Hukum graviti universal ialah daya graviti. Daya graviti: intipati dan kepentingan praktikal
Isaac Newton mencadangkan bahawa antara mana-mana badan dalam alam semula jadi terdapat daya tarikan bersama. Kuasa ini dipanggil daya graviti atau daya graviti. Kuasa graviti yang tidak dapat ditekan menunjukkan dirinya di angkasa, sistem suria dan di Bumi.
Hukum graviti
Newton mengeneralisasikan undang-undang pergerakan badan angkasa dan mendapati bahawa daya \ (F \) adalah sama dengan:
\[ F = G \dfrac(m_1 m_2)(R^2) \]
di mana \(m_1 \) dan \(m_2 \) ialah jisim badan yang berinteraksi, \(R \) ialah jarak antara mereka, \(G \) ialah pekali kekadaran, yang dipanggil pemalar graviti. Nilai berangka pemalar graviti ditentukan secara eksperimen oleh Cavendish, mengukur daya interaksi antara bebola plumbum.
Makna fizikal pemalar graviti mengikut undang-undang graviti universal. Sekiranya \(m_1 = m_2 = 1 \teks(kg) \), \(R = 1 \text(m) \) , kemudian \(G = F \) , iaitu pemalar graviti adalah sama dengan daya yang dua jasad 1 kg ditarik pada jarak 1 m.
Nilai berangka:
\(G = 6.67 \cdot() 10^(-11) N \cdot() m^2/ kg^2 \) .
Daya graviti sejagat bertindak antara mana-mana jasad di alam semula jadi, tetapi ia menjadi ketara pada jisim yang besar (atau jika sekurang-kurangnya jisim salah satu jasad itu besar). Undang-undang graviti universal dipenuhi hanya untuk titik material dan bola (dalam kes ini, jarak antara pusat bola diambil sebagai jarak).
Graviti
Jenis khas daya graviti universal ialah daya tarikan jasad ke Bumi (atau ke planet lain). Daya ini dipanggil graviti. Di bawah tindakan daya ini, semua badan memperoleh pecutan jatuh bebas.
Mengikut hukum kedua Newton \(g = F_T /m \) , oleh itu \(F_T = mg \) .
Jika M ialah jisim Bumi, R ialah jejarinya, m ialah jisim jasad yang diberi, maka daya graviti adalah sama dengan
\(F = G \dfrac(M)(R^2)m = mg \) .
Daya graviti sentiasa diarahkan ke arah pusat Bumi. Bergantung pada ketinggian \ (h \) di atas permukaan Bumi dan latitud geografi kedudukan jasad, pecutan jatuh bebas memperoleh nilai yang berbeza. Di permukaan Bumi dan di latitud tengah, pecutan jatuh bebas ialah 9.831 m/s 2 .
Berat badan
Dalam teknologi dan kehidupan seharian, konsep berat badan digunakan secara meluas.
Berat badan dilambangkan dengan \(P \) . Unit berat ialah newton (N). Oleh kerana berat adalah sama dengan daya yang digunakan oleh jasad itu bertindak ke atas sokongan, maka, mengikut undang-undang ketiga Newton, berat jasad adalah sama dalam magnitud dengan daya tindak balas sokongan. Oleh itu, untuk mencari berat badan, adalah perlu untuk menentukan apa daya tindak balas sokongan adalah sama.
Adalah diandaikan bahawa badan tidak bergerak berbanding sokongan atau penggantungan.
Berat badan dan graviti berbeza dalam sifat: berat badan adalah manifestasi tindakan daya antara molekul, dan graviti mempunyai sifat graviti.
Keadaan badan yang beratnya sifar dipanggil ketiadaan berat. Keadaan tanpa berat diperhatikan dalam kapal terbang atau kapal angkasa apabila bergerak dengan pecutan jatuh bebas, tanpa mengira arah dan nilai kelajuan pergerakan mereka. Di luar atmosfera bumi, apabila enjin jet dimatikan, hanya daya graviti sejagat bertindak ke atas kapal angkasa. Di bawah tindakan daya ini, kapal angkasa dan semua badan di dalamnya bergerak dengan pecutan yang sama, jadi keadaan tanpa berat diperhatikan di dalam kapal.
Javascript dilumpuhkan dalam penyemak imbas anda.Kawalan ActiveX mesti didayakan untuk membuat pengiraan!
Daya graviti ialah daya yang mana objek berjisim tertentu tertarik antara satu sama lain, terletak pada jarak tertentu antara satu sama lain.
Saintis Inggeris Isaac Newton pada tahun 1867 menemui undang-undang graviti sejagat. Ini adalah salah satu undang-undang asas mekanik. Intipati undang-undang ini adalah seperti berikut:mana-mana dua zarah bahan tertarik antara satu sama lain dengan daya yang berkadar terus dengan hasil jisimnya dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka.
Daya tarikan ialah daya pertama yang dirasai oleh seseorang. Ini adalah daya yang Bumi bertindak ke atas semua jasad yang terletak di permukaannya. Dan mana-mana orang merasakan kekuatan ini sebagai beratnya sendiri.
Hukum graviti
Terdapat legenda bahawa Newton menemui undang-undang graviti universal secara tidak sengaja, berjalan pada waktu petang di taman ibu bapanya. Orang kreatif sentiasa mencari, dan penemuan saintifik bukanlah pandangan serta-merta, tetapi hasil kerja mental jangka panjang. Duduk di bawah pokok epal, Newton sedang memikirkan idea lain, dan tiba-tiba sebiji epal jatuh di atas kepalanya. Jelas bagi Newton bahawa epal itu jatuh akibat graviti Bumi. "Tetapi kenapa bulan tidak jatuh ke Bumi? dia berfikir. "Ini bermakna bahawa beberapa kuasa lain bertindak ke atasnya, mengekalkannya di orbit." Beginilah yang terkenal hukum graviti.
Para saintis yang sebelum ini mengkaji putaran benda angkasa percaya bahawa benda angkasa mematuhi beberapa undang-undang yang sama sekali berbeza. Iaitu, diandaikan bahawa terdapat undang-undang tarikan yang sama sekali berbeza di permukaan Bumi dan di angkasa.
Newton menggabungkan jenis graviti yang sepatutnya. Menganalisis undang-undang Kepler yang menerangkan pergerakan planet, dia membuat kesimpulan bahawa daya tarikan timbul di antara mana-mana badan. Iaitu, kedua-dua epal yang jatuh di taman dan planet di angkasa dipengaruhi oleh kuasa yang mematuhi undang-undang yang sama - undang-undang graviti sejagat.
Newton mendapati bahawa undang-undang Kepler hanya berfungsi jika terdapat daya tarikan antara planet. Dan daya ini adalah berkadar terus dengan jisim planet dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka.
Daya tarikan dikira dengan formula F=G m 1 m 2 / r 2
m 1 ialah jisim badan pertama;
m2ialah jisim badan kedua;
r ialah jarak antara badan;
G ialah pekali perkadaran, yang dipanggil pemalar graviti atau pemalar graviti.
Nilainya ditentukan secara eksperimen. G\u003d 6.67 10 -11 Nm 2 / kg 2
Jika dua titik bahan dengan jisim sama dengan unit jisim berada pada jarak yang sama dengan unit jarak, maka ia ditarik dengan daya yang sama dengan G.
Daya tarikan ialah daya graviti. Mereka juga dipanggil graviti. Mereka tertakluk kepada undang-undang graviti sejagat dan muncul di mana-mana, kerana semua badan mempunyai jisim.
Graviti
Daya graviti berhampiran permukaan Bumi ialah daya tarikan semua jasad ke Bumi. Mereka memanggilnya graviti. Ia dianggap malar jika jarak jasad dari permukaan Bumi adalah kecil berbanding dengan jejari Bumi.
Oleh kerana graviti, iaitu daya graviti, bergantung kepada jisim dan jejari planet, ia akan berbeza pada planet yang berbeza. Oleh kerana jejari Bulan kurang daripada jejari Bumi, maka daya tarikan pada Bulan adalah kurang daripada di Bumi sebanyak 6 kali ganda. Dan pada Musytari, sebaliknya, graviti adalah 2.4 kali lebih besar daripada graviti di Bumi. Tetapi berat badan kekal malar, tidak kira di mana ia diukur.
Ramai orang mengelirukan maksud berat dan graviti, mempercayai bahawa graviti sentiasa sama dengan berat. Tetapi tidak.
Daya yang badan menekan pada sokongan atau meregangkan ampaian, ini ialah beratnya. Jika sokongan atau penggantungan dialihkan, badan akan mula jatuh dengan pecutan jatuh bebas di bawah tindakan graviti. Daya graviti adalah berkadar dengan jisim badan. Ia dikira mengikut formulaF= m g , di mana m- berat badan, g- pecutan graviti.
Berat badan boleh berubah, dan kadangkala hilang sama sekali. Bayangkan kita berada di dalam lif di tingkat atas. Lif berbaloi. Pada masa ini, berat P kita dan daya graviti F, yang mana Bumi menarik kita, adalah sama. Tetapi sebaik sahaja lif mula bergerak ke bawah dengan pecutan a , berat dan graviti tidak lagi sama. Mengikut undang-undang kedua Newtonmg+ P = ma . P \u003d m g -mak.
Ia boleh dilihat dari formula bahawa berat badan kita berkurangan apabila kita bergerak ke bawah.
Pada masa ini apabila lif semakin laju dan mula bergerak tanpa pecutan, berat kami sekali lagi sama dengan graviti. Dan apabila lif mula memperlahankan pergerakannya, pecutan a menjadi negatif dan berat badan meningkat. Terdapat lebihan beban.
Dan jika badan bergerak ke bawah dengan pecutan jatuh bebas, maka berat sepenuhnya akan menjadi sama dengan sifar.
Pada a=g R=mg-ma= mg - mg=0
Ini adalah keadaan tanpa berat.
Jadi, tanpa pengecualian, semua badan material di Alam Semesta mematuhi undang-undang graviti universal. Dan planet-planet di sekeliling Matahari, dan semua jasad yang berada di dekat permukaan Bumi.
Interaksi yang wujud dalam semua badan Alam Semesta dan dimanifestasikan dalam tarikan bersama antara satu sama lain dipanggil graviti, dan fenomena graviti sejagat graviti .
Interaksi graviti dijalankan melalui jenis perkara khas yang dipanggil medan graviti.
Daya graviti (daya graviti) disebabkan oleh tarikan bersama badan dan diarahkan sepanjang garis yang menghubungkan titik-titik yang berinteraksi.
Ungkapan untuk daya graviti diberikan kepada Newton pada tahun 1666 ketika dia baru berusia 24 tahun.
Hukum graviti: dua jasad tertarik antara satu sama lain dengan daya yang berkadar terus dengan hasil darab jisim jasad itu dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara keduanya:
Undang-undang adalah sah dengan syarat bahawa dimensi mayat adalah kecil jika dibandingkan dengan jarak antara mereka. Juga, formula boleh digunakan untuk mengira daya graviti sejagat, untuk jasad sfera, untuk dua jasad, satu daripadanya adalah bola, satu lagi adalah titik material.
Pekali kekadaran G = 6.68 10 -11 dipanggil pemalar graviti.
makna fizikal Pemalar graviti ialah ia secara berangka sama dengan daya tarikan dua jasad seberat 1 kg setiap satu, terletak pada jarak 1 m antara satu sama lain.
Graviti
Daya yang Bumi menarik badan berdekatan dipanggil graviti , dan medan graviti Bumi - medan graviti .
Daya graviti diarahkan ke bawah ke arah pusat Bumi. Di dalam badan, ia melalui satu titik yang dipanggil Pusat graviti. Pusat graviti badan homogen dengan pusat simetri (bola, plat segi empat tepat atau bulat, silinder, dll) terletak di pusat ini. Selain itu, ia mungkin tidak bertepatan dengan mana-mana titik badan yang diberikan (contohnya, berhampiran gelanggang).
Dalam kes umum, apabila diperlukan untuk mencari pusat graviti mana-mana jasad yang bentuknya tidak sekata, seseorang harus meneruskan dari ketetapan berikut: jika jasad itu digantung pada benang yang dipasang secara berurutan ke titik-titik badan yang berbeza, maka arah yang ditandakan dengan benang akan bersilang pada satu titik, iaitu tepatnya pusat graviti badan ini.
Modulus graviti didapati menggunakan hukum graviti universal dan ditentukan oleh formula:
F t \u003d mg, (2.7)
di mana g ialah pecutan jatuh bebas badan (g=9.8 m/s 2 ≈10m/s 2).
Oleh kerana arah pecutan jatuh bebas g bertepatan dengan arah graviti F t, kesamaan terakhir boleh ditulis semula sebagai
Ia berikutan daripada (2.7) bahawa, iaitu, nisbah daya yang bertindak ke atas jasad berjisim m pada mana-mana titik dalam medan kepada jisim jasad itu menentukan pecutan jatuh bebas pada titik tertentu dalam medan.
Untuk titik yang terletak pada ketinggian h dari permukaan Bumi, pecutan jatuh bebas suatu jasad ialah:
(2.8)
di mana R З ialah jejari Bumi; MZ ialah jisim Bumi; h ialah jarak dari pusat graviti jasad ke permukaan Bumi.
Daripada formula ini, ia mengikuti bahawa,
pertama sekali, pecutan jatuh bebas tidak bergantung pada jisim dan dimensi badan dan,
Kedua, dengan peningkatan ketinggian di atas Bumi, pecutan jatuh bebas berkurangan. Sebagai contoh, pada ketinggian 297 km, ternyata bukan 9.8 m/s 2 , tetapi 9 m/s 2 .
Penurunan dalam pecutan jatuh bebas bermakna daya graviti juga berkurangan apabila ketinggian di atas Bumi meningkat. Semakin jauh badan dari Bumi, semakin lemah ia menariknya.
Daripada formula (1.73) dapat dilihat bahawa g bergantung kepada jejari Bumi R z.
Tetapi disebabkan oleh oblateness Bumi, ia mempunyai makna yang berbeza di tempat yang berbeza: ia berkurangan apabila anda bergerak dari khatulistiwa ke kutub. Di khatulistiwa, sebagai contoh, ia adalah sama dengan 9.780m/s 2 , dan di kutub - 9.832m/s 2 . Di samping itu, nilai g tempatan mungkin berbeza daripada nilai purata g cf mereka disebabkan oleh struktur heterogen kerak bumi dan tanah bawah, banjaran gunung dan lekukan, serta mendapan mineral. Perbezaan antara nilai g dan g cf dipanggil anomali graviti:
Anomali positif Δg >0 selalunya menunjukkan mendapan bijih logam, dan negatif Δg<0– о залежах лёгких полезных ископаемых, например нефти и газа.
Kaedah menentukan mendapan mineral dengan mengukur pecutan jatuh bebas secara tepat digunakan secara meluas dalam amalan dan dipanggil penerokaan gravimetrik.
Satu ciri menarik bagi medan graviti, yang tidak dimiliki oleh medan elektromagnet, ialah kebolehannya menembusi semua. Jika anda boleh melindungi diri anda daripada medan elektrik dan magnet dengan bantuan skrin logam khas, maka tiada apa yang boleh melindungi anda daripada medan graviti: ia menembusi sebarang bahan.
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 haiwan yang paling kuat sekalipun adalah sangat kecil berbanding dengan 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 putaran, tetapi juga yang paling lemah 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 meningkatkan intensiti tenaga sekilogram bahan api daripada 2500 kcal kepada 7000 kcal - hampir tiga kali ganda. Kemudian tiba masanya 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, loji kuasa nuklear Soviet pertama di dunia mula beroperasi, menukar kuasa uranium kepada kuasa 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 bagaimana untuk seketika menyalakan apinya yang membara, membakar tindak balas dalam bom hidrogen dengan kilat letupan uranium. Tetapi semakin dekat dan dekat, saintis melihat reaktor hidrogen, yang akan menghasilkan arus elektrik hasil daripada gabungan nukleus isotop hidrogen ke dalam 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! Hadapan - penguasaan bentuk tenaga graviti. 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 keluar dari muncung enjin jet, atau ke dalam transformasi yang dirancang bagi atom silikon dan oksigen yang ada di mana-mana. ke dalam atom logam ultra-rare), 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. Ramai ahli fizik menerangkan kewujudan quasar dengan campur tangan graviti sejagat, (lebih:) Ya, lihat sekeliling: segala-galanya di Bumi sebahagian besarnya dikawal oleh daya 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. Dia lulus dari Universiti Cambridge, menjadi sarjana muda, kemudian - sarjana sains.
Isaac Newton. Semua yang berikut adalah kekayaan karya saintifik yang tidak berkesudahan. 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 penyimpangan daripada undang-undang ini (dalam dunia tiga atau lebih badan) adalah hasil graviti sejagat... Ini adalah kejayaan besar sains. Nampaknya kuasa utama alam semula jadi, yang menggerakkan dunia, akhirnya ditemui dan digambarkan secara matematik, kuasa yang dikenakan oleh molekul udara, dan epal, dan Matahari. Gergasi, sangat besar adalah langkah yang diambil oleh Newton. Pempopularisasi pertama karya saintis cemerlang, penulis Perancis Francois 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 di atas gunung yang sangat tinggi, begitu tinggi sehingga puncaknya sudah keluar dari atmosfera, kita telah menyediakan sekeping artileri yang besar. Tongnya diletakkan selari dengan permukaan dunia dan ditembakkan. 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? Mula-mula ia akan terbang dalam lengkok, lebih lembut daripada kelengkungan permukaan bumi, dan 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 halaju awal nukleus ini 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 lebih mudah untuk kita capai - ia hanya kira-kira 3.6 km / s di sana, dan kelajuan parabola hanya lebih sedikit daripada 5 km / s. 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 pada penghujung abad ke-17, seratus tahun sebelum penerbangan pertama belon udara panas diisi dengan udara hangat oleh saudara Montgolfier, dua ratus tahun sebelum penerbangan pertama pesawat Wright bersaudara, dan hampir satu perempat 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 menjelaskan, tetapi secara visual mewakili keadaan semasa 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 bersama-sama dengannya, memastikan trajektori elips mereka... Ia bukanlah satu yang sangat meyakinkan, walaupun hipotesis logik secara matematik. Tetapi sekarang, pada tahun 1679, Newton mencipta hipotesis baru yang 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 berjuang untuk penyelesaian misteri besar dan tidak menemuinya. 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 sepanjang 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 seorang ahli fizik terhebat, jika bukan ahli fizik terhebat sepanjang zaman. 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 menonton 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 seberang. Dalam kes pertama, kelajuan angin halus mesti ditambah kepada kelajuan cahaya; dalam kes kedua, kelajuan cahaya mesti berkurangan dengan nilai ini.
Pergerakan bumi dalam orbit mengelilingi matahari. 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 paksi. Oleh itu, pada masa yang berbeza dalam sehari, rasuk latitudinal menduduki kedudukan yang berbeza berbanding dengan angin halus yang akan 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 lakukan Albert Einstein. Albert Einstein pernah ditanya:- Bagaimanakah anda sampai kepada teori relativiti khas anda? 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 membuka era baharu 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 atas kapal angkasa... Tetapi kapal angkasa 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 rasuk mereka meliputi keseluruhan jarak dari haluan ke buritan 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? Kami melihat satu perkara dari platform tetap, dan satu lagi kepada mereka di geladak kapal luar angkasa? 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 orang boleh hidup di seberang 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 dari artikel yang ditandatangani oleh nama yang kurang dikenali - 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 di dalam trem, dalam 30 tahun anda akan mendapat hampir tidak lebih daripada satu juta saat. 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 ... Itulah jumlah jisim yang boleh tertumpu pada batu buntar yang ringkas, tersebar dengan kelajuan cahaya! Ini mengenakan had yang tidak membenarkan mana-mana badan material untuk membangunkan kelajuan yang sama dengan kelajuan cahaya. 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 ikatan yang menghubungkan tenaga dan jisim, jisim dan kelajuan, kelajuan dan masa, kelajuan dan panjang objek yang bergerak ... sebelum ini bebas antara satu sama lain dan fenomena dan mencipta asas yang untuk pertama kalinya dalam sejarah sains adalah mungkin untuk membina sebuah 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. Einstein menerbitkan teori relativiti amnya pada tahun 1916 dan telah mengusahakannya sejak tahun 1907. Adalah tidak realistik untuk cuba meletakkannya pada beberapa halaman tanpa menggunakan formula matematik. Titik permulaan perbincangan
Oleh itu, seseorang hanya boleh menentukan titik permulaan perbincangan dan membuat beberapa kesimpulan penting. Pada permulaan perjalanan ruang 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. Selalunya, 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 badan mereka menjadi berat, mereka terpaksa berjalan di sekeliling 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, mencipta sensasi 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 telah menjalani ujian 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.
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: semakin besar daya graviti, semakin kecil kuasa dua 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.
plankeon
Pengarang hipotesis memanggil zarah sedemikian sebagai penghormatan kepada ahli fizik Jerman terkenal Max Planck - 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 plankeon di Alam Semesta, kira-kira satu plankeon dalam kubus ruang dengan sisi 10 sentimeter. Dengan cara ini, pada masa yang sama dengan Stanyukovich dan (secara bebas daripadanya, hipotesis plankeon dikemukakan oleh ahli akademik M.A. Markov. Hanya Markov yang memberi mereka nama yang berbeza - maksim. Seseorang boleh cuba menjelaskan transformasi zarah asas yang kadangkala paradoks dengan sifat khas. plankeons. Diketahui bahawa apabila dua zarah tidak pernah membentuk serpihan, tetapi zarah asas lain timbul. Ini benar-benar menakjubkan: dalam dunia biasa, memecahkan pasu, kita tidak akan pernah mendapat cawan penuh atau sekurang-kurangnya roset. Tetapi anggaplah dalam kedalaman setiap zarah asas terdapat plankeon, satu atau lebih, dan kadang-kadang banyak plankeon. Pada saat perlanggaran zarah, "beg" plankeon yang terikat rapat terbuka sedikit, beberapa zarah akan "jatuh" ke dalamnya, dan sebaliknya, yang kami anggap telah timbul semasa perlanggaran akan "melompat keluar". , akan menyediakan semua "undang-undang pemuliharaan" yang 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 graviton, yang dipancarkan secara berterusan oleh zarah asas. Graviton adalah lebih kecil daripada yang terakhir, seperti setitik debu yang menari dalam pancaran matahari adalah lebih kecil daripada dunia. Sinaran graviton mematuhi beberapa ketetapan. Khususnya, mereka lebih mudah untuk terbang ke kawasan angkasa itu. Yang mengandungi lebih sedikit graviti. Ini bermakna jika terdapat dua jasad angkasa di angkasa, kedua-duanya akan memancarkan graviti terutamanya "ke luar", dalam arah yang bertentangan antara satu sama lain. Ini mewujudkan impuls yang menyebabkan badan mendekati satu sama lain, menarik antara satu sama lain. Meninggalkan zarah asas mereka, graviton membawa bersama mereka sebahagian daripada jisim. Tidak kira betapa kecilnya mereka, kehilangan jisim tidak boleh tidak dapat dilihat dengan masa. Tetapi masa yang tidak dapat dibayangkan adalah besar. Ia akan mengambil masa kira-kira 100 bilion tahun untuk semua jirim di alam semesta untuk bertukar menjadi medan graviti.
medan graviti. Tetapi adakah itu semua? Menurut K.P. Stanyukovich, kira-kira 95 peratus daripada jisim jirim tersembunyi dalam papan pelbagai saiz, berada dalam keadaan tidur yang lesu, bagaimanapun, dari masa ke masa, papan terbuka, dan jumlah jirim "normal" meningkat. Secara semula jadi, terdapat pelbagai daya yang mencirikan interaksi badan. Pertimbangkan daya yang berlaku dalam mekanik.
daya graviti. Mungkin, daya pertama, yang kewujudannya disedari oleh seseorang, adalah daya tarikan yang bertindak pada badan dari sisi Bumi.
Dan ia mengambil masa berabad-abad untuk orang ramai memahami bahawa daya graviti bertindak antara mana-mana badan. Dan ia mengambil masa berabad-abad untuk orang ramai memahami bahawa daya graviti bertindak antara mana-mana badan. Ahli fizik Inggeris Newton adalah orang pertama yang memahami fakta ini. Menganalisis undang-undang yang mengawal pergerakan planet (hukum Kepler), beliau membuat kesimpulan bahawa undang-undang pergerakan planet yang diperhatikan hanya boleh dipenuhi jika terdapat daya tarikan di antara mereka yang berkadar terus dengan jisimnya dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka.
Newton dirumuskan hukum graviti. Mana-mana dua badan tertarik antara satu sama lain. Daya tarikan antara jasad titik diarahkan sepanjang garis lurus yang menghubungkannya, adalah berkadar terus dengan jisim kedua-duanya dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka:
Dalam kes ini, jasad titik difahamkan bermaksud jasad yang dimensinya berkali-kali lebih kecil daripada jarak antaranya.
Daya graviti dipanggil daya graviti. Pekali perkadaran G dipanggil pemalar graviti. Nilainya ditentukan secara eksperimen: G = 6.7 10¯¹¹ N m² / kg².
graviti bertindak berhampiran permukaan Bumi, diarahkan ke arah pusatnya dan dikira dengan formula:
di mana g ialah pecutan jatuh bebas (g = 9.8 m/s²).
Peranan graviti dalam alam semula jadi adalah sangat penting, kerana saiz, bentuk dan perkadaran makhluk hidup sebahagian besarnya bergantung pada magnitudnya.
Berat badan. Pertimbangkan apa yang berlaku apabila beban diletakkan pada satah mendatar (sokongan). Pada saat pertama selepas beban diturunkan, ia mula bergerak ke bawah di bawah tindakan graviti (Rajah 8).
Satah itu membengkok dan terdapat daya kenyal (tindak balas sokongan), diarahkan ke atas. Selepas daya kenyal (Fy) mengimbangi daya graviti, penurunan badan dan pesongan sokongan akan berhenti.
Pesongan sokongan timbul di bawah tindakan badan, oleh itu, daya tertentu (P) bertindak pada sokongan dari sisi badan, yang dipanggil berat badan (Rajah 8, b). Menurut undang-undang ketiga Newton, berat badan adalah sama dengan magnitud daya tindak balas sokongan dan diarahkan ke arah yang bertentangan.
P \u003d - Fu \u003d F berat.
berat badan dipanggil daya P, yang mana jasad bertindak pada sokongan mendatar yang pegun berbanding dengannya.
Oleh kerana graviti (berat) dikenakan pada sokongan, ia berubah bentuk dan, disebabkan keanjalan, melawan daya graviti. Daya yang dibangunkan dalam kes ini dari sisi sokongan dipanggil daya tindak balas sokongan, dan fenomena perkembangan tindak balas dipanggil tindak balas sokongan. Menurut undang-undang ketiga Newton, daya tindak balas sokongan adalah sama besarnya dengan daya graviti jasad dan bertentangan dengan arahnya.
Jika seseorang di atas sokongan bergerak dengan pecutan pautan badannya diarahkan menjauhi sokongan, maka daya tindak balas sokongan itu meningkat dengan nilai ma, di mana m ialah jisim orang itu, dan adalah pecutan dengannya. pautan badannya bergerak. Kesan dinamik ini boleh dirakam menggunakan peranti tolok terikan (dinamogram).
Berat badan tidak boleh dikelirukan dengan jisim badan. Jisim jasad mencirikan sifat inersianya dan tidak bergantung pada sama ada daya graviti atau pecutan ia bergerak.
Berat badan mencirikan daya yang ia bertindak pada sokongan dan bergantung kepada kedua-dua daya graviti dan pada pecutan pergerakan.
Sebagai contoh, di Bulan, berat badan adalah kira-kira 6 kali kurang daripada berat badan di Bumi. Jisim adalah sama dalam kedua-dua kes dan ditentukan oleh jumlah jirim dalam badan.
Dalam kehidupan seharian, teknologi, sukan, berat sering ditunjukkan bukan dalam newton (N), tetapi dalam kilogram daya (kgf). Peralihan dari satu unit ke unit lain dijalankan mengikut formula: 1 kgf = 9.8 N.
Apabila sokongan dan jasad tidak bergerak, maka jisim jasad adalah sama dengan daya graviti jasad ini. Apabila sokongan dan badan bergerak dengan sedikit pecutan, maka, bergantung pada arahnya, badan mungkin mengalami sama ada tanpa berat atau beban berlebihan. Apabila pecutan bertepatan dengan arah dan sama dengan pecutan graviti, berat badan akan menjadi sifar, jadi keadaan tanpa berat berlaku (ISS, lif berkelajuan tinggi apabila menurunkan ke bawah). Apabila pecutan pergerakan sokongan adalah bertentangan dengan pecutan jatuh bebas, orang itu mengalami beban berlebihan (bermula dari permukaan Bumi kapal angkasa berawak, lif berkelajuan tinggi naik).
Pidato sebagai prototaip kewartawanan
Petikan tentang Napoleon - dslinkov — LiveJournal
Saya membalas dendam Lelaki di atas jentolak memusnahkan bandar itu