Физикадан мектеп курсын оқығанда механика бөліміндегі маңызды тақырып – бүкіләлемдік тартылыс заңы. Бұл мақалада біз оның не екенін және қандай математикалық формуламен сипатталғанын егжей-тегжейлі қарастырамыз, сонымен қатар адамның күнделікті өміріндегі және ғарыштық масштабтағы тартылыс күшінің мысалдарын келтіреміз.
Тартылыс заңын ашқан кім
Ауырлық күшіне мысалдар келтірмес бұрын, оны кім ашқанына қысқаша сипаттама берейік.
Ежелгі заманнан бері адамдар жұлдыздар мен планеталарды бақылап, олардың белгілі бір траектория бойынша қозғалатынын білген. Сонымен қатар, арнайы білімі жоқ кез келген адам тасты немесе басқа нәрсені қаншалықты алысқа және биіктікке лақтырса да, ол әрқашан жерге құлап түсетінін түсінді. Бірақ адамдардың ешқайсысы Жердегі және аспан денелеріндегі процестер бір табиғи заңмен басқарылатынын болжаған да жоқ.
1687 жылы сэр Исаак Ньютон ғылыми жұмыс жариялады, онда ол математикалықбүкіләлемдік тартылыс заңын тұжырымдау. Әрине, Ньютон бұл тұжырымға өз бетінше келген жоқ, оны өзі мойындады. Ол өз замандастарының кейбір идеяларын (мысалы, денелер арасындағы тартылыс күшінің қашықтығының квадратына кері пропорционалдылықтың болуы), сондай-ақ планеталардың траекториялары бойынша жинақталған тәжірибелік тәжірибені (Кеплердің үштігі) пайдаланды. заңдар). Ньютонның данышпандығы өзін барлық қолда бар тәжірибені талдағаннан кейін ғалымның оны дәйекті және іс жүзінде қолдануға болатын теория түрінде тұжырымдай алуында көрсетті.
Гравитация формуласы
Бүкіләлемдік тартылыс заңын қысқаша былай тұжырымдауға болады: Әлемдегі барлық денелер арасында олардың массалар центрлері арасындағы қашықтықтың квадратына кері пропорционал және көбейтіндісіне тура пропорционал тартымды күш бар. денелер массасының өздері. Бір-бірінен r қашықтықта орналасқан массалары m1 және m2 екі дене үшін зерттелетін заң былай жазылады:
F=Gm1m2/r2.
Мұндағы G - ауырлық тұрақтысы.
Тарту күшін барлық жағдайларда, егер денелер арасындағы қашықтық олардың өлшемдерімен салыстырғанда жеткілікті үлкен болса, осы формула арқылы есептеуге болады. Әйтпесе, сондай-ақ массивтік ғарыш объектілерінің (нейтрондық жұлдыздар, қара тесіктер) жанында күшті тартылыс жағдайында Эйнштейн әзірлеген салыстырмалылық теориясын қолдану керек. Соңғысы гравитацияны кеңістік-уақыттың бұрмалануының нәтижесі ретінде қарастырады. Ньютонның классикалық заңындагравитация - денелердің электр немесе магнит өрістері сияқты кейбір энергетикалық өрістермен әрекеттесуінің нәтижесі.
Гравитацияның көрінісі: күнделікті өмірден мысалдар
Біріншіден, мұндай мысалдар ретінде белгілі бір биіктіктен құлаған кез келген денелерді атауға болады. Мысалы, ағаштың жапырағы немесе атақты алмасы, құлаған тас, жаңбыр тамшылары, таудағы көшкін және көшкін. Осы жағдайлардың барлығында денелер планетамыздың орталығына бейім болады.
Екіншіден, мұғалім оқушылардан «ауырлық күшіне мысалдар келтіруді» сұрағанда, олар барлық денелердің салмағы бар екенін де есте ұстауы керек. Телефон үстелде тұрғанда немесе адам таразыда өлшенгенде, бұл жағдайларда дене тірекке басады. Дене салмағы тірек реакциясымен бірге бір-бірін теңестіретін күштер жұбын құрайтын ауырлық күшінің көрінуінің жарқын мысалы болып табылады.
Егер алдыңғы абзацтағы формула жер бетіндегі жағдайлар үшін пайдаланылса (планетаның массасын және оның радиусын оған ауыстырыңыз), онда келесі өрнекті алуға болады:
F=mg
Бұл гравитацияға есептер шығаруда қолданылады. Мұндағы g – массасына қарамастан барлық денелерге еркін түсу кезінде берілген үдеу. Егер ауа кедергісі болмаса, ауыр тас пен жеңіл қауырсын бірдей биіктіктен бір уақытта құлап кетер еді.
Әлемдегі тартылыс
Барлығы Жердің басқа планеталармен бірге Күнді айналатынын біледі. Өз кезегінде, Күннің ішінде болуыҚұс жолы спиральды галактиканың бір қолы, оның центрінде жүздеген миллион жұлдыздармен бірге айналады. Галактикалардың өздері де жергілікті кластерлер деп аталатын бір-біріне жақындайды. Егер біз масштаб бойынша қайтатын болсақ, онда олардың планеталарының айналасында айналатын спутниктерді, осы планеталарға түсетін немесе ұшып бара жатқан астероидтарды еске түсіру керек. Мұғалім оқушылардан: «Ауырлық күшіне мысалдар келтір» деп сұраса, осы жағдайлардың барлығын есте сақтауға болады.
Соңғы онжылдықтарда ғарыштық масштабтағы негізгі күш туралы мәселе күмән тудырғанын ескеріңіз. Жергілікті кеңістікте бұл, сөзсіз, тартылыс күші. Дегенмен, мәселені галактика деңгейінде қарастыратын болсақ, қараңғы материямен байланысты басқа, әлі белгісіз күш пайда болады. Соңғысы гравитацияға қарсы әрекет ретінде көрінеді.
