Pembinaan 3 jenis mengikut 2 yang diberikan. Contoh membina unjuran ketiga titik mengikut dua yang diberikan

Undang-undang graviti ditemui oleh Newton pada tahun 1687 semasa mengkaji pergerakan satelit Bulan mengelilingi Bumi. Ahli fizik Inggeris dengan jelas merumuskan postulat yang mencirikan daya tarikan. Di samping itu, dengan menganalisis undang-undang Kepler, Newton mengira bahawa daya tarikan mesti wujud bukan sahaja di planet kita, tetapi juga di angkasa.

Latar belakang

Hukum graviti sejagat tidak lahir secara spontan. Sejak zaman purba, orang telah mengkaji langit, terutamanya untuk menyusun kalendar pertanian, mengira tarikh penting, cuti keagamaan. Pemerhatian menunjukkan bahawa di tengah-tengah "dunia" adalah Luminary (Matahari), di mana benda-benda angkasa berputar dalam orbit. Selepas itu, dogma gereja tidak membenarkan untuk berfikir begitu, dan orang kehilangan pengetahuan yang terkumpul selama beribu-ribu tahun.

Pada abad ke-16, sebelum penciptaan teleskop, galaksi ahli astronomi muncul yang memandang langit secara saintifik, menolak larangan gereja. T. Brahe, memerhati kosmos selama bertahun-tahun, mensistematisasikan pergerakan planet dengan penjagaan khas. Data ketepatan tinggi ini membantu I. Kepler kemudiannya menemui tiga undang-undangnya.

Pada masa penemuan (1667) oleh Isaac Newton tentang hukum graviti dalam astronomi, sistem heliosentrik dunia N. Copernicus akhirnya ditubuhkan. Menurutnya, setiap planet sistem berputar mengelilingi Matahari dalam orbit, yang, dengan anggaran yang mencukupi untuk banyak pengiraan, boleh dianggap bulat. AT awal XVII dalam. I. Kepler, menganalisis kerja T. Brahe, menubuhkan undang-undang kinematik yang mencirikan gerakan planet. Penemuan itu menjadi asas untuk menjelaskan dinamik planet, iaitu, kuasa yang menentukan dengan tepat jenis pergerakan mereka.

Penerangan tentang interaksi

Tidak seperti interaksi lemah dan kuat jangka pendek, graviti dan medan elektromagnet mempunyai sifat jarak jauh: pengaruh mereka dimanifestasikan pada jarak yang sangat besar. hidup fenomena mekanikal 2 daya bertindak dalam makrokosmos: elektromagnet dan graviti. Kesan planet pada satelit, penerbangan objek terbengkalai atau dilancarkan, terapung jasad dalam cecair - daya graviti bertindak dalam setiap fenomena ini. Objek-objek ini tertarik oleh planet, tertarik ke arahnya, oleh itu dinamakan "undang-undang graviti sejagat".

Telah terbukti bahawa antara badan fizikal Sudah tentu ada daya tarikan bersama. Fenomena seperti kejatuhan objek di Bumi, putaran Bulan, planet mengelilingi Matahari, yang berlaku di bawah pengaruh daya tarikan sejagat, dipanggil graviti.

Hukum graviti: formula

Graviti sejagat dirumuskan seperti berikut: mana-mana dua objek material tertarik antara satu sama lain dengan daya tertentu. Magnitud daya ini adalah berkadar terus dengan hasil darab jisim objek ini dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka:

Dalam formula, m1 dan m2 ialah jisim objek bahan yang dikaji; r ialah jarak yang ditentukan antara pusat jisim objek yang dikira; G ialah kuantiti graviti malar yang menyatakan daya tarikan bersama dua objek seberat 1 kg setiap satu, terletak pada jarak 1 m, dijalankan.

Apakah bergantung kepada daya tarikan?

Hukum graviti sejagat berfungsi secara berbeza, bergantung pada rantau ini. Oleh kerana daya tarikan bergantung pada nilai latitud di kawasan tertentu, maka pecutan adalah serupa jatuh bebas mempunyai nilai yang berbeza di tempat yang berbeza. Nilai graviti maksimum dan, dengan itu, pecutan jatuh bebas berada di kutub Bumi - daya graviti pada titik ini adalah sama dengan daya tarikan. Nilai minimum akan berada di khatulistiwa.

Dunia ini sedikit rata, jejari kutubnya kurang daripada khatulistiwa kira-kira 21.5 km. Walau bagaimanapun, pergantungan ini kurang ketara berbanding dengan putaran harian Bumi. Pengiraan menunjukkan bahawa disebabkan oleh oblateness Bumi di khatulistiwa, nilai pecutan jatuh bebas sedikit kurang daripada nilainya di kutub sebanyak 0.18%, dan melalui putaran harian - sebanyak 0.34%.

Walau bagaimanapun, di tempat yang sama di Bumi, sudut antara vektor arah adalah kecil, jadi percanggahan antara daya tarikan dan daya graviti adalah tidak ketara, dan ia boleh diabaikan dalam pengiraan. Iaitu, kita boleh mengandaikan bahawa modul daya ini adalah sama - pecutan jatuh bebas berhampiran permukaan Bumi adalah sama di mana-mana dan kira-kira 9.8 m / s².

Kesimpulan

Isaac Newton adalah seorang saintis yang membuat revolusi saintifik, membina semula sepenuhnya prinsip dinamik dan berdasarkannya mencipta gambaran saintifik dunia. Penemuannya mempengaruhi perkembangan sains, penciptaan budaya material dan spiritual. Ia jatuh kepada nasib Newton untuk menimbang semula hasil konsepnya tentang dunia. Pada abad ke-17 saintis menyelesaikan kerja hebat membina asas sains baharu - fizik.

Mengapa batu yang dilepaskan dari tangan jatuh ke tanah? Kerana tertarik dengan Bumi, masing-masing akan berkata. Malah, batu itu jatuh ke Bumi dengan pecutan jatuh bebas. Akibatnya, daya yang diarahkan ke Bumi bertindak ke atas batu dari sisi Bumi. Menurut undang-undang ketiga Newton, batu itu juga bertindak di Bumi dengan modulus daya yang sama diarahkan ke arah batu. Dengan kata lain, daya tarikan bersama bertindak antara Bumi dan batu.

Newton adalah orang pertama yang mula-mula meneka, dan kemudian dengan tegas membuktikan, bahawa sebab yang menyebabkan kejatuhan batu ke Bumi, pergerakan Bulan mengelilingi Bumi dan planet-planet mengelilingi Matahari, adalah satu dan sama. Ini adalah daya graviti yang bertindak antara mana-mana jasad Alam Semesta. Berikut adalah perjalanan penaakulannya yang diberikan dalam karya utama Newton "Prinsip Matematik Falsafah Alam":

“Batu yang dilempar secara melintang akan menyimpang di bawah pengaruh graviti daripada laluan rectilinear dan, setelah menerangkan trajektori melengkung, akhirnya akan jatuh ke Bumi. Jika anda membalingnya pada kelajuan yang lebih tinggi, maka ia akan jatuh lebih jauh” (Gamb. 1).

Meneruskan alasan ini, Newton membuat kesimpulan bahawa jika bukan kerana rintangan udara, maka trajektori batu yang dilemparkan dari gunung tinggi dengan kelajuan tertentu, boleh menjadi sedemikian rupa sehingga ia tidak akan sampai ke permukaan Bumi sama sekali, tetapi akan bergerak mengelilinginya "sama seperti planet-planet menggambarkan orbit mereka di angkasa syurga."

Kini kita sudah terbiasa dengan pergerakan satelit mengelilingi Bumi sehingga tidak perlu menjelaskan pemikiran Newton dengan lebih terperinci.

Jadi, menurut Newton, pergerakan Bulan mengelilingi Bumi atau planet mengelilingi Matahari juga merupakan kejatuhan bebas, tetapi hanya kejatuhan yang berterusan tanpa henti selama berbilion tahun. Sebab "kejatuhan" sedemikian (sama ada kita benar-benar bercakap tentang kejatuhan batu biasa di Bumi atau pergerakan planet dalam orbitnya) adalah daya graviti sejagat. Apakah kuasa ini bergantung kepada?

Pergantungan daya graviti pada jisim jasad

Galileo membuktikan bahawa semasa jatuh bebas, Bumi memberikan pecutan yang sama kepada semua jasad di tempat tertentu, tanpa mengira jisimnya. Tetapi pecutan, mengikut undang-undang kedua Newton, adalah berkadar songsang dengan jisim. Bagaimanakah seseorang boleh menerangkan bahawa pecutan yang diberikan kepada jasad oleh graviti Bumi adalah sama untuk semua jasad? Ini hanya mungkin jika daya tarikan ke Bumi adalah berkadar terus dengan jisim badan. Dalam kes ini, peningkatan dalam jisim m, sebagai contoh, dengan faktor dua akan membawa kepada peningkatan dalam modulus daya. F juga digandakan, dan pecutan, yang sama dengan \(a = \frac (F)(m)\), akan kekal tidak berubah. Mengitlak kesimpulan ini untuk daya graviti antara mana-mana jasad, kami membuat kesimpulan bahawa daya graviti sejagat adalah berkadar terus dengan jisim jasad di mana daya ini bertindak.

Tetapi sekurang-kurangnya dua badan mengambil bahagian dalam tarikan bersama. Setiap daripada mereka, mengikut undang-undang ketiga Newton, tertakluk kepada modulus daya graviti yang sama. Oleh itu, setiap daya ini mestilah berkadar dengan jisim satu jasad dan jisim jasad yang lain. Oleh itu, daya graviti sejagat antara dua jasad adalah berkadar terus dengan hasil jisimnya:

\(F \sim m_1 \cdot m_2\)

Pergantungan daya graviti pada jarak antara jasad

Dari pengalaman telah diketahui bahawa pecutan jatuh bebas ialah 9.8 m/s 2 dan ia adalah sama bagi jasad yang jatuh dari ketinggian 1, 10 dan 100 m, iaitu ia tidak bergantung kepada jarak antara jasad dan Bumi. Ini seolah-olah bermakna bahawa daya tidak bergantung pada jarak. Tetapi Newton percaya bahawa jarak harus diukur bukan dari permukaan, tetapi dari pusat Bumi. Tetapi jejari Bumi ialah 6400 km. Jelas bahawa beberapa puluh, ratusan atau bahkan ribuan meter di atas permukaan bumi tidak dapat mengubah nilai pecutan jatuh bebas dengan ketara.

Untuk mengetahui bagaimana jarak antara jasad mempengaruhi daya tarikan bersama mereka, adalah perlu untuk mengetahui apakah pecutan jasad yang jauh dari Bumi pada jarak yang cukup besar. Walau bagaimanapun, adalah sukar untuk memerhati dan mengkaji jatuh bebas jasad dari ketinggian beribu-ribu kilometer di atas Bumi. Tetapi alam semula jadi sendiri datang untuk menyelamatkan di sini dan memungkinkan untuk menentukan pecutan badan yang bergerak dalam bulatan mengelilingi Bumi dan oleh itu mempunyai pecutan sentripetal, yang disebabkan, tentu saja, oleh daya tarikan yang sama ke Bumi. Badan seperti itu satelit semula jadi Bumi - Bulan. Jika daya tarikan antara Bumi dan Bulan tidak bergantung pada jarak antara mereka, maka pecutan sentripetal Bulan akan sama dengan pecutan jasad yang jatuh bebas berhampiran permukaan Bumi. Pada hakikatnya, pecutan sentripetal Bulan ialah 0.0027 m/s 2 .

Jom buktikan. Revolusi Bulan mengelilingi Bumi berlaku di bawah pengaruh daya graviti di antara mereka. Kira-kira, orbit Bulan boleh dianggap sebagai bulatan. Oleh itu, Bumi memberikan pecutan sentripetal kepada Bulan. Ia dikira dengan formula \(a = \frac (4 \pi^2 \cdot R)(T^2)\), di mana R- jejari orbit bulan, sama dengan kira-kira 60 radii Bumi, T≈ 27 hari 7 j 43 min ≈ 2.4∙10 6 s ialah tempoh revolusi Bulan mengelilingi Bumi. Memandangkan jejari bumi R h ≈ 6.4∙10 6 m, kita dapati bahawa pecutan sentripetal Bulan adalah sama dengan:

\(a = \frac (4 \pi^2 \cdot 60 \cdot 6.4 \cdot 10^6)((2.4 \cdot 10^6)^2) \approx 0.0027\) m/s 2.

Nilai pecutan yang ditemui adalah kurang daripada pecutan jatuh bebas jasad berhampiran permukaan Bumi (9.8 m/s 2) sebanyak lebih kurang 3600 = 60 2 kali.

Oleh itu, peningkatan jarak antara jasad dan Bumi sebanyak 60 kali ganda membawa kepada penurunan dalam pecutan yang dilaporkan oleh graviti, dan akibatnya, daya tarikan sebanyak 60 2 kali ganda.

Ini membawa kepada kesimpulan penting: pecutan yang diberikan kepada jasad oleh daya tarikan ke bumi berkurangan dalam perkadaran songsang dengan kuasa dua jarak ke pusat bumi

\(F \sim \frac (1)(R^2)\).

Hukum graviti

Pada tahun 1667, Newton akhirnya merumuskan undang-undang graviti universal:

\(F = G \cdot \frac (m_1 \cdot m_2)(R^2).\quad (1)\)

Daya tarikan bersama dua jasad adalah berkadar terus dengan hasil jisim jasad ini dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara keduanya..

Faktor perkadaran G dipanggil pemalar graviti.

Hukum graviti hanya sah untuk badan yang dimensinya kecil berbanding dengan jarak antara mereka. Dalam erti kata lain, ia hanya adil untuk mata material. Dalam kes ini, daya interaksi graviti diarahkan sepanjang garis yang menghubungkan titik-titik ini (Rajah 2). Kuasa sedemikian dipanggil pusat.

Untuk mencari daya graviti yang bertindak ke atas jasad tertentu dari sisi badan lain, sekiranya saiz jasad tidak boleh diabaikan, teruskan seperti berikut. Kedua-dua badan secara mental dibahagikan kepada unsur-unsur kecil yang setiap daripada mereka boleh dianggap sebagai satu mata. Menambah daya graviti yang bertindak ke atas setiap unsur jasad tertentu daripada semua unsur jasad lain, kita memperoleh daya yang bertindak ke atas unsur ini (Rajah 3). Setelah melakukan operasi sedemikian untuk setiap elemen badan tertentu dan menambah daya yang terhasil, mereka mendapati jumlah daya graviti yang bertindak ke atas jasad ini. Tugas ini sukar.

Walau bagaimanapun, terdapat satu kes yang boleh dikatakan penting apabila formula (1) digunakan untuk badan lanjutan. Dapat dibuktikan bahawa jasad sfera, ketumpatannya hanya bergantung pada jarak ke pusatnya, pada jarak antara mereka yang lebih besar daripada jumlah jejarinya, menarik dengan daya yang modulnya ditentukan oleh formula (1). Dalam kes ini R ialah jarak antara pusat bola.

Dan akhirnya, kerana saiz badan yang jatuh ke Bumi adalah banyak saiz yang lebih kecil Bumi, maka jasad ini boleh dianggap sebagai jasad titik. Kemudian di bawah R dalam formula (1) seseorang harus memahami jarak dari jasad tertentu ke pusat Bumi.

Di antara semua badan terdapat daya tarikan bersama, bergantung pada badan itu sendiri (jisimnya) dan pada jarak antara mereka.

Maksud fizikal pemalar graviti

Daripada formula (1) kita dapati

\(G = F \cdot \frac (R^2)(m_1 \cdot m_2)\).

Ia berikutan bahawa jika jarak antara jasad secara berangka sama dengan satu ( R= 1 m) dan jisim badan yang berinteraksi juga sama dengan perpaduan ( m 1 = m 2 = 1 kg), maka pemalar graviti secara berangka sama dengan modulus daya F. Dengan cara ini ( makna fizikal ),

pemalar graviti secara berangka adalah sama dengan modulus daya graviti yang bertindak ke atas jasad berjisim 1 kg dari jasad lain yang berjisim sama dengan jarak antara jasad sama dengan 1 m.

Dalam SI, pemalar graviti dinyatakan sebagai

Pengalaman Cavendish

Nilai pemalar graviti G hanya boleh didapati secara empirik. Untuk melakukan ini, anda perlu mengukur modulus daya graviti F, bertindak ke atas jisim badan m 1 berat badan sebelah m 2 pada jarak yang diketahui R antara badan.

Pengukuran pertama pemalar graviti dibuat dalam pertengahan lapan belas dalam. Anggarkan, walaupun secara kasar, nilainya G pada masa itu berjaya akibat mempertimbangkan tarikan bandul ke gunung, yang jisimnya ditentukan oleh kaedah geologi.

Pengukuran tepat pemalar graviti pertama kali dibuat pada tahun 1798. ahli fizik Inggeris G. Cavendish menggunakan alat yang dipanggil neraca kilasan. Secara skematik, imbangan kilasan ditunjukkan dalam Rajah 4.

Cavendish membetulkan dua bebola plumbum kecil (diameter 5 cm dan penimbang m 1 = 775 g setiap satu) pada hujung bertentangan rod dua meter. Batang itu digantung pada wayar nipis. Untuk wayar ini, daya kenyal yang timbul di dalamnya apabila berpusing melalui pelbagai sudut telah ditentukan terlebih dahulu. Dua bebola plumbum besar (diameter 20 cm dan penimbang m 2 = 49.5 kg) boleh didekatkan kepada bola kecil. Daya menarik dari bola besar memaksa bola kecil bergerak ke arahnya, manakala dawai yang diregangkan berpusing sedikit. Tahap pusingan ialah ukuran daya yang bertindak antara bola. Sudut berpusing wayar (atau putaran rod dengan bola kecil) ternyata sangat kecil sehingga terpaksa diukur menggunakan tiub optik. Keputusan yang diperoleh Cavendish hanya 1% berbeza daripada nilai pemalar graviti yang diterima hari ini:

G ≈ 6.67∙10 -11 (N∙m 2) / kg 2

Oleh itu, daya tarikan dua jasad seberat 1 kg setiap satu, terletak pada jarak 1 m antara satu sama lain, hanya 6.67∙10 -11 N dalam modul. Ini adalah daya yang sangat kecil. Hanya dalam kes apabila jasad jisim yang sangat besar berinteraksi (atau sekurang-kurangnya jisim salah satu jasad itu besar), daya graviti menjadi besar. Contohnya, Bumi menarik Bulan dengan kuat F≈ 2∙10 20 N.

Daya graviti adalah "paling lemah" daripada semua kuasa alam. Ini disebabkan oleh fakta bahawa pemalar graviti adalah kecil. Tetapi dengan jisim besar badan kosmik, kuasa graviti universal menjadi sangat besar. Daya ini mengekalkan semua planet berhampiran Matahari.

Maksud hukum graviti

Undang-undang graviti sejagat mendasari mekanik cakerawala - sains pergerakan planet. Dengan bantuan undang-undang ini, kedudukan benda angkasa di planet ini ditentukan dengan sangat tepat. peti besi syurga banyak dekad akan datang dan trajektori mereka dikira. Undang-undang graviti sejagat juga digunakan dalam pengiraan pergerakan satelit bumi buatan dan kenderaan automatik antara planet.

Gangguan dalam pergerakan planet. Planet tidak bergerak dengan ketat mengikut undang-undang Kepler. Undang-undang Kepler akan dipatuhi dengan ketat untuk pergerakan planet tertentu hanya jika planet ini sahaja beredar mengelilingi Matahari. Tetapi terdapat banyak planet dalam sistem suria, semuanya tertarik oleh Matahari dan satu sama lain. Oleh itu, terdapat gangguan dalam pergerakan planet. Dalam sistem suria, gangguan adalah kecil, kerana tarikan planet oleh Matahari jauh lebih kuat daripada tarikan planet lain. Apabila mengira kedudukan jelas planet, gangguan mesti diambil kira. Apabila melancarkan jasad angkasa buatan dan apabila mengira trajektori mereka, mereka menggunakan teori anggaran pergerakan badan angkasa - teori gangguan.

Penemuan Neptun. Satu daripada contoh yang jelas Kejayaan undang-undang graviti sejagat adalah penemuan planet Neptunus. Pada tahun 1781, ahli astronomi Inggeris William Herschel menemui planet Uranus. Orbitnya telah dikira dan jadual kedudukan planet ini telah disusun untuk beberapa tahun yang akan datang. Walau bagaimanapun, semakan jadual ini, yang dijalankan pada tahun 1840, menunjukkan bahawa datanya berbeza daripada realiti.

Para saintis telah mencadangkan bahawa sisihan dalam gerakan Uranus disebabkan oleh tarikan planet yang tidak diketahui, terletak lebih jauh dari Matahari daripada Uranus. Mengetahui penyimpangan dari trajektori yang dikira (gangguan dalam pergerakan Uranus), Adams Inggeris dan Leverrier Perancis, menggunakan undang-undang graviti universal, mengira kedudukan planet ini di langit. Adams menyelesaikan pengiraan lebih awal, tetapi pemerhati yang dia melaporkan keputusannya tidak tergesa-gesa untuk mengesahkan. Sementara itu, Leverrier, setelah menyelesaikan pengiraannya, menunjukkan kepada ahli astronomi Jerman Halle tempat untuk mencari planet yang tidak diketahui. Pada petang pertama, 28 September 1846, Halle, menunjuk teleskop ke tempat yang ditunjukkan, menemui planet baru. Mereka menamakan dia Neptune.

Dengan cara yang sama, pada 14 Mac 1930, planet Pluto ditemui. Kedua-dua penemuan itu dikatakan telah dibuat "di hujung pena".

Menggunakan undang-undang graviti sejagat, anda boleh mengira jisim planet dan satelitnya; menerangkan fenomena seperti pasang surut air di lautan, dan banyak lagi.

Daya graviti sejagat adalah yang paling universal daripada semua kuasa alam. Mereka bertindak antara mana-mana badan yang mempunyai jisim, dan semua badan mempunyai jisim. Tiada halangan kepada daya graviti. Mereka bertindak melalui mana-mana badan.

kesusasteraan

Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizik: Proc. untuk 9 sel. purata sekolah - M.: Pencerahan, 1992. - 191 hlm.
Fizik: Mekanik. Darjah 10: Proc. untuk kajian yang mendalam fizik / M.M. Balashov, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky dan lain-lain; Ed. G.Ya. Myakishev. – M.: Bustard, 2002. – 496 p.

Manusia telah lama mengetahui kuasa yang menyebabkan semua jasad jatuh ke Bumi. Tetapi sehingga abad ke-17 Adalah dipercayai bahawa hanya Bumi yang mempunyai sifat istimewa untuk menarik jasad yang terletak berhampiran permukaannya. Pada tahun 1667, Newton mencadangkan bahawa, secara umum, daya tarikan bersama bertindak antara semua badan. Dia memanggil kuasa-kuasa ini sebagai daya graviti sejagat.

Newton menemui undang-undang pergerakan jasad. Menurut undang-undang ini, pergerakan dengan pecutan hanya boleh dilakukan di bawah tindakan daya. Oleh kerana jasad yang jatuh bergerak dengan pecutan, mereka mesti tertakluk kepada daya yang diarahkan ke bawah ke arah Bumi.

Mengapa kita tidak perasan akan tarikan bersama antara badan di sekeliling kita? Mungkin ini disebabkan oleh fakta bahawa daya tarikan antara mereka terlalu kecil?

Newton dapat menunjukkan bahawa daya tarikan antara jasad bergantung pada jisim kedua-dua jasad dan, ternyata, mencapai nilai yang ketara hanya apabila jasad yang berinteraksi (atau sekurang-kurangnya satu daripadanya) mempunyai jisim yang cukup besar.

Pecutan jatuh bebas dibezakan oleh ciri ingin tahu bahawa ia adalah sama di tempat tertentu untuk semua jasad, untuk jasad dari sebarang jisim. Pada pandangan pertama, ini adalah harta yang sangat pelik. Sesungguhnya, daripada formula yang menyatakan hukum kedua Newton,

ia berikutan bahawa pecutan badan sepatutnya lebih besar, lebih kecil jisimnya. Jasad dengan jisim kecil mesti jatuh dengan pecutan yang lebih besar daripada jasad dengan jisim besar. Pengalaman telah menunjukkan (lihat § 20) bahawa pecutan jasad yang jatuh bebas tidak bergantung pada jisimnya. Satu-satunya penjelasan yang boleh didapati untuk menakjubkan ini

hakikatnya, terletak pada hakikat bahawa daya tarikan Bumi terhadap jasad adalah berkadar dengan jisimnya i.e.

Malah, dalam kes ini, sebagai contoh, penggandaan jisim juga akan membawa kepada penggandaan daya, dan pecutan, yang sama dengan nisbah, akan kekal tidak berubah. Newton membuat ini satu-satunya kesimpulan yang betul: daya graviti sejagat adalah berkadar dengan jisim badan di mana ia bertindak. Tetapi badan menarik antara satu sama lain. Dan menurut undang-undang ketiga Newton, daya yang bertindak pada kedua-dua jasad penarik adalah sama dalam nilai mutlak. Ini bermakna daya tarikan bersama mestilah berkadar dengan jisim setiap badan yang menarik. Kemudian kedua-dua jasad akan menerima pecutan yang tidak bergantung kepada jisimnya.

Jika daya adalah berkadar dengan jisim setiap jasad yang berinteraksi, maka ini bermakna ia adalah berkadar dengan hasil jisim kedua-dua jasad.

Apa lagi yang menentukan daya tarikan dua badan? Newton mencadangkan bahawa ia harus bergantung pada jarak antara badan. Dari pengalaman diketahui umum bahawa di dekat Bumi pecutan graviti adalah sama dan ia adalah sama untuk jasad yang jatuh dari ketinggian 1, 10 atau 100 m. Tetapi dari sini masih mustahil untuk membuat kesimpulan bahawa pecutan tidak bergantung pada jarak ke Bumi. Newton percaya bahawa jarak harus diukur bukan dari permukaan Bumi, tetapi dari pusatnya. Tetapi jejari Bumi ialah 6400 km. Oleh itu, jelas bahawa beberapa puluh atau ratusan meter di atas permukaan Bumi tidak dapat mengubah pecutan jatuh bebas dengan ketara.

Untuk mengetahui bagaimana jarak antara jasad mempengaruhi daya tarikan bersama mereka, anda perlu tahu dengan jasad pecutan apa yang bergerak pada jarak yang jauh dari permukaan Bumi.

Adalah jelas bahawa sukar untuk mengukur pecutan graviti di sepanjang menegak badan yang terletak pada ketinggian beberapa ribu kilometer di atas permukaan Bumi. Adalah lebih mudah untuk mengukur pecutan sentripetal badan yang bergerak mengelilingi Bumi dalam bulatan di bawah pengaruh daya tarikan ke Bumi. Ingat bahawa kami menggunakan teknik yang sama semasa mengkaji daya keanjalan. Kami mengukur pecutan sentripetal silinder yang bergerak dalam bulatan di bawah pengaruh daya ini.

Dalam mengkaji daya graviti sejagat, alam semula jadi itu sendiri datang untuk membantu ahli fizik dan memungkinkan untuk menentukan pecutan jasad yang bergerak dalam bulatan mengelilingi Bumi. Badan sedemikian adalah satelit semula jadi Bumi - Bulan. Lagipun, jika andaian Newton adalah betul, maka kita mesti menganggap bahawa pecutan sentripetal Bulan semasa ia bergerak dalam bulatan mengelilingi Bumi diberikan oleh daya tarikannya ke Bumi. Jika daya graviti antara Bulan dan Bumi tidak bergantung pada jarak antara mereka, maka pecutan sentripetal Bulan akan sama dengan pecutan.

jatuh bebas jasad berhampiran permukaan Bumi. Sebenarnya, pecutan sentripetal yang Bulan bergerak dalam orbitnya adalah, seperti yang kita sedia maklum (lihat latihan 16, masalah 9), . Dan ini adalah kira-kira 3600 kali kurang daripada pecutan jasad yang jatuh berhampiran Bumi. Pada masa yang sama, diketahui bahawa jarak dari pusat Bumi ke pusat Bulan ialah 384,000 km. Ini adalah 60 kali jejari Bumi, iaitu jarak dari pusat Bumi ke permukaannya. Oleh itu, peningkatan jarak antara jasad penarik sebanyak 60 kali membawa kepada penurunan pecutan sebanyak 602 kali. Daripada ini kita boleh membuat kesimpulan bahawa pecutan yang diberikan kepada jasad oleh daya graviti universal, dan oleh itu daya ini sendiri, adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara jasad yang berinteraksi.

Newton membuat kesimpulan ini.

Oleh itu, seseorang boleh menulis bahawa dua jasad tertarik oleh jisim mereka antara satu sama lain dengan daya yang nilai mutlaknya dinyatakan oleh formula.

di mana adalah jarak antara jasad, y ialah pekali kekadaran, sama untuk semua jasad dalam alam semula jadi. Pekali ini dipanggil pemalar graviti universal atau pemalar graviti.

Formula di atas menyatakan hukum graviti universal yang ditemui oleh Newton:

Semua jasad tertarik antara satu sama lain dengan daya yang berkadar terus dengan hasil darab jisimnya dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antaranya.

Di bawah pengaruh daya graviti sejagat, planet-planet bergerak mengelilingi matahari, dan satelit buatan mengelilingi Bumi.

Tetapi apakah yang perlu difahami dengan jarak antara badan yang berinteraksi? Mari kita ambil dua jasad bentuk sewenang-wenangnya (Gamb. 109). Persoalannya segera timbul: jarak apakah yang harus digantikan ke dalam formula untuk undang-undang graviti sejagat? Jarak antara

titik terjauh permukaan kedua-dua jasad, atau, sebaliknya, jarak antara titik terdekat? Atau mungkin jarak antara beberapa titik lain pada badan?

Ternyata formula (1), yang menyatakan hukum graviti sejagat, adalah sah apabila jarak antara jasad terlalu besar berbanding saiznya sehingga jasad itu boleh dianggap sebagai titik material. Titik bahan dalam mengira daya graviti antara mereka boleh dianggap sebagai Bumi dan Bulan, planet dan Matahari.

Jika badan dalam bentuk bola, maka walaupun dimensi mereka adalah setanding dengan jarak antara mereka, mereka tertarik antara satu sama lain sebagai titik material yang terletak di tengah-tengah bola (Rajah 110). Dalam kes ini, ini adalah jarak antara pusat bola.

Formula (1) juga boleh digunakan apabila mengira daya tarikan antara bola jejari besar dan badan bentuk arbitrari saiz kecil, terletak berhampiran dengan permukaan bola (Rajah 111). Kemudian dimensi badan boleh diabaikan berbanding dengan jejari bola. Inilah yang kita lakukan apabila kita menganggap tarikan. pelbagai badan ke dunia.

Daya graviti adalah satu lagi contoh daya yang bergantung kepada kedudukan (koordinat) jasad di mana daya ini bertindak, berbanding dengan jasad yang bertindak. Lagipun, daya graviti bergantung pada jarak antara jasad.

Abad XVI - XVII, ramai yang betul-betul memanggil salah satu tempoh yang paling mulia di dalamnya. Pada masa inilah asas-asas diletakkan, tanpa itu. perkembangan selanjutnya sains ini tidak dapat difikirkan. Copernicus, Galileo, Kepler telah melakukan kerja yang hebat untuk mengisytiharkan fizik sebagai sains yang boleh menjawab hampir semua soalan. Berbeza dalam satu siri penemuan ialah undang-undang graviti sejagat, yang rumusan terakhirnya adalah milik saintis Inggeris yang cemerlang Isaac Newton.

Kepentingan utama karya saintis ini bukan dalam penemuannya tentang daya graviti sejagat - kedua-dua Galileo dan Kepler bercakap tentang kehadiran kuantiti ini walaupun sebelum Newton, tetapi pada hakikatnya dia adalah orang pertama yang membuktikan bahawa perkara yang sama daya bertindak di Bumi dan di angkasa lepas.daya interaksi yang sama antara jasad.

Newton dalam amalan mengesahkan dan secara teorinya mengesahkan fakta bahawa semua badan di Alam Semesta, termasuk yang terletak di Bumi, berinteraksi antara satu sama lain. Interaksi ini dipanggil graviti, manakala proses graviti sejagat itu sendiri dipanggil graviti.
Interaksi ini berlaku antara jasad kerana terdapat jenis jirim yang istimewa, tidak seperti yang lain, yang dalam sains dipanggil medan graviti. Medan ini wujud dan bertindak di sekeliling sebarang objek, sementara tiada perlindungan terhadapnya, kerana ia mempunyai keupayaan yang tiada tandingan untuk menembusi sebarang bahan.

Daya graviti sejagat, definisi dan rumusan yang dia berikan, secara langsung bergantung pada hasil jisim badan yang berinteraksi, dan dalam hubungan songsang daripada segi empat sama jarak antara objek ini. Menurut Newton, secara tidak dapat disangkal disahkan oleh penyelidikan praktikal, daya graviti universal didapati dengan formula berikut:

Dalam dirinya makna istimewa tergolong dalam pemalar graviti G, yang lebih kurang sama dengan 6.67*10-11(N*m2)/kg2.

Daya graviti yang menyebabkan jasad tertarik ke bumi ialah kes istimewa Hukum Newton dipanggil daya graviti. AT kes ini pemalar graviti dan jisim Bumi itu sendiri boleh diabaikan, jadi formula untuk mencari daya graviti akan kelihatan seperti ini:

Di sini g adalah tidak lebih daripada pecutan yang nilai berangkanya lebih kurang sama dengan 9.8 m/s2.

Undang-undang Newton menerangkan bukan sahaja proses yang berlaku secara langsung di Bumi, ia memberikan jawapan kepada banyak soalan yang berkaitan dengan struktur keseluruhan sistem suria. Khususnya, daya graviti sejagat antara mempunyai pengaruh yang menentukan ke atas pergerakan planet-planet dalam orbitnya. Penerangan teori tentang pergerakan ini diberikan oleh Kepler, tetapi justifikasinya menjadi mungkin hanya selepas Newton merumuskan undang-undangnya yang terkenal.

Newton sendiri menghubungkan fenomena graviti darat dan luar angkasa menggunakan contoh mudah: apabila ditembak daripadanya, ia tidak terbang lurus, tetapi di sepanjang trajektori arkuate. Pada masa yang sama, dengan peningkatan cas serbuk mesiu dan jisim nukleus, yang terakhir akan terbang lebih jauh dan lebih jauh. Akhirnya, jika kita mengandaikan bahawa adalah mungkin untuk mendapatkan serbuk mesiu yang begitu banyak dan mereka bentuk meriam sedemikian sehingga bola meriam akan terbang di seluruh dunia, maka, setelah membuat pergerakan ini, ia tidak akan berhenti, tetapi akan meneruskan pergerakan bulatnya (elipsoidal), berubah menjadi tiruan. Akibatnya, daya graviti sejagat adalah sama di alam semula jadi di Bumi dan di angkasa lepas.

Bukan sahaja yang paling misteri kuasa alam tetapi juga yang paling berkuasa.

Lelaki dalam perjalanan untuk maju

Dari segi sejarah, ia telah berlaku manusia semasa anda bergerak ke hadapan laluan kemajuan menguasai kuasa alam yang semakin berkuasa. Dia bermula apabila dia tidak mempunyai apa-apa selain tongkat di penumbuknya dan kekuatan fizikalnya sendiri.

Tetapi dia bijak, dan dia membawa kekuatan fizikal haiwan untuk perkhidmatannya, menjadikan mereka domestik. Kuda mempercepatkan lariannya, unta membuat padang pasir boleh dilalui, gajah menjadi hutan paya. Tetapi kuasa fizikal walaupun haiwan yang paling kuat adalah sangat kecil sebelum kuasa alam.

Orang pertama menundukkan unsur api, tetapi hanya dalam versi yang paling lemah. Pada mulanya - selama berabad-abad - dia hanya menggunakan kayu sebagai bahan api - jenis bahan api yang sangat rendah tenaga. Tidak lama kemudian, dia belajar menggunakan tenaga angin dari sumber tenaga ini, seorang lelaki mengangkat sayap putih layar ke udara - dan sebuah kapal ringan terbang seperti burung di atas ombak.

Perahu layar di atas ombak

Dia mendedahkan bilah-bilah kincir angin kepada tiupan angin - dan batu-batu berat batu-batu kilangan itu berputar, alu-alur padi bergemuruh. Tetapi jelas kepada semua orang bahawa tenaga jet udara jauh daripada tertumpu. Di samping itu, kedua-dua layar dan kincir angin takut akan tiupan angin: ribut mengoyakkan layar dan menenggelamkan kapal, ribut mematahkan sayap dan menterbalikkan kilang.

Malah kemudian, manusia mula menakluki air yang mengalir. Roda bukan sahaja peranti paling primitif yang mampu menukar tenaga air menjadi gerakan berputar, tetapi juga kuasa yang paling rendah berbanding dengan pelbagai .

Man sedang bergerak ke hadapan di atas tangga kemajuan dan memerlukan lebih banyak tenaga.
Dia mula menggunakan jenis bahan api baru - sudah peralihan kepada pembakaran arang batu keras meningkatkan keamatan tenaga satu kilogram bahan api daripada 2500 kcal kepada 7000 kcal - hampir tiga kali ganda. Kemudian tiba masa untuk minyak dan gas. Sekali lagi, kandungan tenaga setiap kilogram bahan api fosil meningkat satu setengah hingga dua kali ganda.

Enjin wap digantikan dengan turbin stim; roda kilang digantikan dengan turbin hidraulik. Kemudian lelaki itu menghulurkan tangannya ke atom uranium fisil. Walau bagaimanapun, penggunaan pertama jenis tenaga baru mempunyai akibat yang tragis - nyalaan nuklear Hiroshima pada tahun 1945 membakar 70 ribu hati manusia dalam beberapa minit.

Pada tahun 1954, Soviet pertama di dunia loji kuasa nuklear, yang mengubah kuasa uranium menjadi daya sinaran arus elektrik. Dan perlu diingatkan bahawa satu kilogram uranium mengandungi dua juta kali lebih tenaga daripada satu kilogram minyak terbaik.

Ia adalah api yang pada asasnya baru, yang boleh dipanggil fizikal, kerana ahli fizik yang mengkaji proses yang membawa kepada kelahiran jumlah tenaga yang begitu hebat.
Uranium bukan satu-satunya bahan api nuklear. Jenis bahan api yang lebih berkuasa telah digunakan - isotop hidrogen.

Malangnya, manusia masih belum dapat menundukkan nyalaan nuklear hidrogen-helium. Dia tahu cara menyalakan apinya yang membara untuk seketika, membakar tindak balas yang masuk bom hidrogen letupan uranium. Tetapi semakin dekat dan dekat, saintis melihat reaktor hidrogen yang akan melahirkan elektrik hasil daripada percantuman nukleus isotop hidrogen kepada nukleus helium.

Sekali lagi, jumlah tenaga yang boleh diambil oleh seseorang daripada setiap kilogram bahan api akan meningkat hampir sepuluh kali ganda. Tetapi adakah langkah ini akan menjadi yang terakhir dalam sejarah kuasa manusia yang akan datang ke atas kuasa alam?

Tidak! Di hadapan - penguasaan pandangan graviti tenaga. Ia lebih berhemat secara semula jadi daripada tenaga gabungan hidrogen-helium. Hari ini ia adalah bentuk tenaga yang paling tertumpu yang seseorang boleh meneka.

Tiada apa-apa lagi yang dapat dilihat di sana, melangkaui kemajuan sains. Dan walaupun kita dengan yakin boleh mengatakan bahawa loji kuasa akan berfungsi untuk seseorang, memproses tenaga graviti menjadi arus elektrik (atau mungkin menjadi aliran gas yang terbang keluar dari muncung enjin jet, atau ke dalam transformasi yang dirancang bagi atom-atom silikon dan oksigen yang ada di mana-mana kepada atom logam ultra-jarang), kita belum boleh mengatakan apa-apa tentang butiran loji kuasa tersebut (enjin roket, reaktor fizikal).

Daya graviti sejagat pada asal-usul kelahiran galaksi

Daya graviti sejagat adalah pada asal-usul kelahiran galaksi daripada perkara prabintang, seperti yang diyakinkan oleh ahli akademik V.A. Ambartsumyan. Ia juga memadamkan bintang-bintang yang telah menghabiskan masa mereka, setelah menghabiskan bahan api bintang yang diperuntukkan kepada mereka semasa lahir.

Ya, lihat sekeliling: segala-galanya di Bumi sebahagian besarnya dikawal oleh kuasa ini.

Dialah yang menentukan struktur berlapis planet kita - pergantian litosfera, hidrosfera dan atmosfera. Dialah yang menyimpan lapisan gas udara yang tebal, di bahagian bawahnya dan terima kasih kepada kita semua wujud.

Sekiranya tiada graviti, Bumi akan serta-merta keluar dari orbitnya mengelilingi Matahari, dan dunia itu sendiri akan runtuh, terkoyak oleh daya emparan. Sukar untuk mencari apa-apa yang tidak, pada satu darjah atau yang lain, bergantung kepada daya graviti sejagat.

Sudah tentu, ahli falsafah purba, orang yang sangat memerhati, tidak dapat tidak menyedari bahawa batu yang dilemparkan ke atas sentiasa datang kembali. Plato pada abad ke-4 SM menjelaskan ini dengan fakta bahawa semua bahan alam semesta cenderung ke tempat kebanyakan bahan yang serupa tertumpu: batu yang dilemparkan jatuh ke tanah atau pergi ke dasar, air yang tumpah meresap ke dalam kolam terdekat atau ke dalam sungai yang menuju ke laut, asap api menyerbu ke awan saudaranya.

Seorang pelajar Plato, Aristotle, menjelaskan bahawa semua badan mempunyai sifat istimewa berat dan ringan. Badan berat - batu, logam - tergesa-gesa ke pusat alam semesta, cahaya - api, asap, wap - ke pinggir. Hipotesis ini, yang menerangkan beberapa fenomena yang berkaitan dengan daya graviti universal, telah wujud selama lebih daripada 2 ribu tahun.

Para saintis tentang daya graviti

Mungkin yang pertama membangkitkan persoalan daya graviti benar-benar saintifik, adalah genius Renaissance - Leonardo da Vinci. Leonardo mengisytiharkan bahawa graviti adalah ciri bukan sahaja Bumi, bahawa terdapat banyak pusat graviti. Dan dia juga mencadangkan bahawa daya graviti bergantung kepada jarak ke pusat graviti.

Karya-karya Copernicus, Galileo, Kepler, Robert Hooke membawa lebih dekat dan lebih dekat dengan idea undang-undang graviti sejagat, tetapi dalam perumusan terakhir undang-undang ini selama-lamanya dikaitkan dengan nama Isaac Newton.

Isaac Newton mengenai daya graviti

Dilahirkan pada 4 Januari 1643 air mani Universiti Cambridge, menjadi bujang, kemudian - sarjana sains.

Isaac Newton

Segala-galanya adalah kekayaan yang tidak berkesudahan karya ilmiah. Tetapi karya utamanya ialah "Prinsip Matematik Falsafah Alam", diterbitkan pada tahun 1687 dan biasanya dipanggil hanya "Permulaan". Di dalam merekalah yang hebat dirumuskan. Mungkin semua orang ingat dia dari sekolah menengah.

Semua jasad tertarik antara satu sama lain dengan daya yang berkadar terus dengan hasil darab jisim jasad ini dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka ...

Beberapa peruntukan rumusan ini boleh dijangkakan oleh pendahulu Newton, tetapi ia masih belum diberikan kepada sesiapa secara keseluruhannya. Kejeniusan Newton diperlukan untuk mengumpulkan serpihan ini menjadi satu keseluruhan untuk menyebarkan tarikan Bumi ke Bulan, dan Matahari - ke seluruh sistem planet.

Daripada undang-undang graviti sejagat, Newton memperoleh semua undang-undang pergerakan planet, yang ditemui sebelum ini oleh Kepler. Mereka hanyalah akibatnya. Lebih-lebih lagi, Newton menunjukkan bahawa bukan sahaja undang-undang Kepler, tetapi juga penyelewengan daripada undang-undang ini (dalam dunia tiga atau lebih badan) adalah hasil daripada graviti universal ... Ini adalah kejayaan besar sains.

Nampaknya ditemui akhirnya dan diterangkan secara matematik kuasa utama alam semula jadi yang menggerakkan dunia, daya yang mengawal molekul udara, epal, dan Matahari. Gergasi, sangat besar adalah langkah yang diambil oleh Newton.

Pempopularisasi pertama karya saintis cemerlang penulis Perancis François Marie Arouet, yang terkenal di dunia dengan nama samaran Voltaire, berkata bahawa Newton tiba-tiba meneka kewujudan undang-undang yang dinamakan sempena namanya apabila dia melihat epal yang jatuh.

Newton sendiri tidak pernah menyebut epal ini. Dan ia hampir tidak berbaloi untuk membuang masa hari ini pada penyangkalan legenda yang cantik ini. Dan, nampaknya, Newton datang untuk memahami kuasa besar alam semula jadi dengan penaakulan logik. Berkemungkinan ia telah dimasukkan dalam bab yang sepadan dalam "Permulaan".

Daya graviti mempengaruhi penerbangan nukleus

Mari kita andaikan bahawa untuk sangat gunung tinggi, begitu tinggi sehingga bahagian atasnya sudah keluar dari atmosfera, kami memasang sekeping artileri gergasi. Batangnya diletakkan selari dengan permukaan dunia dan dipecat. Menggambarkan arka teras jatuh ke tanah.

Kami meningkatkan caj, meningkatkan kualiti serbuk mesiu, dalam satu atau lain cara kami membuat pergerakan teras pada kelajuan yang lebih tinggi selepas pukulan seterusnya. Arka yang diterangkan oleh teras menjadi lebih rata. Teras jatuh jauh lebih jauh dari kaki gunung kita.

Kami juga meningkatkan caj dan menembak. Nukleus terbang sepanjang trajektori yang lembut sehingga ia turun selari dengan permukaan dunia. Teras tidak lagi boleh jatuh ke Bumi: dengan kelajuan yang sama ia jatuh, Bumi melarikan diri dari bawahnya. Dan, setelah menggambarkan cincin di sekeliling planet kita, teras kembali ke titik berlepas.

Pistol boleh dikeluarkan sementara itu. Lagipun, penerbangan nukleus ke seluruh dunia akan mengambil masa lebih daripada satu jam. Dan kemudian teras akan dengan pantas menyapu puncak gunung dan pergi ke bulatan baharu mengelilingi Bumi. Kejatuhan, jika, seperti yang kita bersetuju, teras tidak mengalami sebarang rintangan udara, ia tidak akan dapat melakukannya.

Kelajuan teras untuk ini hendaklah hampir 8 km/saat. Dan jika anda meningkatkan kelajuan penerbangan teras? Ia mula-mula akan terbang dalam lengkok, lebih lembut daripada kelengkungan permukaan bumi, dan akan mula bergerak menjauhi Bumi. Pada masa yang sama, kelajuannya di bawah pengaruh graviti Bumi akan berkurangan.

Dan, akhirnya, berpusing, ia akan mula, seolah-olah, jatuh kembali ke Bumi, tetapi ia akan terbang melepasinya dan tidak lagi melengkapkan bulatan, tetapi elips. Teras akan bergerak mengelilingi Bumi dengan cara yang sama seperti Bumi bergerak mengelilingi Matahari, iaitu, di sepanjang elips, di salah satu fokus di mana pusat planet kita akan ditempatkan.

Jika kita meningkatkan lagi halaju awal nukleus, elips akan menjadi lebih renggang. Adalah mungkin untuk meregangkan elips ini sedemikian rupa sehingga nukleus akan mencapai orbit bulan atau lebih jauh lagi. Tetapi sehingga kelajuan permulaan daripada teras ini tidak akan melebihi 11.2 km/s, ia akan kekal sebagai satelit Bumi.

Nukleus, yang menerima kelajuan lebih 11.2 km / s apabila ditembak, akan selama-lamanya terbang menjauh dari Bumi sepanjang trajektori parabola. Jika elips ialah lengkung tertutup, maka parabola ialah lengkung yang mempunyai dua cabang menuju ke tak terhingga. Bergerak di sepanjang elips, tidak kira betapa panjangnya, kita pasti akan kembali secara sistematik ke titik permulaan. Bergerak di sepanjang parabola, kita tidak akan kembali ke titik permulaan.

Tetapi, setelah meninggalkan Bumi dengan kelajuan ini, nukleus belum lagi dapat terbang ke infiniti. Graviti kuat Matahari akan membengkokkan trajektori penerbangannya, menutup sekelilingnya seperti lintasan planet. Teras akan menjadi saudara Bumi, sebuah planet kecil dalam keluarga planet kita sendiri.

Untuk mengarahkan nukleus ke luar sistem planet, untuk mengatasi tarikan suria, perlu memberitahunya kelajuan lebih daripada 16.7 km / s, dan mengarahkannya supaya kelajuan gerakan Bumi sendiri ditambah pada kelajuan ini.

Kelajuan kira-kira 8 km / s (kelajuan ini bergantung pada ketinggian gunung dari mana pistol kami menembak) dipanggil kelajuan bulat, kelajuan dari 8 hingga 11.2 km / s adalah elips, dari 11.2 hingga 16.7 km / s adalah parabola , dan di atas nombor ini - kelajuan membebaskan.

Di sini perlu ditambah bahawa nilai-nilai yang diberikan bagi halaju ini hanya sah untuk Bumi. Jika kita tinggal di Marikh, kelajuan bulat akan menjadi lebih mudah untuk kita capai - ia hanya kira-kira 3.6 km / s di sana, dan kelajuan parabola hanya sedikit melebihi 5 km/saat.

Sebaliknya, ia akan menjadi lebih sukar untuk menghantar nukleus pada penerbangan angkasa dari Musytari daripada dari Bumi: kelajuan bulat di planet ini ialah 42.2 km / s, dan kelajuan parabola adalah 61.8 km / s!

Ia akan menjadi yang paling sukar bagi penduduk Matahari untuk meninggalkan dunia mereka (jika, sudah tentu, ia boleh wujud). Kelajuan bulat gergasi ini sepatutnya 437.6, dan kelajuan pemisahan - 618.8 km / s!

Jadi Newton lewat XVII abad, seratus tahun sebelum penerbangan pertama diisi udara hangat belon saudara Montgolfier, dua ratus tahun sebelum penerbangan pertama pesawat Wright bersaudara dan hampir suku milenium sebelum berlepas roket cecair pertama, menunjukkan jalan ke langit untuk satelit dan kapal angkasa.

Daya graviti adalah wujud dalam setiap sfera

Dengan menggunakan hukum graviti planet yang tidak diketahui ditemui, hipotesis kosmogonik tentang asal usul sistem suria telah dicipta. Kuasa utama alam semula jadi, yang mengawal bintang, planet, epal di taman, dan molekul gas di atmosfera, telah ditemui dan diterangkan secara matematik.

Tetapi kita tidak tahu mekanisme graviti sejagat. Graviti Newtonian tidak menerangkan, tetapi menggambarkan keadaan seni pergerakan planet.

Kita tidak tahu apa yang menyebabkan interaksi semua badan Alam Semesta. Dan tidak boleh dikatakan bahawa Newton tidak berminat dengan sebab ini. Selama bertahun-tahun dia memikirkan kemungkinan mekanismenya.

By the way, ini sememangnya kuasa yang sangat misteri. Satu kuasa yang menampakkan dirinya melalui ratusan juta kilometer ruang, tanpa sebarang formasi material pada pandangan pertama, dengan bantuan yang boleh menjelaskan pemindahan interaksi.

hipotesis Newton

Dan newton terpaksa hipotesis tentang kewujudan eter tertentu yang didakwa memenuhi seluruh Alam Semesta. Pada tahun 1675, beliau menjelaskan tarikan kepada Bumi dengan fakta bahawa eter yang mengisi seluruh Alam Semesta bergegas ke pusat Bumi dalam aliran berterusan, menangkap semua objek dalam pergerakan ini dan mencipta daya graviti. Aliran eter yang sama mengalir ke Matahari dan, menyeret planet, komet, memastikan lintasan elips mereka...

Ia tidak begitu meyakinkan, walaupun hipotesis logik secara matematik. Tetapi pada tahun 1679 Newton dicipta hipotesis baru menerangkan mekanisme graviti. Kali ini dia menganugerahkan eter dengan sifat mempunyai kepekatan yang berbeza berhampiran planet dan jauh dari mereka. Semakin jauh dari pusat planet, semakin tumpat eter itu. Dan ia mempunyai sifat memerah semua badan material daripada lapisan yang lebih padat kepada lapisan yang kurang padat. Dan semua jasad dihimpit keluar ke permukaan Bumi.

Pada tahun 1706, Newton dengan tegas menafikan kewujudan eter. Pada tahun 1717 dia kembali semula kepada hipotesis tentang pemerasan eter.

Otak cerdik Newton berperang untuk mendapatkan petunjuk misteri yang hebat dan tidak menjumpainya. Ini menjelaskan lontaran tajam dari sisi ke sisi. Newton pernah berkata:

Saya tidak membuat hipotesis.

Dan walaupun, kerana kami hanya dapat mengesahkan, ini tidak sepenuhnya benar, kami pasti boleh menyatakan sesuatu yang lain: Newton dapat membezakan dengan jelas perkara yang tidak dapat dipertikaikan daripada hipotesis yang tidak mantap dan kontroversi. Dan dalam Elemen terdapat formula undang-undang besar, tetapi tidak ada percubaan untuk menjelaskan mekanismenya.
Ahli fizik yang hebat mewariskan teka-teki ini kepada lelaki masa depan. Beliau meninggal dunia pada tahun 1727.
Ia tidak dapat diselesaikan sehingga hari ini.

Perbincangan tentang intipati fizikal hukum Newton mengambil masa dua abad. Dan mungkin perbincangan ini tidak akan menyentuh intipati undang-undang, jika dia menjawab dengan tepat semua soalan yang diajukan kepadanya.

Tetapi hakikatnya, lama-kelamaan ternyata undang-undang ini tidak universal. Bahawa ada kes apabila dia tidak dapat menjelaskan fenomena ini atau itu. Mari beri contoh.

Daya graviti dalam pengiraan Seeliger

Yang pertama ialah paradoks Seeliger. Memandangkan Alam Semesta tidak terhingga dan dipenuhi secara seragam dengan jirim, Seeliger cuba mengira, mengikut undang-undang Newton, daya graviti sejagat yang dicipta oleh keseluruhan jisim besar tak terhingga Alam Semesta tak terhingga pada satu ketika di dalamnya.

Ia bukanlah satu tugas yang mudah dari sudut matematik tulen. Setelah mengatasi semua kesukaran transformasi yang paling kompleks, Seeliger mendapati bahawa daya graviti universal yang dikehendaki adalah berkadar dengan jejari Alam Semesta. Dan oleh kerana jejari ini sama dengan infiniti, maka daya graviti mestilah besar yang tidak terhingga. Walau bagaimanapun, kita tidak melihat ini dalam amalan. Ini bermakna bahawa hukum graviti sejagat tidak terpakai kepada seluruh alam semesta.

Walau bagaimanapun, penjelasan lain untuk paradoks juga mungkin. Sebagai contoh, kita boleh mengandaikan bahawa jirim tidak merata memenuhi seluruh Alam Semesta, tetapi ketumpatannya beransur-ansur berkurangan dan, akhirnya, di suatu tempat yang sangat jauh tidak ada jirim sama sekali. Tetapi membayangkan gambar sedemikian bermakna mengakui kemungkinan kewujudan ruang tanpa jirim, yang secara amnya tidak masuk akal.

Kita boleh mengandaikan bahawa daya graviti melemah lebih cepat daripada kuasa dua jarak bertambah. Tetapi ini menimbulkan keraguan tentang keharmonian undang-undang Newton yang mengejutkan. Tidak, dan penjelasan ini tidak memuaskan para saintis. Paradoks tetap paradoks.

Pemerhatian pergerakan Mercury

Fakta lain, tindakan daya graviti universal, tidak dijelaskan oleh undang-undang Newton, dibawa pemerhatian pergerakan Mercury- paling dekat dengan planet ini. Pengiraan tepat mengikut undang-undang Newton menunjukkan bahawa perehelion - titik elips di mana Utarid bergerak paling hampir dengan Matahari - harus beralih sebanyak 531 saat lengkok dalam 100 tahun.

Dan ahli astronomi telah mendapati bahawa anjakan ini bersamaan dengan 573 saat arka. Lebihan ini - 42 saat arka - juga tidak dapat dijelaskan oleh saintis, hanya menggunakan formula yang timbul daripada hukum Newton.

Dia menerangkan kedua-dua paradoks Seeliger, dan anjakan perhelion Mercury, dan banyak lagi fenomena paradoks dan fakta yang tidak dapat dijelaskan Albert Einstein, salah satu yang terhebat, jika bukan yang paling ahli fizik yang hebat semua zaman dan bangsa. Antara perkara kecil yang menjengkelkan ialah persoalan angin halus.

Eksperimen oleh Albert Michelson

Nampaknya soalan ini tidak langsung berkaitan dengan masalah graviti. Dia berkaitan dengan optik, kepada cahaya. Lebih tepat lagi, kepada definisi kelajuannya.

Ahli astronomi Denmark adalah orang pertama yang menentukan kelajuan cahaya. Olaf Remer melihat gerhana bulan Musytari. Ini berlaku seawal tahun 1675.

ahli fizik Amerika Albert Michelson pada penghujung abad ke-18, beliau menjalankan satu siri penentuan kelajuan cahaya di bawah keadaan daratan, menggunakan radas yang direka bentuknya.

Pada tahun 1927, dia memberikan kelajuan cahaya sebagai 299796 + 4 km/s, yang merupakan ketepatan yang sangat baik untuk masa itu. Tetapi intipati perkara itu berbeza. Pada tahun 1880 dia memutuskan untuk menyiasat angin halus. Dia akhirnya mahu mewujudkan kewujudan eter itu, dengan kehadirannya mereka cuba menerangkan kedua-dua penghantaran interaksi graviti dan penghantaran gelombang cahaya.

Michelson mungkin adalah penguji yang paling luar biasa pada zamannya. Dia mempunyai peralatan yang sangat baik. Dan dia hampir pasti akan berjaya.

Intipati pengalaman

Pengalaman telah diilhamkan seperti ini. Bumi bergerak dalam orbitnya pada kelajuan kira-kira 30 km/s.. Bergerak melalui udara. Ini bermakna kelajuan cahaya dari sumber yang mendahului penerima berbanding dengan gerakan Bumi mestilah lebih besar daripada dari sumber yang berada di sisi lain. Dalam kes pertama, kelajuan angin halus mesti ditambah dengan kelajuan cahaya; dalam kes kedua, kelajuan cahaya mesti berkurangan dengan nilai ini.

Sudah tentu, kelajuan Bumi dalam orbit mengelilingi Matahari hanyalah sepersepuluh ribu daripada kelajuan cahaya. Mencari istilah kecil seperti itu sangat sukar, tetapi Michelson dipanggil raja ketepatan atas sebab tertentu. Dia menggunakan cara yang bijak untuk menangkap perbezaan yang "mendapat" dalam kelajuan sinaran cahaya.

Dia membelah rasuk itu kepada dua aliran yang sama dan mengarahkannya ke arah yang saling berserenjang: di sepanjang meridian dan di sepanjang selari. Terpantul dari cermin, sinar itu kembali. Jika rasuk yang berjalan di sepanjang selari mengalami pengaruh angin halus, apabila ia ditambah pada rasuk meridional, pinggiran gangguan sepatutnya timbul, gelombang kedua-dua rasuk akan dianjak mengikut fasa.

Walau bagaimanapun, adalah sukar bagi Michelson untuk mengukur laluan kedua-dua sinar dengan ketepatan yang begitu tinggi supaya ia betul-betul sama. Oleh itu, dia membina radas supaya tidak ada pinggiran gangguan, dan kemudian memutarnya 90 darjah.

Rasuk meridional menjadi latitudin dan begitu juga sebaliknya. Jika ada angin halus, jalur hitam dan terang akan muncul di bawah kanta mata! Tetapi mereka tidak. Mungkin, apabila memusing peranti, saintis memindahkannya.

Dia memasangnya pada tengah hari dan membetulkannya. Lagipun, selain fakta itu, ia juga berputar di sekitar paksinya. Dan seterusnya dalam masa yang berbeza hari, rasuk latitudinal menduduki kedudukan yang berbeza berbanding dengan angin halus yang datang. Sekarang, apabila radas tidak bergerak, seseorang boleh yakin tentang ketepatan eksperimen.

Tiada gangguan lagi. Eksperimen itu dijalankan berkali-kali, dan Michelson, dan bersamanya semua ahli fizik pada masa itu, kagum. Angin halus tidak dikesan! Cahaya bergerak ke semua arah pada kelajuan yang sama!

Tiada siapa yang dapat menjelaskan perkara ini. Michelson mengulangi percubaan berulang kali, menambah baik peralatan, dan akhirnya mencapai ketepatan ukuran yang hampir luar biasa, susunan magnitud yang lebih besar daripada yang diperlukan untuk kejayaan eksperimen. Dan sekali lagi tiada apa-apa!

Eksperimen oleh Albert Einstein

Langkah besar seterusnya pengetahuan tentang daya graviti selesai Albert Einstein.
Albert Einstein pernah ditanya:

Bagaimana anda datang kepada anda teori khas relativiti? Dalam keadaan apakah anda mendapat idea bernas? Saintis itu menjawab: "Saya selalu kelihatan seperti ini.

Mungkin dia tidak mahu berterus terang, mungkin dia mahu menghilangkan teman bicara yang menjengkelkan itu. Tetapi sukar untuk membayangkan bahawa idea Einstein tentang hubungan antara masa, ruang dan kelajuan adalah semula jadi.

Tidak, tentu saja, pada mulanya ada firasat, terang seperti kilat. Kemudian pembangunan bermula. Tidak, tiada percanggahan dengan fenomena yang diketahui. Dan kemudian lima muka surat yang penuh dengan formula itu muncul, yang diterbitkan dalam jurnal fizikal. Halaman yang dibuka era baru dalam fizik.

Bayangkan sebuah kapal angkasa terbang melalui angkasa. Kami akan memberi amaran kepada anda dengan segera: kapal luar angkasa itu sangat pelik, jenis yang anda belum pernah baca dalam cerita fiksyen sains. Panjangnya ialah 300 ribu kilometer, dan kelajuannya, baiklah, katakan, 240 ribu km / s. Dan kapal angkasa ini terbang melepasi salah satu platform perantaraan di angkasa, tanpa berhenti di situ. Pada kelajuan penuh.

Salah seorang penumpang berdiri di geladak kapal angkasa dengan jam tangan. Dan anda dan saya, pembaca, berdiri di atas platform - panjangnya mesti sepadan dengan saiz kapal luar angkasa, iaitu, 300 ribu kilometer, jika tidak, ia tidak akan dapat melekat padanya. Dan kami juga mempunyai jam tangan di tangan kami.

Kami perasan bahawa pada masa ini apabila haluan kapal bintang itu mengejar tepi belakang platform kami, sebuah tanglung menyala di atasnya, menerangi ruang sekelilingnya. Sesaat kemudian, pancaran cahaya mencapai tepi hadapan platform kami. Kami tidak meragui ini, kerana kami tahu kelajuan cahaya, dan kami telah berjaya menentukan dengan tepat momen yang sepadan pada jam itu. Dan di kapal angkasa...

Tetapi kapal bintang itu juga terbang ke arah pancaran cahaya. Dan kami pasti melihat bahawa cahaya itu menerangi buritannya ketika ia berada di suatu tempat berhampiran tengah platform. Kami pasti melihat bahawa pancaran cahaya tidak meliputi 300 ribu kilometer dari haluan ke buritan kapal.

Tetapi penumpang di dek kapal luar angkasa pasti akan sesuatu yang lain. Mereka pasti bahawa pancaran mereka meliputi keseluruhan jarak dari haluan ke buritan sejauh 300 ribu kilometer. Lagipun, dia menghabiskan satu saat untuk itu. Mereka juga merakamnya dengan tepat pada jam tangan mereka. Dan bagaimana mungkin sebaliknya: selepas semua, kelajuan cahaya tidak bergantung pada kelajuan sumber ...

Bagaimana pula? Kami melihat satu perkara dari platform tetap, dan satu lagi kepada mereka di dek kapal bintang? Apa masalahnya?

Teori relativiti Einstein

Ia harus diperhatikan dengan segera: Teori relativiti Einstein pada pandangan pertama, ia benar-benar bercanggah dengan idea kami yang mantap tentang struktur dunia. Kita boleh mengatakan bahawa ia juga bercanggah dengan akal, kerana kita sudah biasa membentangkannya. Ini telah berlaku berkali-kali dalam sejarah sains.

Tetapi penemuan sfera Bumi adalah bertentangan dengan akal sehat. Bagaimana ia boleh hidup sebelah bertentangan orang dan tidak jatuh ke dalam jurang?

Bagi kami, sfera Bumi adalah fakta yang tidak diragui, dan dari sudut pandangan akal, sebarang andaian lain adalah tidak bermakna dan liar. Tetapi mundur dari masa anda, bayangkan penampilan pertama idea ini, dan anda akan memahami betapa sukarnya untuk menerimanya.

Nah, adakah lebih mudah untuk mengakui bahawa Bumi tidak bergerak, tetapi terbang sepanjang trajektorinya berpuluh-puluh kali lebih pantas daripada bola meriam?

Semua ini adalah kehancuran akal sehat. Oleh itu, ahli fizik moden tidak pernah merujuk kepadanya.

Sekarang kembali kepada teori relativiti khas. Dunia mengenalinya buat kali pertama pada tahun 1905 daripada artikel yang ditandatangani oleh beberapa orang nama terkenal- Albert Einstein. Dan dia hanya 26 pada masa itu.

Einstein membuat andaian yang sangat mudah dan logik daripada paradoks ini: dari sudut pandangan pemerhati di platform, lebih sedikit masa berlalu dalam kereta yang bergerak daripada jam tangan anda yang diukur. Di dalam kereta, peredaran masa semakin perlahan berbanding dengan masa di platform pegun.

Perkara yang agak menakjubkan secara logik diikuti dari andaian ini. Ternyata seseorang yang melakukan perjalanan ke tempat kerja dalam trem, berbanding dengan pejalan kaki yang pergi dengan cara yang sama, bukan sahaja menjimatkan masa kerana kelajuan, tetapi ia juga berjalan lebih perlahan untuknya.

Walau bagaimanapun, jangan cuba untuk mengekalkan keremajaan abadi dengan cara ini: walaupun anda menjadi pemandu gerabak dan menghabiskan satu pertiga daripada hidup anda dalam trem, dalam 30 tahun anda tidak akan mendapat keuntungan. lebih sejuta pecahan sesaat. Agar keuntungan dalam masa menjadi ketara, adalah perlu untuk bergerak pada kelajuan yang hampir dengan kelajuan cahaya.

Ternyata peningkatan kelajuan badan dicerminkan dalam jisim mereka. Semakin dekat kelajuan jasad dengan kelajuan cahaya, semakin besar jisimnya. Pada kelajuan jasad yang sama dengan kelajuan cahaya, jisimnya sama dengan infiniti, iaitu, ia lebih besar daripada jisim Bumi, Matahari, Galaksi, seluruh Alam Semesta kita ... Ini adalah berapa banyak jisim boleh tertumpu pada batu buntar mudah, mempercepatkannya ke kelajuan
Sveta!

Ini mengenakan had yang tidak membenarkan mana-mana badan material mengembangkan kelajuan, sama dengan kelajuan Sveta. Lagipun, apabila jisim tumbuh, ia menjadi lebih sukar untuk menyebarkannya. Dan jisim tak terhingga tidak boleh digerakkan oleh sebarang daya.

Walau bagaimanapun, alam semula jadi telah membuat pengecualian yang sangat penting kepada undang-undang ini untuk seluruh kelas zarah. Sebagai contoh, untuk foton. Mereka boleh bergerak pada kelajuan cahaya. Lebih tepat lagi, mereka tidak boleh bergerak pada kelajuan lain. Tidak terfikir untuk membayangkan foton yang tidak bergerak.

Apabila pegun, ia tidak mempunyai jisim. Juga, neutrino tidak mempunyai jisim rehat, dan mereka juga dikutuk untuk penerbangan tanpa halangan yang kekal melalui angkasa pada kelajuan maksimum yang mungkin di Alam Semesta kita, tanpa memintas cahaya dan mengikutinya.

Tidakkah benar setiap akibat daripada teori relativiti khas yang disenaraikan oleh kita adalah mengejutkan, paradoks! Dan setiap satu, tentu saja, bertentangan dengan "akal sehat"!

Tetapi inilah yang menarik: bukan dalam bentuk konkritnya, tetapi sebagai kedudukan falsafah yang luas, semua akibat yang menakjubkan ini telah diramalkan oleh pengasas materialisme dialektik. Apakah yang dikatakan implikasi ini? Mengenai sambungan yang menghubungkan tenaga dan jisim, jisim dan kelajuan, kelajuan dan masa, kelajuan dan panjang objek yang bergerak…

Penemuan Einstein tentang saling kebergantungan, seperti simen (lebih:), menghubungkan bersama-sama tetulang, atau batu asas, menghubungkan bersama-sama perkara dan fenomena yang sebelum ini kelihatan bebas antara satu sama lain dan mencipta asas yang untuk pertama kalinya dalam sejarah sains. mungkin untuk membina bangunan yang harmoni. Bangunan ini adalah gambaran bagaimana alam semesta kita berfungsi.

Tetapi pertama, sekurang-kurangnya beberapa perkataan tentang teori umum relativiti, juga dicipta oleh Albert Einstein.

Albert Einstein

Nama ini - teori relativiti umum - tidak sepadan dengan kandungan teori, yang akan dibincangkan. Ia mewujudkan saling bergantung antara ruang dan jirim. Nampaknya lebih tepat untuk memanggilnya teori ruang-masa, atau teori graviti.

Tetapi nama ini telah berkembang begitu rapat dengan teori Einstein sehingga menimbulkan persoalan untuk menggantikannya kini kelihatan tidak senonoh kepada ramai saintis.

Teori relativiti umum mewujudkan saling kebergantungan antara jirim dan masa dan ruang yang mengandunginya. Ternyata ruang dan masa bukan sahaja tidak dapat dibayangkan wujud secara berasingan daripada jirim, malah sifatnya juga bergantung kepada perkara yang mengisinya.

Titik permulaan perbincangan

Oleh itu, seseorang hanya boleh menentukan titik permulaan perbincangan dan membuat beberapa kesimpulan penting.

Pada permulaan pengembaraan angkasa malapetaka yang tidak dijangka memusnahkan perpustakaan, dana filem dan repositori minda lain, ingatan orang yang terbang melalui angkasa. Dan sifat planet asli dilupakan dalam perubahan berabad-abad. Malah undang-undang graviti sejagat dilupakan, kerana roket itu terbang di ruang antara galaksi, di mana ia hampir tidak dirasai.

Walau bagaimanapun, enjin kapal berfungsi dengan baik, bekalan tenaga dalam bateri boleh dikatakan tidak terhad. Paling masa kapal itu bergerak dengan inersia, dan penduduknya terbiasa dengan tanpa berat. Tetapi kadangkala mereka menghidupkan enjin dan memperlahankan atau mempercepatkan pergerakan kapal. Apabila muncung jet menyala ke dalam kekosongan dengan nyalaan tidak berwarna dan kapal bergerak pada kadar yang dipercepatkan, penduduk merasakan bahawa badan mereka menjadi berat, mereka terpaksa berjalan mengelilingi kapal, dan tidak terbang melalui koridor.

Dan kini penerbangan hampir siap. Kapal itu terbang ke salah satu bintang dan jatuh ke orbit planet yang paling sesuai. Kapal bintang keluar, berjalan di atas tanah hijau yang segar, sentiasa mengalami perasaan berat yang sama, biasa sejak kapal itu bergerak dengan laju yang dipercepatkan.

Tetapi planet ini bergerak sama rata. Ia tidak boleh terbang ke arah mereka dengan pecutan malar 9.8 m/s2! Dan mereka mempunyai andaian pertama bahawa medan graviti (daya graviti) dan pecutan memberikan kesan yang sama, dan mungkin mempunyai sifat yang sama.

Tiada seorang pun daripada orang sezaman kita yang berada dalam penerbangan yang begitu panjang, tetapi ramai orang merasakan fenomena "menimbang" dan "meringankan" badan mereka. Sudah menjadi lif biasa, apabila ia bergerak pada kadar yang dipercepatkan, mewujudkan perasaan ini. Apabila menurun, anda merasakan penurunan berat badan secara tiba-tiba; apabila naik, sebaliknya, lantai menekan kaki anda dengan lebih kuat daripada biasa.

Tetapi satu perasaan tidak membuktikan apa-apa. Lagipun, sensasi cuba meyakinkan kita bahawa Matahari bergerak di langit mengelilingi Bumi yang tidak bergerak, bahawa semua bintang dan planet berada pada jarak yang sama dari kita, di cakrawala, dsb.

Para saintis menundukkan sensasi kepada pengesahan eksperimen. Malah Newton memikirkan identiti aneh kedua-dua fenomena itu. Dia cuba memberi mereka ciri berangka. Setelah mengukur graviti dan , dia yakin bahawa nilai mereka sentiasa sama dengan satu sama lain.

Dari bahan apa pun dia membuat pendulum loji perintis: dari perak, plumbum, kaca, garam, kayu, air, emas, pasir, gandum. Hasilnya adalah sama.

Prinsip kesetaraan, yang kita bicarakan, adalah asas kepada teori relativiti umum, walaupun tafsiran moden teori itu tidak lagi memerlukan prinsip ini. Mengetepikan potongan matematik yang mengikuti daripada prinsip ini, mari kita teruskan terus kepada beberapa akibat daripada teori relativiti umum.

Kehadiran jisim jisim yang besar sangat mempengaruhi ruang sekeliling. Ia membawa kepada perubahan sedemikian di dalamnya, yang boleh ditakrifkan sebagai ketidakhomogenan ruang. Ketidakhomogenan ini mengarahkan pergerakan mana-mana jisim yang berhampiran dengan badan menarik.

Biasanya menggunakan analogi sedemikian. Bayangkan kanvas diregangkan ketat pada bingkai selari dengan permukaan bumi. Letakkan beban berat di atasnya. Ini akan menjadi jisim menarik kami yang besar. Dia, sudah tentu, akan membengkokkan kanvas dan berakhir dalam beberapa rehat. Sekarang gulungkan bola di atas kanvas ini sedemikian rupa sehingga sebahagian laluannya terletak di sebelah jisim menarik. Bergantung pada bagaimana bola akan dilancarkan, tiga pilihan adalah mungkin.

Bola akan terbang cukup jauh dari ceruk yang dicipta oleh pesongan kanvas dan tidak akan mengubah pergerakannya.
Bola akan menyentuh ceruk, dan garisan pergerakannya akan membengkok ke arah jisim menarik.
Bola akan jatuh ke dalam lubang ini, tidak akan dapat keluar daripadanya, dan akan membuat satu atau dua pusingan mengelilingi jisim graviti.

Bukankah benar bahawa pilihan ketiga dengan sangat cantik memodelkan penangkapan oleh bintang atau planet badan asing yang diterbangkan secara sembarangan ke medan tarikan mereka?

Dan kes kedua ialah lenturan trajektori badan yang terbang pada kelajuan yang lebih besar daripada kelajuan tangkapan yang mungkin! Kes pertama adalah serupa dengan terbang di luar jangkauan praktikal medan graviti. Ya, ia adalah praktikal, kerana secara teorinya medan graviti adalah tidak terhad.

Sudah tentu, ini adalah analogi yang sangat jauh, terutamanya kerana tiada siapa yang benar-benar dapat membayangkan pesongan kita ruang tiga dimensi. Apakah maksud fizikal pesongan ini, atau kelengkungan, seperti yang sering mereka katakan, tiada siapa yang tahu.

Ia mengikuti dari teori relativiti umum bahawa mana-mana jasad material boleh bergerak dalam medan graviti hanya di sepanjang garis melengkung. Hanya secara peribadi majlis-majlis khas lengkung menjadi garis lurus.

Sinar cahaya juga mematuhi peraturan ini. Lagipun, ia terdiri daripada foton yang mempunyai jisim tertentu dalam penerbangan. Dan medan graviti mempunyai kesan ke atasnya, serta pada molekul, asteroid atau planet.

Satu lagi kesimpulan penting ialah medan graviti juga mengubah perjalanan masa. Berhampiran jisim menarik yang besar, dalam medan graviti kuat yang dicipta olehnya, peredaran masa sepatutnya lebih perlahan daripada menjauhinya.

Anda lihat, dan teori relativiti umum penuh dengan kesimpulan paradoks yang boleh membatalkan idea kita tentang "akal sehat" lagi dan lagi!

Keruntuhan graviti

Mari kita bincangkan tentang fenomena kosmik yang menakjubkan - tentang keruntuhan graviti (mampatan bencana). Fenomena ini berlaku dalam pengumpulan jirim yang sangat besar, di mana daya graviti mencapai magnitud yang begitu besar sehinggakan tiada daya lain yang wujud dalam alam semula jadi dapat menahannya.

Ingat formula terkenal Newton: daya graviti adalah lebih besar, iaitu kurang persegi jarak antara jasad graviti. Oleh itu, semakin padat pembentukan bahan, semakin kecil saiznya, semakin cepat daya graviti meningkat, semakin tidak dapat dielakkan pelukan merosakkan mereka.

Terdapat teknik licik di mana alam bergelut dengan pemampatan jirim yang kelihatan tidak terhad. Untuk melakukan ini, ia menghentikan perjalanan masa dalam sfera tindakan daya graviti supergergasi, dan jisim jirim yang terbelenggu, seolah-olah, dimatikan dari Alam Semesta kita, beku dalam mimpi lesu yang aneh.

Yang pertama daripada "lubang hitam" kosmos ini mungkin telah ditemui. Menurut andaian saintis Soviet O. Kh. Huseynov dan A. Sh. Novruzova, ia adalah delta Gemini - bintang berganda dengan satu komponen yang tidak kelihatan.

Komponen yang boleh dilihat mempunyai jisim 1.8 solar, dan "rakan kongsi"nya yang tidak kelihatan sepatutnya, mengikut pengiraan, empat kali lebih besar daripada yang kelihatan. Tetapi tidak ada kesannya: mustahil untuk melihat penciptaan alam yang paling menakjubkan, "lubang hitam".

Saintis Soviet Profesor K.P. Stanyukovich, seperti yang mereka katakan, "di hujung pena", menunjukkan melalui pembinaan teori semata-mata bahawa zarah-zarah "bahan beku" boleh menjadi sangat pelbagai dalam saiz.

Pembentukan gergasinya mungkin, serupa dengan quasar, memancarkan tenaga secara berterusan sebanyak semua 100 bilion bintang Galaxy kita dipancarkan.
Rumpun yang lebih sederhana mungkin, sama dengan hanya beberapa jisim suria. Kedua-dua objek itu dan objek lain boleh timbul sendiri daripada perkara biasa, bukan "tidur".
Dan pembentukan kelas yang sama sekali berbeza adalah mungkin, sepadan dalam jisim dengan zarah asas.

Agar mereka bangkit, adalah perlu untuk terlebih dahulu menundukkan perkara yang membuat mereka menghadapi tekanan gergasi dan memacunya ke had sfera Schwarzschild - sfera di mana masa untuk pemerhati luar berhenti sepenuhnya. Dan walaupun selepas itu tekanan dikeluarkan walaupun, zarah yang masanya telah berhenti akan terus wujud secara bebas daripada Alam Semesta kita.

plankeon

Plankeon adalah kelas zarah yang sangat istimewa. Mereka memiliki, menurut K.P. Stanyukovich, harta yang sangat menarik: mereka membawa bahan dalam diri mereka dalam bentuk yang tidak berubah, seperti berjuta-juta dan berbilion tahun yang lalu. Melihat ke dalam plankeon, kita dapat melihat jirim seperti pada masa kelahiran alam semesta kita. Mengikut pengiraan teori, terdapat kira-kira 1080 papan di Alam Semesta, kira-kira satu papan dalam kubus ruang dengan sisi 10 sentimeter. By the way, pada masa yang sama dengan Stanyukovich dan (tidak kira dia, hipotesis plankeons dikemukakan oleh Academician M.A. Markov. Hanya Markov yang memberi mereka nama yang berbeza - maksim.

Ciri khas plankeon juga boleh digunakan untuk menerangkan kadang-kadang transformasi paradoks zarah asas. Adalah diketahui bahawa apabila dua zarah berlanggar, serpihan tidak pernah terbentuk, tetapi zarah asas lain timbul. Ini benar-benar menakjubkan: dalam dunia biasa, memecahkan pasu, kita tidak akan mendapat cawan penuh atau bahkan roset. Tetapi andaikan bahawa di kedalaman setiap zarah asas terdapat papan, satu atau beberapa, dan kadang-kadang banyak papan.

Pada saat perlanggaran zarah, "beg" plankeon yang terikat rapat terbuka sedikit, beberapa zarah akan "jatuh" ke dalamnya, dan bukannya "melompat keluar" yang kita anggap telah timbul semasa perlanggaran. Pada masa yang sama, plankeon, sebagai akauntan yang rajin, akan memastikan semua "undang-undang pemuliharaan" diterima pakai dalam dunia zarah asas.
Nah, apakah kaitan mekanisme graviti sejagat dengannya?

"Bertanggungjawab" untuk graviti, menurut hipotesis K. P. Stanyukovich, adalah zarah-zarah kecil, yang dipanggil graviti, yang dipancarkan secara berterusan oleh zarah asas. Graviton adalah lebih kecil daripada yang terakhir seperti butiran debu yang menari masuk sinaran matahari, lebih kecil daripada glob.

Sinaran graviton mematuhi beberapa ketetapan. Khususnya, mereka lebih mudah untuk terbang ke kawasan angkasa itu. Yang mengandungi lebih sedikit graviti. Jadi jika ada dua benda angkasa, kedua-duanya akan memancarkan graviti terutamanya "keluar", dalam arah yang bertentangan antara satu sama lain. Ini mewujudkan impuls yang menyebabkan badan mendekati satu sama lain, menarik antara satu sama lain.