Yerçekimi - bu nedir? yerçekimi kuvveti. Dünya'nın yerçekimi

Eski çağlardan çevremizdeki dünyada nasıl düşündü beri insanoğlu. Çim büyür Neden, güneş parlıyor neden biz ikincisi ... neden uçamaz, tesadüfen, daima insanların ilgileniyor. yerçekimi - Şimdi her şeyin sebebinin biliyoruz. Ne olduğunu ve bu fenomen kadar önemli olmasının nedeni evrenin ölçeği, biz bugün inceliyoruz.

prodrom

Araştırmacılar tüm büyük cisimler birbirlerine karşılıklı cazibe deneyimi bulundu. Daha sonra bu gizemli güç gök cisimleri ve onların daimi yörüngelerinden hareketini neden olduğunu ortaya çıktı. çekim formüle deha çok aynı teori Isaak Nyuton, hipotezler gelmek yüzyıllar boyunca fiziğin gelişimini önceden belirlenmiş olan. Geçen yüzyılın büyük dehalarından biri - bir bilim adamı Albert Einstein olduğu geliştirilen ve (tamamen farklı bir yönde olsa) devam etti.

Yüzyıllar boyunca, bilim adamları anlamak ve bunu ölçmek için çalışıyor, cazibe gözlemledim. Son olarak, yerçekimi kadar (tabii bazı anlamda) son birkaç on yıl içinde insanlığın hizmetine böyle bir şeyi koydu. Modern bilimde göz altında terimin tanımı nedir, bu nedir?

bilimsel tanımı

Antik filozofların yazıları incelendiğinde bir Latince kelime "gravitas" "ağırlığını", "cazibe" anlamına geldiğini öğrenmek mümkündür. Günümüzde bilim adamları malzeme organları arasındaki evrensel ve sürekli bir etkileşim çağrıda bulundular. Bu kuvvet nispeten zayıftır ve sadece önemli ölçüde daha yavaş hareket ediyor nesneler için geçerli ise ışık hızıyla, o Newton'un teorisi kendilerine uygulanabilir. o durum söz konusu değilse, sen Einstein bulgularını kullanmalıdır.

Başlangıçta: Şu anda, ağırlık doğası tam olarak prensip olarak anlaşılmamıştır. Nedir, hala tam olarak mevcut değil.

Newton ve Einstein'ın teorileri

Isaaka Nyutona klasik öğretisine göre, bütün cisimler kendi kütle ile doğru orantılı bir kuvvetle birbirlerine çekici bunların arasında kalan uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. Einstein kavisli zaman ve mekan halinde gösterilen nesneler arasında ağırlık (bir madde içeriyorsa, bir boşluk eğrilik mümkündür) olduğunu iddia etti.

Bu fikir çok derin, ama son araştırmalar bazı yanlışlık göstermektedir. Zaman durdurmak hatta yavaşlatmak ve ancak gerçeklik teyit edilmemiş bir geçici madde teorisinin şekli değişiyor: Bugün, yerçekimi alanı sadece uzayda çözgü inanılmaktadır. Klasik Einstein denklemi bile alan madde etkilemeye devam edeceğini bir şans ve elde edilen manyetik alan sağlamaz nedeni budur.

daha biz zaman Newton olarak sahip olunan matematiksel ifadeleri; gravite (yerçekimi) kanunu, biliyorum:

\ [F = γ \ frac [-1.2] {M_1 M_2} {r ^ 2} \]

γ yerçekimi sabiti (bazen kullanılan G sembolü) anlaşılır altında, değeri 6,67545 x 10-11 m³ / (kg s²) 'ye eşittir.

temel parçacıklar arasındaki etkileşim

Çevre çok daha kompleks büyük ölçüde temel parçacıkların sonsuz sayıda ile ilişkilidir. Aralarında, biz sadece tahmin edebilirsiniz hangi o seviyelerde çeşitli etkileşimleri de vardır. Bununla birlikte, birbirleri ile temel parçacık etkileşimleri her türlü etkileri önemli ölçüde farklıdır.

Bilinen tüm kuvvetlerin en güçlü atom çekirdeğinin bileşenleri bir araya. bunları ayırmak için, enerji gerçekten çok büyük miktarda harcama gerekiyor. elektronlar gelince, onlar çekirdeğin sadece sıradan elektromanyetik etkileşim için "bağlanır". Bazen, en yaygın kimyasal tepkime sonucunda görünür oldukça enerjiyi durdurmak için. Yerçekimi atomları ve atom altı parçacıkların sürümünde etkileşimin en kolay türüdür (ne olduğunu, zaten biliyor) 'dir.

Bu durumda çekim alanı hayal etmek zor olacak şekilde zayıftır. Garip ama kimin ağırlığı "follow", onlar hayal etmek bazen imkansız gök cisimlerinin hareketi,. Bütün bunlar özellikle büyük fiziksel nesnelerin durumunda telaffuz edilir yerçekimi iki özelliklerine sayesinde mümkündür:

• Atomik kuvvet yerçekimi farklı nesne önemli ölçüde daha uzak çekin. Böylece Dünya'nın yerçekimi kendi alanında tutar hatta ay ve Jüpiter'in yörüngesine benzer bir kuvvet kolayca birden uyduları destekler ve bunların her birisinin kitle yeryüzüne karşılaştırılabilir!
• Buna ek olarak, her zaman bu kuvvet düşük hızda zayıflar, nesneler arası mesafe gözde sağlamaktadır.

ağırlık az ya da çok tutarlı teori oluşumu nispeten yenidir ve bu gezegenler ve diğer gök cisimlerinin hareket asırlık gözlemler sonucunda olduğunu. onlar sadece başka olası etkileşimleri vardır vakum içinde hareket ediyor gerçeğiyle önemli ölçüde daha kolay bir görev. Galileo ve Kepler - zamanın iki önemli astronom, onların en değerli gözlemler yeni keşiflerin önünü açmak için yardımcı olmuştur.

Fakat yüksek bir Isaak Nyuton yerçekimi ilk teorisini kurmak ve matematiksel haritalama içinde bunu ifade edebildi. Bu yerçekimi ilk kuralı, yukarıda verilen matematiksel haritalama oldu.

Newton'un sonuçlar ve öncüllerinden bazı

Çevremizdeki dünyada var diğer fiziksel fenomenlerin farklı olarak, yerçekimi her zaman ve her yerde kendini gösterir. Genellikle sözde bilimsel çevrelerde bulunan terimi "sıfır yerçekimi", doğru olmadığı anlaşılmalıdır: uzayda bile ağırlıksız bir kişinin veya bir uzay gemisi büyük bir nesnenin geçerli cazibe olmadığı anlamına gelmez.

Buna ek olarak, tüm malzeme cisimler kendilerine uygulanan bir kuvvet olarak ifade edilir belli bir ağırlık, ve bu maruz kalma nedeniyle üretilen hızlanma sahiptir.

Bu durumda, çekim kuvveti cismin kütle ile doğru orantılıdır. Sayısal, bu cisimlerin kitlelerin ürün hem alıcı, ifade edilebilir. Bu kuvvet nesneler arasındaki uzaklığın karesi ile kesinlikle ters bağımlılığını itaat eder. Diğer tüm etkileşim çok farklı iki gövde arasındaki mesafeye bağlı olarak değişir.

teorinin temel taşı olarak Kütle

nesneler dizisi yerçekimi ve Einstein'ın görelilik bütün çağdaş teori inşa edilmiştir etrafında özellikle tartışmalı nokta haline geldi. İkinci Hatırlarsanız Newton kanunu, o zaman zaten kilo herhangi bir fiziksel malzeme vücudun zorunlu bir özellik olduğunu biliyoruz. Bu nesne ne olursa olsun kökenli, güçlerine maruz kalma durumunda nasıl davranacağını gösterir.

hızlandırılmış bir dış kuvvete maruz kaldığında (Newton göre) vücudun tüm yana, yani kütle Bu ivme ne kadar büyük belirler. Daha net bir örneği ele alalım. Bir scooter ve otobüs düşünün: tam olarak aynı etki uygulanmış, onlar eşitsiz kez farklı hızlar ulaştı. Bütün bunlar yerçekimi teorisi ile açıklanabilir.

Kütle ve ağırlık ilişkisi nedir?

Biz yerçekimi hakkında konuşursak, bu fenomenin kütlesi o güç ve nesnenin ivme ile ilgili olarak oynadığı bu tamamen zıt bir rol oynar. Yani cazibe birincil kaynağıdır. Eğer ilk iki eşit mesafede yer almaktadır üçüncü nesneyi çekmek hangi iki organları ve kuvvet bakmak, o zaman güç ilişkileri ilk iki nesnelerin kitlelerin oranına eşittir. Bu durumda, çekim kuvveti vücut ağırlığı ile doğru orantılıdır.

biz Newton'un üçüncü kanunu ele alırsak, tabi ki aynı şey tam olarak diyor yapmak mümkündür. cazibe kaynağı eşit mesafede yerleştirilmiş iki gövde üzerine etki çekim kuvveti, direkt olarak veri nesnelerinin kütlesine bağlıdır. Günlük yaşamda biz vücudun kendi başlık olarak, gezegenin yüzeyinde çekici olan iktidar bahsediyoruz.

Bize özetleyelim. Bu yüzden, kütle yakın güç ve ivme ile ilgilidir. Aynı zamanda, vücut cazibe hareket edecek kuvvetini belirler.

Bir çekim alanında vücutlarda hız Özellikleri

Bu inanılmaz ikilik ivme aynı çekim alanında oldukça farklı nesneler eşit olacaktır nedenidir. iki ceset olduğunu varsayalım. bunlardan biri z kütle atama ve diğer - Z iki nesnenin serbest düşme, zemin üzerinde atılır.

çekim kuvvetlerinin oranı ile tespit edildiği üzere? Bu basit bir matematiksel formülünü gösterir - z / Z Yani tam olarak aynı olacak yerçekimi kuvvetinin bir sonucu olarak almak sadece hızlanma var. Basitçe, vücudun kendi özelliklerine bağlı değildir bir çekim alanında ivme koydu.

durumunda hızlanma ne tarif belirler?

Sadece bağlıdır (!) Bu alanı, hem de onların uzaysal pozisyon yaratmak nesnelerin ağırlıkları min. Bir çekim alanında kütle ve farklı organlar eşit hızlanma ikili rolü zaten uzun süredir nispeten açıktır. "Eşdeğerlik ilkesini": Bu fenomenler aşağıdaki başlığa sahiptir. Bu terim, bir daha (tabii ki, bir ölçüde), genellikle eşdeğer bir hızlanma ve atalet vurgulamaktadır.

G değerinin önemini

gezegenimizin (Dünya'nın yerçekimi) yüzeyinde yerçekimi ivmesi 10 m / sek.² olduğunu (tabii 9.8, ancak bu değer hesaplama kolaylığı için kullanılır) o, okul fizik dersten hatırlıyorum. Bu nedenle, (insidans kısa bir mesafede ehemmiyetli bir yükseklikte) hesap hava direnci içine almayan, daha sonra elde edilen etki gövde 10 m / sn'lik bir hızlanma artış elde ettiğinde. her saniye. Örneğin, misyonunun sonuna kadar, evin ikinci kattan düştü bir kitap 30-40 m / s'lik bir hızla hareket edilecektir. Basitçe, 10 m / s koymak - Dünya görüntüsünün içinde yer çekimi "hız" dır.

fizik literatüründe yer çekimi ivmesi «g» harfi gösterilir. onun alanların hepsinde aynıdır daha topundan Mandalina gibi bir ölçüde Dünya'nın şekli olduğundan, bu miktarın değeri değil. Bu nedenle, yukarıda belirtilen ivme direkleri ve dağ yüksek tepe daha küçük hale gelir.

Hatta madencilik sektöründe yerçekimi hiçbir küçük bir rol oynamaktadır. Bunun fizik fenomeni bazen çok zaman kazandırır. olağanüstü hassas keşfetmek izin verir ve mineral kalıntılarını bulma çünkü Yani, jeologlar, g mükemmel derecede kusursuz tanımında özellikle ilgileniyor. Bu arada, bu değer bizim tarafımızdan kabul rol oynadığı yerçekimi formülü benziyor? İşte burada:

F = G M1xM2 / R2 x

Dikkat! Bu durumda, yer çekimi formül G «yerçekimi sabiti", daha önce yukarıda verilen hangi değerini ifade eder.

zamanda, Newton yukarıda vurgulanan ilkeleri formüle. O biliyordu ve birliği ve evrensellik yerçekimi kuvveti, ancak olgusunun tüm yönlerini o tarif edemedi. Bu onur denklik ilkesini açıklamak mümkün Alberta Eynshteyna, düştü. O gün bütün insanların uzay-zaman sürekliliğinde doğasının onun mevcut anlayışı borçludur.

İzafiyet teorisi, Alberta Eynshteyna çalışma

Isaaka Nyutona zamanında başlangıç noktası uzamsal gövdenin monte pozisyonu koordinat sisteminin bazı sert "çubuk" şeklinde ifade edilebilir olduğu düşünülmektedir. Aynı zamanda bu koordinatları not bütün gözlemciler, aynı süre zarfı içinde olacağı varsayılmıştır. O yıllarda, bu durum hiçbir girişimde karşı çıkabiliyor ya da ekleme yapmak yapıldığı çok açık olarak kabul edildi. Bunun nedeni gezegenimizin sınırları bu kuralda hiçbir sapma yok, anlaşılabilir.

Einstein varsayımsal saat ışık hızından çok daha yavaş hareket ediyorsa ölçümün doğruluğu gerçekten anlamlı olacağını kanıtladı. bir gözlemci ışık hızından daha yavaş hareket halinde Basitçe iki etkinlik takip edecek, koyun, aynı zamanda onu olur. Buna göre, ikinci bir gözlemci için? oranı aynı veya daha fazla etkinlik farklı zamanlarda ortaya çıkabilir olduğunu.

Ama Yerçekimi kuvveti görelilik teorisi ile ilgilidir? bize ayrıntılı olarak konuyu açalım.

görelilik ve yerçekimi kuvvetleri teorisi arasındaki bağlantı

Son yıllarda, bu atom altı parçacıkların alanında buluşları çok sayıda yaptı. Bizim Dünya ezilmiş edilemeyen ötesinde nihai parçacık bulmak üzereyiz Büyüyen mahkumiyet. daha da erken son yüzyılda keşfedilen ve edilmeye çalışılan temel kuvvetlerdir evrenimizin minik "tuğla" etkilemeye tam olarak bilmek daha ısrarlı ihtiyaç olur. Özellikle ağırlık doğası henüz izah edilmediğini zarar.

incelenmekte olan alanda klasik Newton mekaniğinin "Aksadığım" kurdu Einstein, araştırmacılar daha önce elde edilen verilerin tam yeniden düşünülmesini odaklanmış sonra neden budur. Birçok yönden, revizyon, yerçekimi uğramıştır. Ne atom altı parçacıkların düzeydedir? Bu şaşırtıcı çok boyutlu dünyada en azından bazı değere sahip mi?

Basit bir çözüm?

İlk başta, birçok tutarsızlık Newton'un çekim ve izafiyet teorisi, oldukça basit elektrodinamik bir benzetme açıklanabilir düşündük. Çekim alanı o eski ve yeni teorinin birçok tutarsızlıklar açıklayan gök cisimlerinin etkileşimlerde "arabulucu" ilan etmek mümkündür, bundan sonra bir manyetik alan gibi yayılır varsaymak mümkün olacaktır. Aslında daha sonra kuvvetlerinin yayılma göreli hızı önemli ölçüde daha düşük ışık vardı düşünülebilir olmasıdır. yerçekimi ve zamandan beri bağlı?

Prensip olarak, Einstein neredeyse böyle görünümler dayalı bir relativistik teorisi inşa etmek lazım, bu sadece bir şey niyetini engelledi var. o zamanın bilim adamlarının hiçbiri yerçekimi "hız" belirler faydalı olabileceği hiç herhangi bir bilgi yoktu. Ama büyük kitlelerin hareketine ilişkin birçok bilgi vardı. Bildiğiniz gibi, onlar sadece yaptılar güçlü yerçekimi alanları için bilinen bir kaynaktır.

Yüksek hızlar büyük ölçüde vücut ağırlığını etkiler ve bu hız ve güç etkileşimi benzer hiçbir şekilde. vücut ağırlığı, daha yüksek hız, daha büyük. Sorun ikincisi otomatik ışık veya daha büyük bir hızla hareket halinde sonsuz olacak olmasıdır. Yani Einstein çok daha değişken kullanılması gerektiğini açıklamak için hiçbir yerçekimi ve tensör alanı bulunmadığı sonucuna vardılar.

Yandaşları sonuca o yerçekimi geldi ve pratik olarak ilişkili değildir. Bu çok tensör alanı alanı ile etkileşimi, ama zamanla gerçeği değil etkileyecek. Ancak, parlak fizikçi Stephen Hawking modernlik bakış başka nokta var. Ama bu başka bir hikaye ...