Mchoro wa nguvu ya mvuto. Nguvu za mvuto: ufafanuzi, fomula, aina

Don DeYoung

Nguvu ya uvutano (au uvutano) hutuweka imara juu ya dunia na kuruhusu dunia kuzunguka jua. Shukrani kwa nguvu hii isiyoonekana, mvua huanguka duniani, na kiwango cha maji katika bahari huinuka na kushuka kila siku. Nguvu ya uvutano huiweka dunia katika umbo la duara na pia huzuia angahewa letu kutorokea kwenye anga ya juu. Inaweza kuonekana kuwa nguvu hii ya kivutio inayozingatiwa kila siku inapaswa kusomwa vizuri na wanasayansi. Lakini hapana! Kwa njia nyingi, nguvu ya uvutano inabaki kuwa fumbo kuu la sayansi. Nguvu hii ya ajabu ni mfano wa ajabu wa jinsi ujuzi wa kisayansi wa kisasa ni mdogo.

Mvuto ni nini?

Isaac Newton alipendezwa na suala hili mapema kama 1686 na akafikia hitimisho kwamba mvuto ni nguvu ya mvuto ambayo iko kati ya vitu vyote. Aligundua kuwa nguvu ile ile inayofanya tufaha lianguke chini iko kwenye mzunguko wake. Kwa hakika, nguvu ya uvutano ya Dunia inasababisha Mwezi kupotoka kutoka kwenye njia yake iliyonyooka kwa takriban milimita moja kila sekunde unapoizunguka Dunia (Mchoro 1). Sheria ya Ulimwenguni ya Newton ya Mvuto ni mojawapo ya uvumbuzi mkubwa zaidi wa kisayansi wa wakati wote.

Mvuto ni "kamba" inayoshikilia vitu kwenye obiti

Picha 1. Mchoro wa mzunguko wa mwezi, usiochorwa kwa kiwango. Kila sekunde mwezi unasafiri takriban kilomita 1. Kwa umbali huu, inapotoka kutoka kwa njia iliyonyooka kwa karibu 1 mm - hii hutokea kwa sababu ya mvuto wa Dunia (mstari uliopigwa). Mwezi mara kwa mara huonekana kuanguka nyuma (au kuzunguka) dunia, kama vile sayari zinavyoanguka karibu na jua.

Mvuto ni mojawapo ya nguvu nne za kimsingi za asili (Jedwali 1). Kumbuka kwamba kati ya nguvu hizo nne, nguvu hii ndiyo dhaifu zaidi, na bado inatawala kuhusiana na vitu vikubwa vya nafasi. Kama Newton alivyoonyesha, nguvu ya uvutano inayovutia kati ya misa zote mbili inakuwa ndogo na ndogo kadiri umbali kati yao unavyozidi kuwa mkubwa na mkubwa, lakini haifikii kabisa sifuri (ona "Muundo wa Mvuto").

Kwa hiyo, kila chembe katika ulimwengu mzima huvutia kila chembe nyingine. Tofauti na nguvu za mwingiliano dhaifu na wenye nguvu wa nyuklia, nguvu ya kivutio ni ya muda mrefu (Jedwali 1). Nguvu ya sumaku na nguvu ya umeme pia ni nguvu za masafa marefu, lakini mvuto ni ya kipekee kwa kuwa ni ya masafa marefu na ya kuvutia kila wakati, ambayo inamaanisha haiwezi kuisha (tofauti na sumaku-umeme, ambayo nguvu zinaweza kuvutia au kurudisha nyuma) .

Kuanzia na mwanasayansi mkuu wa uumbaji Michael Faraday mnamo 1849, wanafizikia wameendelea kutafuta uhusiano uliofichwa kati ya nguvu ya uvutano na nguvu ya mwingiliano wa sumakuumeme. Hivi sasa, wanasayansi wanajaribu kuchanganya nguvu zote nne za msingi katika equation moja au kinachojulikana kama "Nadharia ya Kila kitu", lakini bila mafanikio! Nguvu ya uvutano inabakia kuwa nguvu ya kushangaza zaidi na iliyosomwa kidogo zaidi.

Mvuto hauwezi kulindwa kwa njia yoyote. Chochote muundo wa kizuizi cha kuzuia, haina athari kwa kivutio kati ya vitu viwili vilivyotengwa. Hii ina maana kwamba haiwezekani kuunda chumba cha kupambana na mvuto katika hali ya maabara. Nguvu ya mvuto haitegemei muundo wa kemikali wa vitu, lakini inategemea wingi wao, unaojulikana kwetu kama uzito (nguvu ya mvuto kwenye kitu ni sawa na uzito wa kitu hicho - misa kubwa zaidi, kubwa zaidi nguvu au uzito.) Vitalu vinavyojumuisha kioo, risasi, barafu au hata styrophoma, na kuwa na wingi sawa, vitapata (na kutumia) nguvu sawa ya uvutano. Data hizi zilipatikana wakati wa majaribio, na wanasayansi bado hawajui jinsi wanaweza kuelezewa kinadharia.

Kubuni katika mvuto

Nguvu F kati ya misa mbili m 1 na m 2 iko kwa umbali r inaweza kuandikwa kama fomula F = (G m 1 m 2)/r 2

Ambapo G ni mvuto wa mara kwa mara uliopimwa kwanza na Henry Cavendish mnamo 1798.1

Mlinganyo huu unaonyesha kuwa mvuto hupungua kadri umbali, r, kati ya vitu viwili unavyozidi kuwa mkubwa, lakini haufikii kabisa sifuri.

Hali ya kinyume cha sheria ya mraba ya mlingano huu inavutia tu. Baada ya yote, hakuna sababu ya lazima kwa nini mvuto unapaswa kutenda kama inavyofanya. Katika ulimwengu usio na utaratibu, nasibu, na unaoendelea, nguvu kiholela kama vile r 1.97 au r 2.3 zinaweza kuonekana kuwa na uwezekano zaidi. Hata hivyo, vipimo sahihi vilionyesha nguvu kamili, kwa angalau nafasi tano za desimali, za 2.00000. Kama mtafiti mmoja alisema, matokeo haya yanaonekana "sahihi sana".2 Tunaweza kuhitimisha kwamba nguvu ya uvutano inaonyesha muundo sahihi, ulioundwa. Kwa hakika, ikiwa shahada ingekengeuka hata kidogo kutoka kwa 2, mizunguko ya sayari na ulimwengu mzima ingeyumba.

Viungo na maelezo

Kitaalam, G = 6.672 x 10 -11 Nm 2 kg -2
Thompsen, D., "Sahihi Sana Kuhusu Mvuto", Habari za Sayansi 118(1):13, 1980.

Kwa hivyo mvuto ni nini hasa? Nguvu hii inawezaje kufanya kazi katika nafasi kubwa, tupu? Na kwa nini hata ipo? Sayansi haijawahi kujibu maswali haya ya msingi kuhusu sheria za asili. Nguvu ya mvuto haiwezi kutokea polepole kupitia mabadiliko au uteuzi wa asili. Imekuwa ikitumika tangu mwanzo kabisa wa ulimwengu. Kama sheria nyingine zote za kimaumbile, nguvu za uvutano bila shaka ni uthibitisho wa ajabu wa uumbaji uliopangwa.

Wanasayansi fulani wamejaribu kueleza mvuto kwa kutumia chembe zisizoonekana, gravitons, zinazosonga kati ya vitu. Wengine walizungumza juu ya kamba za cosmic na mawimbi ya mvuto. Hivi karibuni, wanasayansi wanaotumia maabara ya LIGO iliyoundwa maalum (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) waliweza tu kuona athari za mawimbi ya mvuto. Lakini asili ya mawimbi haya, jinsi vitu vya kimwili vinavyoingiliana kwa umbali mkubwa, kubadilisha kichwa chao, bado ni swali kubwa kwa kila mtu. Hatujui tu chanzo cha nguvu ya uvutano na jinsi inavyodumisha uthabiti wa ulimwengu mzima.

Mvuto na Maandiko

Vifungu viwili kutoka katika Biblia vinaweza kutusaidia kuelewa asili ya uvutano na sayansi ya kimwili kwa ujumla. Kifungu cha kwanza, Wakolosai 1:17, kinaeleza kwamba Kristo "Kuna kwanza kabisa, na kila kitu kinamtegemea Yeye". Kitenzi cha Kigiriki kinasimama (συνισταω sunistao) maana yake: kushikana, kushikana, au kushikiliwa pamoja. Matumizi ya Kigiriki ya neno hili nje ya Biblia yanamaanisha chombo chenye maji. Neno lililotumiwa katika kitabu cha Wakolosai liko katika wakati mkamilifu, ambao kwa ujumla huonyesha hali inayoendelea ya sasa ambayo imetokea kutokana na tendo lililokamilika lililopita. Mojawapo ya mifumo ya kimwili inayozungumziwa ni nguvu ya uvutano iliyoanzishwa na Muumba na kudumishwa bila kushindwa leo. Hebu fikiria: ikiwa nguvu ya mvuto ingekoma kwa muda, machafuko bila shaka yangetokea. Miili yote ya mbinguni, kutia ndani dunia, mwezi na nyota, haingeshikanishwa tena pamoja. Kila kitu kingegawanywa mara moja katika sehemu tofauti, ndogo.

Andiko la pili, Waebrania 1:3, linatangaza kwamba Kristo “Huvitegemeza vitu vyote kwa neno la uweza wake.” Neno anashikilia (φερω phero) tena inaelezea usaidizi au uhifadhi wa kila kitu, ikiwa ni pamoja na mvuto. Neno anashikilia, kama lilivyotumiwa katika mstari huu, humaanisha mengi zaidi ya kushika uzito tu. Inahusisha udhibiti wa mienendo na mabadiliko yote yanayotokea ndani ya ulimwengu. Kazi hii isiyo na mwisho inafanywa kupitia Neno la Bwana muweza wa yote, ambalo kupitia hilo ulimwengu wenyewe ulianza kuwepo. Mvuto, “nguvu ya ajabu” ambayo bado haijaeleweka vizuri baada ya miaka mia nne ya utafiti, ni udhihirisho mmoja wa utunzaji huu wa ajabu wa kimungu kwa ulimwengu.

Upotovu wa muda na nafasi na mashimo nyeusi

Nadharia ya jumla ya Einstein ya uhusiano huona mvuto kama nguvu, lakini kama mkunjo wa nafasi yenyewe karibu na kitu kikubwa. Nuru, ambayo kwa kawaida hufuata mistari iliyonyooka, inatabiriwa kuinama inapopitia nafasi iliyojipinda. Hilo lilionyeshwa kwa mara ya kwanza wakati mwanaastronomia Sir Arthur Eddington alipogundua badiliko katika nafasi inayoonekana ya nyota wakati wa kupatwa kabisa kwa jua mwaka wa 1919, akiamini kwamba miale ya nuru ilikuwa ikipindishwa na nguvu ya uvutano ya jua.

Uhusiano wa jumla pia unatabiri kwamba ikiwa mwili ni mnene wa kutosha, mvuto wake utapotosha nafasi kiasi kwamba mwanga hauwezi kupita ndani yake kabisa. Mwili kama huo huchukua mwanga na kila kitu kingine ambacho kinachukuliwa na mvuto wake mkali, na huitwa Black Hole. Mwili kama huo unaweza kugunduliwa tu na athari zake za mvuto kwa vitu vingine, kwa kukunja kwa nguvu kwa mwanga karibu nayo, na kwa mionzi yenye nguvu inayotolewa na jambo linaloanguka juu yake.

Maada yote ndani ya shimo jeusi yamebanwa katikati, ambayo ina msongamano usio na kikomo. "Ukubwa" wa shimo imedhamiriwa na upeo wa tukio, i.e. mpaka unaozunguka katikati ya shimo nyeusi, na hakuna chochote (hata mwanga) kinaweza kutoroka zaidi yake. Radi ya shimo inaitwa radius ya Schwarzschild, baada ya mwanaastronomia wa Ujerumani Karl Schwarzschild (1873-1916), na huhesabiwa kwa fomula RS = 2GM/c 2, ambapo c ni kasi ya mwanga katika utupu. Ikiwa jua lingeanguka kwenye shimo nyeusi, radius yake ya Schwarzschild itakuwa kilomita 3 tu.

Kuna ushahidi mzuri kwamba baada ya nyota kubwa kuishiwa na mafuta ya nyuklia, haiwezi tena kustahimili kuanguka chini ya uzani wake mkubwa na kutumbukia kwenye shimo jeusi. Mashimo meusi yenye wingi wa mabilioni ya jua yanafikiriwa kuwa kwenye vitovu vya galaksi, kutia ndani galaksi yetu wenyewe, Milky Way. Wanasayansi wengi wanaamini kwamba vitu vyenye kung'aa sana na vilivyo mbali sana vinavyoitwa quasars hutumia nishati iliyotolewa wakati jambo linapoanguka kwenye shimo jeusi.

Kulingana na utabiri wa uhusiano wa jumla, mvuto pia hupotosha wakati. Hili pia limethibitishwa na saa sahihi za atomiki, ambazo hukimbia kwa sekunde chache kwenye usawa wa bahari kuliko katika maeneo yaliyo juu ya usawa wa bahari, ambapo mvuto wa Dunia ni dhaifu kidogo. Karibu na upeo wa macho tukio hili linaonekana zaidi. Ikiwa tutatazama saa ya mwanaanga anapokaribia upeo wa tukio, tutaona kwamba saa inaenda polepole. Mara tu ikiwa ndani ya upeo wa matukio, saa itasimama, lakini hatutaweza kuiona kamwe. Kinyume chake, mwanaanga hatatambua kwamba saa yake inakimbia polepole, lakini ataona kwamba saa yetu inaenda kasi na kasi zaidi.

Hatari kuu kwa mwanaanga karibu na shimo jeusi itakuwa nguvu za mawimbi zinazosababishwa na ukweli kwamba mvuto una nguvu kwenye sehemu za mwili ambazo ziko karibu na shimo jeusi kuliko sehemu zilizo mbali zaidi na hilo. Nguvu ya nguvu za mawimbi karibu na shimo jeusi na wingi wa nyota ni nguvu zaidi kuliko kimbunga chochote na hurarua kwa urahisi vipande vidogo kila kitu kinachokuja. Hata hivyo, wakati mvuto wa mvuto unapungua kwa mraba wa umbali (1/r 2), ushawishi wa mawimbi hupungua kwa mchemraba wa umbali (1/r 3). Kwa hiyo, kinyume na hekima ya kawaida, nguvu ya mvuto (ikiwa ni pamoja na nguvu ya mawimbi) katika upeo wa tukio la mashimo makubwa nyeusi ni dhaifu kuliko kwenye mashimo madogo nyeusi. Kwa hivyo nguvu za mawimbi kwenye upeo wa macho wa tukio la shimo jeusi katika nafasi inayoonekana zingeonekana kidogo kuliko upepo mdogo zaidi.

Kunyooshwa kwa wakati kwa nguvu ya uvutano karibu na upeo wa macho ya tukio ndio msingi wa kielelezo kipya cha kikosmolojia cha mwanafizikia Dk. Russell Humphreys, anachoeleza katika kitabu chake Starlight and Time. Kielelezo hiki kinaweza kusaidia kutatua tatizo la jinsi tunavyoweza kuona nuru ya nyota za mbali katika ulimwengu mchanga. Kwa kuongezea, leo ni mbadala wa kisayansi kwa ile isiyo ya kibiblia, ambayo inategemea mawazo ya kifalsafa ambayo yanapita zaidi ya upeo wa sayansi.

Kumbuka

Mvuto, "nguvu ya ajabu" ambayo, hata baada ya miaka mia nne ya utafiti, inabakia kueleweka vibaya ...

Isaac Newton (1642-1727)

Picha: Wikipedia.org

Isaac Newton (1642-1727)

Isaac Newton alichapisha uvumbuzi wake juu ya mvuto na mwendo wa miili ya mbinguni mnamo 1687, katika kazi yake maarufu " Kanuni za hisabati" Wasomaji fulani walikata kauli haraka kwamba ulimwengu wa Newton haumwachi Mungu nafasi, kwa kuwa sasa kila kitu kingeweza kuelezwa kwa kutumia milinganyo. Lakini Newton hakufikiria hivyo hata kidogo, kama alivyosema katika toleo la pili la kazi hii maarufu:

"Mfumo wetu mzuri zaidi wa jua, sayari na kometi zinaweza tu kuwa matokeo ya mpango na utawala wa kiumbe mwenye akili na mwenye nguvu."

Isaac Newton hakuwa mwanasayansi tu. Mbali na sayansi, alitumia karibu maisha yake yote katika kujifunza Biblia. Vitabu vyake vya Biblia alivyovipenda sana vilikuwa kitabu cha Danieli na kitabu cha Ufunuo, ambacho kinaeleza mipango ya Mungu ya wakati ujao. Kwa kweli, Newton aliandika kazi nyingi za kitheolojia kuliko za kisayansi.

Newton aliheshimu wanasayansi wengine kama vile Galileo Galilei. Kwa njia, Newton alizaliwa katika mwaka huo huo ambao Galileo alikufa, mnamo 1642. Newton aliandika hivi katika barua yake: “Ikiwa ningeona mbali zaidi kuliko wengine, ni kwa sababu nilisimama mabega majitu." Muda mfupi kabla ya kifo chake, labda akitafakari juu ya fumbo la nguvu za uvutano, Newton aliandika kwa unyenyekevu: "Sijui jinsi ulimwengu unavyoniona, lakini kwangu mimi naonekana kama mvulana anayecheza ufuo wa bahari, ambaye hujifurahisha kwa kupata kokoto yenye rangi zaidi kuliko zingine, au ganda zuri, huku bahari kubwa. ukweli usiojulikana."

Newton amezikwa huko Westminster Abbey. Maandishi ya Kilatini kwenye kaburi lake yanaisha kwa maneno haya: “Wanadamu na wafurahi kwamba pambo kama hilo la wanadamu lilikaa kati yao.”.

Sote tulisoma sheria ya uvutano wa ulimwengu wote shuleni. Lakini tunajua nini hasa kuhusu mvuto zaidi ya yale ambayo walimu wetu wa shule waliweka katika vichwa vyetu? Tusasishe maarifa yetu...

Ukweli wa kwanza: Newton hakugundua sheria ya uvutano wa ulimwengu wote

Kila mtu anajua mfano maarufu kuhusu apple iliyoanguka juu ya kichwa cha Newton. Lakini ukweli ni kwamba Newton hakugundua sheria ya uvutano wa ulimwengu wote mzima, kwa kuwa sheria hiyo haipo katika kitabu chake “Mathematical Principles of Natural Philosophy.” Hakuna fomula au uundaji katika kazi hii, kama mtu yeyote anaweza kujionea mwenyewe. Kwa kuongezea, kutajwa kwa mara ya kwanza kwa nguvu ya mvuto kunaonekana tu katika karne ya 19 na, ipasavyo, fomula haikuweza kuonekana mapema. Kwa njia, mgawo G, ambayo hupunguza matokeo ya mahesabu kwa mara bilioni 600, haina maana ya kimwili na ilianzishwa ili kuficha utata.

Ukweli wa pili: kughushi jaribio la mvuto wa mvuto

Inaaminika kuwa Cavendish alikuwa wa kwanza kuonyesha mvuto wa mvuto katika ingo za maabara, kwa kutumia usawa wa torsion - boriti ya usawa yenye uzito kwenye ncha zilizosimamishwa kwenye kamba nyembamba. Rocker inaweza kuwasha waya mwembamba. Kulingana na toleo rasmi, Cavendish alileta jozi ya tupu za kilo 158 kutoka pande tofauti hadi uzani wa rocker na mwanamuziki huyo akageuka kwa pembe ndogo. Walakini, mbinu ya majaribio haikuwa sahihi na matokeo yalikuwa ya uwongo, ambayo yalithibitishwa kwa hakika na mwanafizikia Andrei Albertovich Grishaev. Cavendish alitumia muda mrefu kufanya kazi upya na kurekebisha usakinishaji ili matokeo yalingane na wastani wa msongamano wa dunia wa Newton. Mbinu ya jaribio yenyewe ilihusisha harakati za nafasi zilizo wazi mara kadhaa, na sababu ya kuzunguka kwa mkono wa rocker ilikuwa mitetemo kutoka kwa harakati za nafasi zilizoachwa wazi, ambazo zilipitishwa kwa kusimamishwa.

Hii inathibitishwa na ukweli kwamba usanikishaji rahisi kama huu wa karne ya 18 kwa madhumuni ya kielimu ulipaswa kusanikishwa, ikiwa sio katika kila shule, basi angalau katika idara za fizikia za vyuo vikuu, ili kuonyesha wanafunzi kwa vitendo matokeo ya masomo. sheria ya mvuto wa ulimwengu wote. Walakini, usakinishaji wa Cavendish hautumiwi katika programu za masomo, na watoto wa shule na wanafunzi huchukua neno kwamba nafasi mbili zilizo wazi huvutia kila mmoja.

Jambo la tatu: Sheria ya uvutano haifanyi kazi wakati wa kupatwa kwa jua

Ikiwa tutabadilisha data ya kumbukumbu juu ya dunia, mwezi na jua katika fomula ya sheria ya uvutano wa ulimwengu, basi wakati Mwezi unaruka kati ya Dunia na Jua, kwa mfano, wakati wa kupatwa kwa jua, nguvu. ya mvuto kati ya Jua na Mwezi ni zaidi ya mara 2 kuliko kati ya Dunia na Mwezi!

Kulingana na fomula, Mwezi ungelazimika kuondoka kwenye mzunguko wa dunia na kuanza kulizunguka jua.

Mvuto usiobadilika - 6.6725×10−11 m³/(kg s²).
Uzito wa Mwezi ni 7.3477 × 1022 kg.
Uzito wa Jua ni 1.9891 × 1030 kg.
Uzito wa Dunia ni 5.9737 × 1024 kg.
Umbali kati ya Dunia na Mwezi = 380,000,000 m.
Umbali kati ya Mwezi na Jua = 149,000,000,000 m.

Dunia na Mwezi:
6.6725×10-11 x 7.3477×1022 x 5.9737×1024 / 3800000002 = 2.028×1020 H
Mwezi na jua:
6.6725 × 10-11 x 7.3477 1022 x 1.9891 1030 / 1490000000002 = 4.39 × 1020 H

2.028×1020H<< 4,39×1020 H
Nguvu ya mvuto kati ya Dunia na Mwezi<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Mahesabu haya yanaweza kukosolewa na ukweli kwamba mwezi ni mwili wa mashimo bandia na wiani wa kumbukumbu ya mwili huu wa mbinguni unawezekana kuamua vibaya.

Hakika, ushahidi wa majaribio unaonyesha kwamba Mwezi si mwili imara, lakini shell nyembamba-imefungwa. Jarida lenye mamlaka la Sayansi laeleza matokeo ya kazi ya vitambuzi vya mitetemo baada ya hatua ya tatu ya roketi iliyoharakisha chombo cha anga za juu cha Apollo 13 kugonga uso wa mwezi: “mlio wa tetemeko uligunduliwa kwa zaidi ya saa nne. Duniani, ikiwa kombora lingepiga kwa umbali sawa, ishara hiyo ingedumu kwa dakika chache tu.

Mitetemo ya mitetemo ambayo huoza polepole sana ni mfano wa resonator tupu, sio mwili thabiti.
Lakini Mwezi, kati ya mambo mengine, hauonyeshi sifa zake za kuvutia kuhusiana na Dunia - jozi ya Dunia-Mwezi haizunguki katikati ya kawaida ya molekuli, kama itakuwa kulingana na sheria ya mvuto wa ulimwengu wote, na ellipsoidal. obiti ya Dunia, kinyume na sheria hii, haifanyi zigzag.

Kwa kuongezea, vigezo vya mzunguko wa Mwezi yenyewe havibaki sawa; obiti, katika istilahi ya kisayansi, "hubadilika", na hufanya hivi kinyume na sheria ya mvuto wa ulimwengu.

Ukweli wa nne: upuuzi wa nadharia ya ebb na mtiririko

Hii inawezaje kuwa, wengine watapinga, kwa sababu hata watoto wa shule wanajua juu ya mawimbi ya bahari duniani, ambayo hutokea kwa sababu ya mvuto wa maji kwa Jua na Mwezi.

Kulingana na nadharia, nguvu ya uvutano ya Mwezi huunda ellipsoid ya baharini, yenye nundu mbili za mawimbi ambazo husogea kwenye uso wa Dunia kwa sababu ya mzunguko wa kila siku.

Hata hivyo, mazoezi yanaonyesha upuuzi wa nadharia hizi. Baada ya yote, kulingana na wao, nundu ya urefu wa mita 1 inapaswa kupita kupitia Njia ya Drake kutoka Bahari ya Pasifiki hadi Atlantiki katika masaa 6. Kwa kuwa maji hayashikiki, wingi wa maji ungeinua kiwango hadi urefu wa mita 10, ambayo haifanyiki kwa mazoezi. Kwa mazoezi, matukio ya mawimbi hutokea kwa uhuru katika maeneo ya kilomita 1000-2000.

Laplace pia alishangazwa na kitendawili: kwa nini katika bandari za Ufaransa maji kamili huja kwa mlolongo, ingawa kulingana na dhana ya ellipsoid ya mawimbi inapaswa kuja huko wakati huo huo.

Ukweli wa tano: nadharia ya mvuto wa wingi haifanyi kazi

Kanuni ya vipimo vya mvuto ni rahisi - gravimeters hupima vipengele vya wima, na upungufu wa mstari wa bomba huonyesha vipengele vya usawa.

Jaribio la kwanza la kujaribu nadharia ya mvuto mkubwa lilifanywa na Waingereza katikati ya karne ya 18 kwenye mwambao wa Bahari ya Hindi, ambapo, kwa upande mmoja, kuna mwamba wa juu zaidi wa mwamba wa Himalaya, na kwa upande mwingine. , bakuli la bahari lililojaa maji mengi sana. Lakini, ole, njia ya timazi haigeuki kuelekea Himalaya! Zaidi ya hayo, ala nyeti zaidi - gravimita - hazitambui tofauti katika uzito wa mwili wa majaribio kwa urefu sawa, juu ya milima mikubwa na juu ya bahari ndogo ya kina cha kilomita.

Ili kuokoa nadharia ambayo imeota mizizi, wanasayansi walikuja na msaada kwa ajili yake: wanasema sababu ya hii ni "isostasy" - miamba yenye mnene iko chini ya bahari, na miamba huru iko chini ya milima, na wiani wao ni. sawa kabisa na kurekebisha kila kitu kwa thamani inayotakiwa.

Pia ilianzishwa kwa majaribio kwamba gravimeters katika migodi ya kina zinaonyesha kuwa nguvu ya mvuto haipungui kwa kina. Inaendelea kukua, kutegemea tu mraba wa umbali wa katikati ya dunia.

Ukweli wa sita: mvuto hautoleshwi na mada au wingi

Kulingana na fomula ya sheria ya uvutano wa ulimwengu, misa mbili, m1 na m2, saizi ambayo inaweza kupuuzwa kwa kulinganisha na umbali kati yao, inadaiwa kuvutiwa kwa kila mmoja kwa nguvu inayolingana moja kwa moja na bidhaa za watu hawa. na kinyume chake sawia na mraba wa umbali kati yao. Hata hivyo, kwa kweli, hakuna uthibitisho mmoja unaojulikana kwamba maada ina athari ya kuvutia ya mvuto. Mazoezi yanaonyesha kuwa nguvu ya uvutano haitolewi na maada au misa; inajitegemea na miili mikubwa hutii tu mvuto.

Uhuru wa mvuto kutoka kwa maada unathibitishwa na ukweli kwamba, isipokuwa nadra, miili ndogo ya mfumo wa jua haina uwezo wa kuvutia wa kuvutia kabisa. Isipokuwa Mwezi, zaidi ya satelaiti dazeni sita za sayari hazionyeshi dalili za mvuto wao wenyewe. Hii imethibitishwa na vipimo visivyo vya moja kwa moja na vya moja kwa moja; kwa mfano, tangu 2004, uchunguzi wa Cassini karibu na Zohali umekuwa ukiruka karibu na satelaiti zake mara kwa mara, lakini hakuna mabadiliko katika kasi ya uchunguzi ambayo yamerekodiwa. Kwa msaada wa Casseni huyo huyo, geyser iligunduliwa kwenye Enceladus, mwezi wa sita kwa ukubwa wa Zohali.

Ni michakato gani ya kimwili inapaswa kutokea kwenye kipande cha barafu ili ndege za mvuke ziruke angani?
Kwa sababu hiyo hiyo, Titan, mwezi mkubwa zaidi wa Zohali, ina mkia wa gesi kama matokeo ya mtiririko wa anga.

Hakuna satelaiti zilizotabiriwa na nadharia ambazo zimepatikana kwenye asteroids, licha ya idadi yao kubwa. Na katika ripoti zote kuhusu asteroids mbili au paired ambazo eti zinazunguka katikati ya molekuli ya kawaida, hakukuwa na ushahidi wa mzunguko wa jozi hizi. Wenzake walikuwa karibu, wakisogea katika mizunguko ya nusu-synchronous kuzunguka jua.

Majaribio ya kuweka satelaiti bandia kwenye obiti ya asteroid yalimalizika bila mafanikio. Mifano ni pamoja na uchunguzi wa KARIBU, ambao ulitumwa kwa asteroid ya Eros na Wamarekani, au uchunguzi wa HAYABUSA, ambao Wajapani waliutuma kwa asteroidi ya Itokawa.

Ukweli wa saba: Asteroidi za Zohali hazitii sheria ya uvutano

Wakati mmoja, Lagrange, akijaribu kutatua tatizo la miili mitatu, alipata suluhisho imara kwa kesi fulani. Alionyesha kwamba mwili wa tatu unaweza kusonga katika obiti ya pili, wakati wote kuwa katika moja ya pointi mbili, moja ambayo ni 60 ° mbele ya mwili wa pili, na pili ni kiasi sawa nyuma.

Hata hivyo, vikundi viwili vya asteroidi shiriki vilivyopatikana nyuma na mbele katika obiti ya Zohali, ambayo wanaastronomia waliita Trojans kwa furaha, vilihama kutoka katika maeneo yaliyotabiriwa, na uthibitisho wa sheria ya uvutano wa ulimwengu wote ukageuka kuwa kitobo.

Ukweli wa nane: kupingana na nadharia ya jumla ya uhusiano

Kwa mujibu wa dhana za kisasa, kasi ya mwanga ni ya mwisho, kwa sababu hiyo tunaona vitu vya mbali sio mahali walipo kwa sasa, lakini katika hatua ambayo ray ya mwanga tuliona ilianza. Lakini nguvu ya uvutano huenea kwa kasi gani?

Baada ya kuchambua data iliyokusanywa wakati huo, Laplace aligundua kwamba "mvuto" huenea kwa kasi zaidi kuliko mwanga kwa angalau amri saba za ukubwa! Vipimo vya kisasa vya kupokea mapigo ya pulsar vimesukuma kasi ya uenezi wa mvuto hata zaidi - angalau maagizo 10 ya ukubwa kwa kasi zaidi kuliko kasi ya mwanga. Hivyo, Utafiti wa majaribio unapingana na nadharia ya jumla ya uhusiano, ambayo sayansi rasmi bado inategemea, licha ya kutofaulu kwake kabisa..

Ukweli wa tisa: hitilafu za mvuto

Kuna tofauti za asili za mvuto, ambazo pia hazipati maelezo yoyote wazi kutoka kwa sayansi rasmi. Hapa kuna baadhi ya mifano:

Ukweli wa kumi: utafiti juu ya asili ya mtetemo ya antigravity

Kuna idadi kubwa ya masomo mbadala yenye matokeo ya kuvutia katika uwanja wa antigravity, ambayo kimsingi inakanusha mahesabu ya kinadharia ya sayansi rasmi.

Watafiti wengine wanachambua asili ya mtetemo ya antigravity. Athari hii inaonyeshwa wazi katika majaribio ya kisasa, ambapo matone hutegemea hewa kutokana na levitation ya acoustic. Hapa tunaona jinsi, kwa msaada wa sauti ya mzunguko fulani, inawezekana kushikilia kwa ujasiri matone ya kioevu kwenye hewa ...

Lakini athari kwa mtazamo wa kwanza inaelezewa na kanuni ya gyroscope, lakini hata jaribio rahisi kama hilo kwa sehemu kubwa linapingana na mvuto katika ufahamu wake wa kisasa.

Watu wachache wanajua kwamba Viktor Stepanovich Grebennikov, mtaalam wa entomologist wa Siberia ambaye alisoma athari za miundo ya cavity katika wadudu, alielezea matukio ya antigravity katika wadudu katika kitabu "Dunia Yangu". Wanasayansi wamejua kwa muda mrefu kwamba wadudu wakubwa, kama vile jogoo, huruka licha ya sheria za uvutano badala ya kwa sababu yao.

Zaidi ya hayo, kulingana na utafiti wake, Grebennikov aliunda jukwaa la kupambana na mvuto.

Viktor Stepanovich alikufa chini ya hali ya kushangaza na kazi yake ilipotea kwa sehemu, lakini sehemu fulani ya mfano wa jukwaa la kupambana na mvuto imehifadhiwa na inaweza kuonekana kwenye Jumba la kumbukumbu la Grebennikov huko Novosibirsk..

Utumizi mwingine wa vitendo wa antigravity unaweza kuzingatiwa katika jiji la Homestead huko Florida, ambapo kuna muundo wa ajabu wa vitalu vya matumbawe ya monolithic, ambayo ni maarufu kwa jina la utani la Coral Castle. Ilijengwa na mzaliwa wa Latvia, Edward Lidskalnin, katika nusu ya kwanza ya karne ya 20. Huyu mtu mwenye sura nyembamba hakuwa na zana yoyote, hakuwa na hata gari wala kifaa chochote.

Hakutumia umeme hata kidogo, pia kwa sababu ya kutokuwepo kwake, na bado kwa njia fulani alishuka baharini, ambapo alikata vizuizi vya mawe vya tani nyingi na kwa njia fulani akavipeleka kwenye tovuti yake, akiviweka kwa usahihi kamili.

Baada ya kifo cha Ed, wanasayansi walianza kusoma kwa uangalifu uumbaji wake. Kwa ajili ya jaribio hilo, tingatinga lenye nguvu lililetwa na jaribio lilifanywa kuhamisha moja ya vitalu vya tani 30 vya ngome ya matumbawe. Tingatinga lilinguruma na kuteleza, lakini halikusogeza jiwe kubwa.

Kifaa cha ajabu kilipatikana ndani ya ngome, ambayo wanasayansi waliita jenereta ya moja kwa moja ya sasa. Ilikuwa ni muundo mkubwa na sehemu nyingi za chuma. Sumaku 240 za kudumu zilijengwa nje ya kifaa. Lakini jinsi Edward Leedskalnin alivyofanya vitalu vya tani nyingi kusonga bado ni siri.

Utafiti wa John Searle unajulikana, ambaye mikononi mwake jenereta zisizo za kawaida zilikuja hai, zilizunguka na kuzalisha nishati; diski zenye kipenyo cha nusu mita hadi mita 10 zilipanda angani na kufanya safari za ndege zilizodhibitiwa kutoka London hadi Cornwall na kurudi.

Majaribio ya profesa yalirudiwa nchini Urusi, USA na Taiwan. Katika Urusi, kwa mfano, mwaka wa 1999, maombi ya patent ya "vifaa vya kuzalisha nishati ya mitambo" ilisajiliwa chini ya Nambari 99122275/09. Vladimir Vitalievich Roshchin na Sergei Mikhailovich Godin, kwa kweli, walitoa tena SEG (Searl Effect Generator) na kufanya mfululizo wa masomo nayo. Matokeo yake yalikuwa taarifa: unaweza kupata 7 kW ya umeme bila gharama; jenereta inayozunguka ilipoteza uzito hadi 40%.

Vifaa kutoka kwa maabara ya kwanza ya Searle vilipelekwa mahali pasipojulikana alipokuwa gerezani. Ufungaji wa Godin na Roshchin ulitoweka tu; machapisho yote kuhusu hilo, isipokuwa maombi ya uvumbuzi, yalitoweka.

Athari ya Hutchison, iliyopewa jina la mvumbuzi wa mhandisi wa Kanada, pia inajulikana. Athari inajidhihirisha katika uwekaji wa vitu vizito, aloi ya vifaa tofauti (kwa mfano, chuma + kuni), na inapokanzwa kwa metali isiyo ya kawaida kwa kukosekana kwa vitu vinavyowaka karibu nao. Hapa kuna video ya athari hizi:

Chochote uzito wa kweli ni, inapaswa kutambuliwa kuwa sayansi rasmi haiwezi kabisa kuelezea wazi asili ya jambo hili..

Yaroslav Yargin

Kwanza, hebu tufikirie Dunia kama mpira uliosimama (Mchoro 3.1, a). Nguvu ya uvutano F kati ya Dunia (wingi M) na kitu (wingi m) imedhamiriwa na fomula: F=Gmm/r 2

ambapo r ni radius ya Dunia. G mara kwa mara inajulikana kama mvuto wa mara kwa mara wa ulimwengu wote na ndogo sana. Wakati r ni mara kwa mara, nguvu F ni const. m. Mvuto wa mwili wa m na Dunia huamua uzito wa mwili huu: W = mg ulinganisho wa milinganyo hutoa: g = const = GM/r 2.

Kuvutia kwa mwili wa molekuli m na Dunia husababisha kuanguka "chini" kwa kuongeza kasi ya g, ambayo ni mara kwa mara katika pointi zote A, B, C na kila mahali kwenye uso wa dunia (Mchoro 3.1,6).

Mchoro wa nguvu ya bure ya mwili pia unaonyesha kuwa kuna nguvu inayofanya kazi kwenye Dunia kutoka kwa mwili wa wingi wa m, ambayo inaelekezwa kinyume na nguvu inayofanya kazi kwenye mwili kutoka duniani. Hata hivyo, wingi wa M wa Dunia ni mkubwa sana kwamba kuongeza kasi ya "juu" a ya Dunia, iliyohesabiwa na formula F = Ma, haina maana na inaweza kupuuzwa. Dunia ina umbo lingine zaidi ya duara: radius kwenye nguzo r r ni chini ya radius katika ikweta r e. Hii ina maana kwamba nguvu ya mvuto wa mwili wa molekuli m kwenye nguzo F p =GMm/r 2 p. ni kubwa kuliko ikweta F e = Gmm/r e . Kwa hiyo, kasi ya kuanguka kwa bure g p kwenye nguzo ni kubwa zaidi kuliko kasi ya kuanguka kwa bure g e kwenye ikweta. Kuongeza kasi kwa g hubadilika na latitudo kulingana na mabadiliko katika radius ya Dunia.

Kama unavyojua, Dunia iko katika mwendo wa kila wakati. Inazunguka kuzunguka mhimili wake, na kufanya mapinduzi moja kila siku, na kusonga katika obiti kuzunguka Jua kwa mapinduzi ya mwaka mmoja. Kwa unyenyekevu, kuchukua Dunia kama mpira homogeneous, hebu tuzingatie harakati za miili ya wingi m kwenye pole A na kwenye ikweta C (Mchoro 3.2). Kwa siku moja, mwili kwenye hatua A huzunguka 360 °, ukibaki mahali, wakati mwili kwenye hatua C hufunika umbali wa 2l. Ili mwili ulio kwenye hatua C uende kwenye mzunguko wa mviringo, aina fulani ya nguvu inahitajika. Hii ni nguvu ya katikati, ambayo imedhamiriwa na formula mv 2 / r, ambapo v ni kasi ya mwili katika obiti. Nguvu ya mvuto wa mvuto inayotenda kwenye mwili ulio katika sehemu C, F = Gmm/r, inapaswa:

a) kuhakikisha harakati ya mwili katika mduara;

b) kuvutia mwili kwa Dunia.

Kwa hivyo, F = (mv 2 /r)+mg kwenye ikweta, na F = mg kwenye nguzo. Hii inamaanisha kuwa g hubadilika na latitudo kadiri radius ya obiti inavyobadilika kutoka r hadi nukta C hadi sifuri kwenye nukta A.

Inafurahisha kufikiria nini kingetokea ikiwa kasi ya kuzunguka kwa Dunia ingeongezeka sana hivi kwamba nguvu ya katikati inayofanya kazi kwenye mwili kwenye ikweta itakuwa sawa na nguvu ya uvutano, i.e. mv 2 / r = F = GMm/r. 2 . Jumla ya nguvu za uvutano zingetumika tu kuuweka mwili katika sehemu ya C katika mzunguko wa duara, na kusingekuwa na nguvu yoyote iliyosalia kutenda juu ya uso wa Dunia. Ongezeko lolote zaidi la kasi ya kuzunguka kwa Dunia kungeruhusu mwili "kuelea" angani. Wakati huo huo, ikiwa chombo cha anga kilicho na wanaanga kwenye bodi kitazinduliwa hadi urefu wa R juu ya katikati ya Dunia kwa kasi ya v ili usawa wa mv*/R=F = GMm/R 2 uridhike, basi chombo hiki cha anga kitaridhika. kuzunguka Dunia katika hali ya kutokuwa na uzito.

Vipimo sahihi vya kuongeza kasi ya uvutano g vinaonyesha kuwa g inatofautiana kulingana na latitudo, kama inavyoonyeshwa katika Jedwali 3.1. Inafuata kwamba uzito wa mwili fulani hubadilika juu ya uso wa Dunia kutoka kwa upeo wa latitudo 90 ° hadi kiwango cha chini cha latitudo 0 °.

Katika ngazi hii ya mafunzo, mabadiliko madogo katika kuongeza kasi ya g kawaida hupuuzwa na thamani ya wastani ya 9.81 m-s 2 hutumiwa. Ili kurahisisha mahesabu, kuongeza kasi ya g mara nyingi huchukuliwa kama nambari kamili iliyo karibu zaidi, yaani 10 m-s - 2, na kwa hivyo nguvu ya mvuto inayofanya kazi kutoka kwa Dunia kwenye mwili wenye uzito wa kilo 1, i.e. uzani, inachukuliwa kama 10 N. Tume nyingi za mitihani zinapendekeza. kutumia g=10 m-s - 2 au 10 N-kg -1 kwa watahiniwa kurahisisha hesabu.

« Fizikia - daraja la 10"

Kwa nini Mwezi unazunguka Dunia?
Ni nini hufanyika ikiwa mwezi utaacha?
Kwa nini sayari huzunguka Jua?

Sura ya 1 ilijadili kwa kina kwamba ulimwengu huwapa miili yote iliyo karibu na uso wa Dunia kasi sawa - kuongeza kasi ya mvuto. Lakini ikiwa ulimwengu unaongeza kasi kwa mwili, basi, kulingana na sheria ya pili ya Newton, hufanya kazi kwa mwili kwa nguvu fulani. Nguvu ambayo Dunia hufanya kazi kwenye mwili inaitwa mvuto. Kwanza tutapata nguvu hii, na kisha tutazingatia nguvu ya mvuto wa ulimwengu wote.

Kuongeza kasi kwa thamani kamili kumebainishwa kutoka kwa sheria ya pili ya Newton:

Kwa ujumla, inategemea nguvu inayofanya mwili na wingi wake. Kwa kuwa kuongeza kasi ya mvuto haitegemei wingi, ni wazi kwamba nguvu ya mvuto lazima iwe sawia na wingi:

Kiasi cha kimwili ni kuongeza kasi ya mvuto, ni mara kwa mara kwa miili yote.

Kulingana na formula F = mg, unaweza kutaja njia rahisi na rahisi ya kupima wingi wa miili kwa kulinganisha wingi wa mwili uliopewa na kitengo cha kawaida cha misa. Uwiano wa wingi wa miili miwili ni sawa na uwiano wa nguvu za mvuto zinazofanya kazi kwenye miili:

Hii ina maana kwamba wingi wa miili ni sawa ikiwa nguvu za mvuto zinazofanya kazi juu yao ni sawa.

Huu ndio msingi wa kuamua raia kwa kupima kwenye mizani ya spring au lever. Kwa kuhakikisha kwamba nguvu ya shinikizo la mwili kwenye sufuria ya mizani, sawa na nguvu ya mvuto inayotumiwa kwa mwili, inasawazishwa na nguvu ya shinikizo la uzito kwenye sufuria nyingine ya mizani, sawa na nguvu ya mvuto inayotumiwa uzani, kwa hivyo tunaamua wingi wa mwili.

Nguvu ya mvuto inayofanya kazi kwenye mwili fulani karibu na Dunia inaweza kuzingatiwa mara kwa mara tu kwa latitudo fulani karibu na uso wa Dunia. Ikiwa mwili umeinuliwa au kuhamishwa mahali na latitudo tofauti, basi kuongeza kasi ya mvuto, na kwa hiyo nguvu ya mvuto, itabadilika.

Nguvu ya mvuto wa ulimwengu wote.

Newton alikuwa wa kwanza kuthibitisha madhubuti kwamba sababu ya jiwe kuanguka kwa Dunia, harakati ya Mwezi kuzunguka Dunia na sayari kuzunguka Jua ni sawa. Hii nguvu ya mvuto wa ulimwengu wote, ikitenda kati ya miili yoyote katika Ulimwengu.

Newton alifikia hitimisho kwamba ikiwa sivyo kwa upinzani wa hewa, basi njia ya jiwe iliyotupwa kutoka kwenye mlima mrefu (Mchoro 3.1) kwa kasi fulani inaweza kuwa hivyo kwamba haiwezi kufikia uso wa Dunia hata kidogo. lakini ingeizunguka kama jinsi sayari zinavyoelezea mizunguko yao katika anga ya anga.

Newton alipata sababu hii na aliweza kuielezea kwa usahihi kwa namna ya fomula moja - sheria ya mvuto wa ulimwengu wote.

Kwa kuwa nguvu ya uvutano ya ulimwengu inapeana kasi sawa kwa miili yote bila kujali wingi wao, lazima iwe sawia na wingi wa mwili ambao hufanya kazi:

“Mvuto upo kwa miili yote kwa ujumla na ni sawia na wingi wa kila moja yao... sayari zote huvutana kuelekeana...” I. Newton

Lakini kwa kuwa, kwa mfano, Dunia hufanya kazi kwenye Mwezi kwa nguvu inayolingana na wingi wa Mwezi, basi Mwezi, kwa mujibu wa sheria ya tatu ya Newton, lazima ifanyie Dunia kwa nguvu sawa. Aidha, nguvu hii lazima iwe sawia na wingi wa Dunia. Ikiwa nguvu ya uvutano ni ya ulimwengu wote, basi kutoka kwa upande wa mwili fulani lazima nguvu itende kwa mwili mwingine wowote sawia na wingi wa mwili huu mwingine. Kwa hivyo, nguvu ya mvuto wa ulimwengu wote lazima iwe sawia na bidhaa ya wingi wa miili inayoingiliana. Kutokana na hili hufuata uundaji wa sheria ya uvutano wa ulimwengu wote.

Sheria ya mvuto wa ulimwengu wote:

Nguvu ya mvuto wa pande zote kati ya miili miwili ni sawia moja kwa moja na bidhaa ya wingi wa miili hii na inalingana kinyume na mraba wa umbali kati yao:

Sababu ya uwiano G inaitwa mvuto mara kwa mara.

Nguvu ya mvuto ni nambari sawa na nguvu ya mvuto kati ya pointi mbili za nyenzo zenye uzito wa kilo 1 kila moja, ikiwa umbali kati yao ni m 1. Hakika, na wingi m 1 = m 2 = 1 kg na umbali r = 1 m, sisi pata G = F (kwa nambari).

Ni lazima ikumbukwe kwamba sheria ya uvutano wa ulimwengu wote (3.4) kama sheria ya ulimwengu wote ni halali kwa pointi za nyenzo. Katika kesi hiyo, nguvu za mwingiliano wa mvuto zinaelekezwa kando ya mstari unaounganisha pointi hizi (Mchoro 3.2, a).

Inaweza kuonyeshwa kuwa miili ya homogeneous yenye umbo la mpira (hata kama haiwezi kuchukuliwa kuwa pointi za nyenzo, Mchoro 3.2, b) pia huingiliana na nguvu iliyoamuliwa na fomula (3.4). Katika kesi hii, r ni umbali kati ya vituo vya mipira. Nguvu za mvuto wa pande zote ziko kwenye mstari wa moja kwa moja unaopita katikati ya mipira. Nguvu kama hizo zinaitwa kati. Miili ambayo kwa kawaida tunazingatia kuanguka duniani ina vipimo vidogo zaidi kuliko radius ya Dunia (R ≈ km 6400).

Miili kama hiyo inaweza, bila kujali umbo lao, kuzingatiwa kama sehemu za nyenzo na kuamua nguvu ya mvuto wao kwa Dunia kwa kutumia sheria (3.4), ikizingatiwa kuwa r ni umbali kutoka kwa mwili uliopeanwa hadi katikati ya Dunia.

Jiwe lililotupwa Duniani litapotoka chini ya ushawishi wa mvuto kutoka kwa njia iliyonyooka na, baada ya kuelezea njia iliyopindika, hatimaye litaanguka Duniani. Ikiwa utaitupa kwa kasi ya juu, itaanguka zaidi." I. Newton

Uamuzi wa mara kwa mara ya mvuto.

Sasa hebu tujue jinsi ya kupata mara kwa mara ya mvuto. Kwanza kabisa, kumbuka kuwa G ina jina maalum. Hii ni kwa sababu ya ukweli kwamba vitengo (na, ipasavyo, majina) ya idadi yote iliyojumuishwa katika sheria ya mvuto wa ulimwengu tayari imeanzishwa mapema. Sheria ya uvutano inatoa uhusiano mpya kati ya kiasi kinachojulikana na majina fulani ya vitengo. Ndiyo maana mgawo unageuka kuwa wingi unaoitwa. Kutumia formula ya sheria ya mvuto wa ulimwengu wote, ni rahisi kupata jina la kitengo cha mvuto mara kwa mara katika SI: N m 2 / kg 2 = m 3 / (kg s 2).

Ili kuhesabu G, inahitajika kuamua kwa uhuru idadi yote iliyojumuishwa katika sheria ya mvuto wa ulimwengu: raia, nguvu na umbali kati ya miili.

Ugumu ni kwamba nguvu za mvuto kati ya miili ya raia ndogo ni ndogo sana. Ni kwa sababu hii kwamba hatuoni mvuto wa mwili wetu kwa vitu vinavyotuzunguka na mvuto wa vitu kwa kila mmoja, ingawa nguvu za mvuto ndio nguvu zaidi ya ulimwengu wote katika maumbile. Watu wawili wenye uzito wa kilo 60 kwa umbali wa m 1 kutoka kwa kila mmoja wanavutiwa na nguvu ya karibu 10 -9 N. Kwa hiyo, kupima mvuto wa mara kwa mara, majaribio ya hila yanahitajika.

Nguvu ya uvutano isiyobadilika ilipimwa kwa mara ya kwanza na mwanafizikia wa Kiingereza G. Cavendish mwaka wa 1798 kwa kutumia chombo kinachoitwa torsion balance. Mchoro wa usawa wa torsion umeonyeshwa kwenye Mchoro 3.3. Rocker nyepesi yenye uzani mbili sawa kwenye ncha imesimamishwa kutoka kwa uzi mwembamba wa elastic. Mipira miwili nzito imewekwa karibu. Nguvu za uvutano hutenda kati ya uzani na mipira isiyosimama. Chini ya ushawishi wa nguvu hizi, rocker hugeuka na kupotosha thread mpaka kusababisha nguvu ya elastic inakuwa sawa na nguvu ya mvuto. Kwa pembe ya twist unaweza kuamua nguvu ya kivutio. Ili kufanya hivyo, unahitaji tu kujua mali ya elastic ya thread. Miili ya miili inajulikana, na umbali kati ya vituo vya miili inayoingiliana inaweza kupimwa moja kwa moja.

Kutoka kwa majaribio haya thamani ifuatayo ya mvuto thabiti ilipatikana:

G = 6.67 10 -11 N m 2 / kg 2.

Tu katika kesi wakati miili ya wingi mkubwa inaingiliana (au angalau molekuli ya moja ya miili ni kubwa sana) nguvu ya mvuto hufikia thamani kubwa. Kwa mfano, Dunia na Mwezi huvutiwa kwa kila mmoja kwa nguvu F ≈ 2 10 20 N.

Utegemezi wa kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo kwa miili kwenye latitudo ya kijiografia.

Mojawapo ya sababu za kuongezeka kwa kasi ya mvuto wakati sehemu ambayo mwili iko husogea kutoka ikweta hadi kwenye nguzo ni kwamba ulimwengu umebanwa kwa kiasi fulani kwenye nguzo na umbali kutoka katikati ya Dunia hadi uso wake. nguzo ni chini ya ikweta. Sababu nyingine ni mzunguko wa Dunia.

Usawa wa wingi wa inertial na mvuto.

Sifa ya kushangaza zaidi ya nguvu za mvuto ni kwamba hutoa kasi sawa kwa miili yote, bila kujali raia wao. Ungesema nini kuhusu mchezaji wa kandanda ambaye kiki yake ingeongezwa kasi sawa na mpira wa kawaida wa ngozi na uzani wa pauni mbili? Kila mtu atasema kuwa hii haiwezekani. Lakini Dunia ni "mchezaji wa ajabu wa mpira wa miguu" na tofauti pekee kwamba athari yake kwa miili sio asili ya pigo la muda mfupi, lakini inaendelea kwa mabilioni ya miaka.

Katika nadharia ya Newton, wingi ni chanzo cha uwanja wa mvuto. Tuko kwenye uwanja wa mvuto wa Dunia. Wakati huo huo, sisi pia ni vyanzo vya uwanja wa mvuto, lakini kwa sababu ya ukweli kwamba misa yetu ni chini sana kuliko misa ya Dunia, uwanja wetu ni dhaifu sana na vitu vinavyozunguka havifanyiki nayo.

Mali ya kushangaza ya nguvu za mvuto, kama tulivyokwisha sema, inaelezewa na ukweli kwamba nguvu hizi ni sawa na wingi wa miili yote inayoingiliana. Misa ya mwili, ambayo imejumuishwa katika sheria ya pili ya Newton, huamua mali ya inertial ya mwili, i.e. uwezo wake wa kupata kasi fulani chini ya ushawishi wa nguvu fulani. Hii molekuli ajizi m na.

Inaweza kuonekana, inaweza kuwa na uhusiano gani na uwezo wa miili kuvutia kila mmoja? Misa ambayo huamua uwezo wa miili kuvutia kila mmoja ni misa ya mvuto m r.

Haifuati hata kidogo kutoka kwa mechanics ya Newton kwamba misa ya inertial na mvuto ni sawa, i.e.

m na = m r . (3.5)

Usawa (3.5) ni matokeo ya moja kwa moja ya majaribio. Inamaanisha kuwa tunaweza kuzungumza tu juu ya wingi wa mwili kama kipimo cha kiasi cha sifa zake za inertial na mvuto.

Nguvu ya uvutano ni msingi ambao Ulimwengu unategemea. Shukrani kwa mvuto, Jua hailipuka, anga haitoi nafasi, watu na wanyama hutembea kwa uhuru juu ya uso, na mimea huzaa matunda.

Mitambo ya mbinguni na nadharia ya uhusiano

Sheria ya mvuto wa ulimwengu wote inasomwa katika darasa la 8-9 la shule ya upili. Wanafunzi wenye bidii wanajua kuhusu tufaha maarufu lililoanguka juu ya kichwa cha Isaac Newton mkuu na kuhusu uvumbuzi uliofuata. Kwa kweli, kutoa ufafanuzi wazi wa mvuto ni ngumu zaidi. Wanasayansi wa kisasa wanaendelea na majadiliano juu ya jinsi miili inavyoingiliana katika anga ya nje na ikiwa antigravity ipo. Ni ngumu sana kusoma jambo hili katika maabara ya kidunia, kwa hivyo nadharia kadhaa za msingi za mvuto zinajulikana:

Mvuto wa Newton

Mnamo 1687, Newton aliweka misingi ya mechanics ya mbinguni, ambayo inasoma mwendo wa miili katika nafasi tupu. Alihesabu nguvu ya mvuto wa Mwezi Duniani. Kwa mujibu wa formula, nguvu hii moja kwa moja inategemea wingi wao na umbali kati ya vitu.

F = (G m1 m2)/r2
Mvuto thabiti G=6.67*10-11

Mlinganyo huo haufai kabisa wakati wa kuchanganua uwanja wenye nguvu wa uvutano au mvuto wa zaidi ya vitu viwili.

Nadharia ya Einstein ya mvuto

Katika kipindi cha majaribio mbalimbali, wanasayansi walifikia hitimisho kwamba kuna makosa fulani katika formula ya Newton. Msingi wa mechanics ya mbinguni ni nguvu ya muda mrefu ambayo inafanya kazi mara moja bila kujali umbali, ambayo hailingani na nadharia ya uhusiano.

Kulingana na nadharia ya A. Einstein iliyokuzwa mwanzoni mwa karne ya 20, habari haisafiri haraka kuliko kasi ya mwanga katika utupu, kwa hiyo athari za mvuto hutokea kama matokeo ya deformation ya muda wa nafasi. Uzito mkubwa wa kitu, ndivyo curvature ambayo vitu vyepesi huzunguka.

Mvuto wa Quantum

Nadharia yenye utata sana na ambayo haijaundwa kikamilifu ambayo inaelezea mwingiliano wa miili kama kubadilishana kwa chembe maalum - gravitons.

Mwanzoni mwa karne ya 21, wanasayansi waliweza kufanya majaribio kadhaa muhimu, ikiwa ni pamoja na kutumia Hadron Collider, na kuendeleza nadharia ya mvuto wa kitanzi na nadharia ya kamba.

Ulimwengu bila mvuto

Riwaya za uwongo za kisayansi mara nyingi hueleza upotoshaji mbalimbali wa mvuto, vyumba vya kupambana na mvuto, na vyombo vya anga vilivyo na uwanja wa uvutano wa bandia. Wasomaji wakati mwingine hata hawafikirii jinsi njama za vitabu zilivyo zisizo za kweli na nini kitatokea ikiwa mvuto utapungua / kuongezeka au kutoweka kabisa.

Mwanadamu amezoea mvuto wa Dunia, kwa hivyo katika hali zingine atalazimika kubadilika sana. Uzito husababisha atrophy ya misuli, kupungua kwa idadi ya seli nyekundu za damu na usumbufu katika utendaji wa mifumo yote muhimu ya mwili, na kwa kuongezeka kwa uwanja wa mvuto, watu hawataweza kusonga.
Hewa na maji, mimea na wanyama, nyumba na magari vitaruka angani. Hata kama watu wataweza kukaa, watakufa haraka bila oksijeni na chakula. Mvuto mdogo kwenye Mwezi ndio sababu kuu ya kutokuwepo kwa anga na, ipasavyo, maisha.
Sayari yetu itaanguka kadiri shinikizo lililo katikati kabisa ya Dunia linavyotoweka, volkano zote zilizopo zitalipuka na sahani za tectonic zitatofautiana.
Nyota zitalipuka kwa sababu ya shinikizo kubwa na migongano ya fujo ya chembe katika msingi.
Ulimwengu utakuwa kitoweo kisicho na umbo cha atomi na molekuli ambazo haziwezi kuunganishwa kuunda kitu chochote kikubwa zaidi.

Kwa bahati nzuri kwa ubinadamu, kuzimwa kwa mvuto na matukio mabaya yanayofuata hayatawahi kutokea. Hali ya giza inaonyesha tu jinsi mvuto ni muhimu. Yeye ni dhaifu sana kuliko sumaku-umeme, mwingiliano wenye nguvu au dhaifu, lakini kwa kweli bila hiyo dunia yetu itakoma kuwepo.