju o tome koliko su zapleti knjiga nerealni i što će se dogoditi ako se gravitacija smanji / poveća ili potpuno nestane.

1. Čovjek je prilagođen zemljinoj gravitaciji, pa će se u drugim uvjetima morati dramatično promijeniti. Bestežinsko stanje dovodi do atrofije mišića, smanjenja broja crvenih krvnih zrnaca i poremećaja u radu svih vitalnih sustava tijela, a s povećanjem gravitacijskog polja ljudi se jednostavno ne mogu kretati.
2. Zrak i voda, biljke i životinje, kuće i automobili odletjet će u svemir. Čak i ako ljudi uspiju ostati, brzo će umrijeti bez kisika i hrane. Niska gravitacija na Mjesecu glavni je razlog nepostojanja atmosfere na njemu, a time i života.
3. Naš planet će se raspasti jer pritisak u samom središtu Zemlje nestane, svi postojeći vulkani eruptiraju i tektonske ploče se počnu razilaziti.
4. Zvijezde će eksplodirati zbog snažnog pritiska i kaotičnog sudara čestica u jezgri.
5. Svemir će se pretvoriti u bezoblični gulaš atoma i molekula koji se ne mogu spojiti da bi stvorili nešto više.

Na sreću čovječanstva, gašenje gravitacije i strašni događaji koji će uslijediti nikada se neće dogoditi. Mračni scenarij jednostavno pokazuje koliko je gravitacija važna. Mnogo je slabija od elektromagnetizam, jake ili slabe interakcije, ali zapravo, bez toga, naš svijet će prestati postojati.