Երկրի ձգողության ուժը g է. Ձգողականություն - ինչ է դա: Ձգողության ուժը. Երկրի ձգողականությունը. Ձգողականությունը՝ «առեղծվածային ուժ», որը, նույնիսկ չորս հարյուր տարվա հետազոտությունից հետո, մնում է վատ հասկացված...

Մենք ապրում ենք Երկրի վրա, շարժվում ենք նրա մակերևույթով, կարծես ինչ-որ ժայռոտ ժայռի եզրով, որը բարձրանում է անհուն անդունդից վեր: Մենք մնում ենք անդունդի այս եզրին միայն այն բանի շնորհիվ, ինչ ազդում է մեզ վրա ձգողականությունԵրկիր; մենք դրանից չենք ընկնում երկրի մակերեսըմիայն այն պատճառով, որ մենք, ինչպես ասում են, որոշակի կշիռ ունենք։ Մենք ակնթարթորեն կթռչեինք այս «ժայռից» և արագ կթռչեինք տիեզերքի անդունդ, եթե մեր մոլորակի ձգողականությունը հանկարծ դադարեր գործել: Մենք անվերջ պտտվում էինք համաշխարհային տիեզերքի անդունդում, չգիտելով ոչ վերևը, ոչ ներքևը:

Շարժում Երկրի վրա

իր շարժվելով Երկրի շուրջըմենք դա նույնպես պարտական ​​ենք ձգողականությանը: Մենք քայլում ենք Երկրի վրա և անընդհատ հաղթահարում այս ուժի դիմադրությունը՝ զգալով նրա գործողությունը մեր ոտքերի վրա ինչ-որ ծանր քաշի նման: Այս «բեռը» հատկապես իրեն զգացնել է տալիս վեր բարձրանալիս, երբ պետք է քաշել այն, ինչպես ոտքերիցդ կախված ինչ-որ ծանր կշիռներ։ Դա մեզ վրա ոչ պակաս սուր է ազդում սարից իջնելիս՝ ստիպելով արագացնել մեր քայլերը։ Երկրի շուրջը շարժվելիս ձգողականության հաղթահարում. Այս ուղղությունները՝ «վերև» և «ներքև», մեզ ցույց են տալիս միայն ձգողականությունը: Երկրի մակերևույթի բոլոր կետերում այն ​​ուղղված է գրեթե դեպի երկրի կենտրոն։ Հետևաբար, «ներքևի» և «վերևի» հասկացությունները տրամագծորեն հակառակ կլինեն այսպես կոչված հակապոդների, այսինքն՝ Երկրի մակերեսի տրամագծորեն հակառակ մասերում ապրող մարդկանց համար: Օրինակ, ուղղությունը, որը ցույց է տալիս «ներքև» մոսկովյան բնակիչների համար, ցույց է տալիս «վերև» Թիերա դել Ֆուեգոյի բնակիչների համար: Բևեռում և հասարակածում գտնվող մարդկանց համար «ներքև» ցույց տվող ուղղությունները ուղիղ անկյուններ են. դրանք ուղղահայաց են միմյանց: Երկրից դուրս, նրանից հեռավորության վրա, ձգողականության ուժը նվազում է, քանի որ ձգողական ուժը նվազում է (Երկրի ձգողական ուժը, ինչպես ցանկացած այլ համաշխարհային մարմին, տարածվում է անորոշ հեռավորության վրա տարածության մեջ) և կենտրոնախույս ուժը մեծանում է, ինչը նվազում է. ձգողության ուժը. Հետևաբար, որքան բեռ բարձրացնենք, օրինակ՝ օդապարիկով, այնքան այդ բեռը կքաշվի։

Երկրի կենտրոնախույս ուժը

Ամենօրյա ռոտացիայի շնորհիվ առաջանում է Երկրի կենտրոնախույս ուժը. Այս ուժը գործում է Երկրի մակերևույթի վրա ամենուր՝ Երկրի առանցքին ուղղահայաց և նրանից հեռու: Կենտրոնախույս ուժհամեմատ փոքր ձգողականություն. Հասարակածում այն ​​հասնում է իր ամենամեծ արժեքին։ Բայց այստեղ, ըստ Նյուտոնի հաշվարկների, կենտրոնախույս ուժը գրավիչ ուժի միայն 1/289-ն է: Որքան հյուսիս եք գտնվում հասարակածից, այնքան քիչ է կենտրոնախույս ուժը: Բևեռում այն ​​զրո է.
Երկրի կենտրոնախույս ուժի գործողությունը. Որոշ բարձրության վրա կենտրոնախույս ուժայնքան կաճի, որ կհավասարվի ձգողական ուժին, և ձգողականության ուժը սկզբում կզրոյանա, իսկ հետո Երկրից հեռավորության վրա մեծանալով բացասական արժեք կընդունի և շարունակաբար կաճի՝ ուղղորդվելով դեպի հակառակ ուղղությունը Երկրի նկատմամբ.

Ձգողականություն

Երկրի ձգողականության և կենտրոնախույս ուժի արդյունքը կոչվում է ձգողականություն. Երկրի մակերևույթի բոլոր կետերում ձգողականության ուժը նույնը կլիներ, եթե մերը լիներ կատարյալ ճշգրիտ և կանոնավոր գնդակ, եթե նրա զանգվածն ամենուր նույն խտությամբ լիներ և, վերջապես, եթե չլիներ ամենօրյա պտույտ իր առանցքի շուրջ: Բայց քանի որ մեր Երկիրը կանոնավոր գունդ չէ, իր բոլոր մասերում բաղկացած չէ նույն խտության ժայռերից և անընդհատ պտտվում է, հետևաբար, Երկրի մակերևույթի յուրաքանչյուր կետում ձգողականության ուժը մի փոքր տարբեր է. Հետևաբար, երկրի մակերևույթի յուրաքանչյուր կետում ձգողականության մեծությունը կախված է կենտրոնախույս ուժի մեծությունից, որը նվազեցնում է ձգողական ուժը, երկրագնդի ապարների խտությունից և Երկրի կենտրոնից հեռավորությունից։. Որքան մեծ է այս հեռավորությունը, այնքան քիչ է ձգողականությունը: Երկրի շառավիղները, որոնք մի ծայրում կարծես թե հենվում են Երկրի հասարակածի վրա, ամենամեծն են։ Շառավիղներ, որոնք ավարտվում են հյուսիսում կամ Հարավային բևեռ, – ամենափոքրը։ Հետևաբար, հասարակածի բոլոր մարմիններն ունեն ավելի քիչ ձգողականություն (ավելի քիչ քաշ), քան բևեռում։ Հայտնի է, որ բևեռում ձգողականությունը 1/289-ով ավելի մեծ է, քան հասարակածում. Հասարակածում և բևեռում միևնույն մարմինների ձգողականության այս տարբերությունը կարելի է որոշել՝ կշռելով դրանք՝ օգտագործելով զսպանակային մնացորդները: Եթե ​​կշեռքի վրա մարմինները կշռենք կշիռներով, ապա այս տարբերությունը չենք նկատի։ Կշեռքները ցույց կտան նույն քաշը և՛ բևեռում, և՛ հասարակածում. կշիռները, ինչպես կշռված մարմինները, նույնպես, իհարկե, կփոխվեն քաշի մեջ:
Գարնանային կշեռքներ՝ որպես ձգողականությունը հասարակածում և բևեռում չափելու միջոց: Ենթադրենք, բեռներով նավը բևեռային շրջաններում՝ բևեռի մոտ, կշռում է մոտ 289 հազար տոննա։ Հասարակածին մոտ նավահանգիստներ ժամանելուն պես բեռներով նավը կկշռի ընդամենը մոտ 288 հազար տոննա։ Այսպիսով, հասարակածում նավը կորցրեց մոտ հազար տոննա քաշ: Բոլոր մարմինները պահվում են երկրի մակերևույթի վրա միայն այն պատճառով, որ դրանց վրա գործում է ձգողականությունը: Առավոտյան, երբ դուք վեր եք կենում անկողնուց, դուք կարող եք ձեր ոտքերը հատակին իջեցնել միայն այն պատճառով, որ այս ուժը քաշում է դրանք:

Ձգողականությունը Երկրի ներսում

Տեսնենք, թե ինչպես է այն փոխվում ձգողականությունը երկրի ներսում. Երբ մենք ավելի խորն ենք շարժվում դեպի Երկիր, ձգողականությունը շարունակաբար մեծանում է մինչև որոշակի խորություն: Մոտ հազար կիլոմետր խորության վրա ձգողականությունը կունենա առավելագույն (ամենամեծ) արժեք և կաճի՝ համեմատած Երկրի մակերևույթի միջին արժեքի հետ (9,81 մ/վ) մոտավորապես հինգ տոկոսով: Հետագա խորացման դեպքում ձգողականության ուժը շարունակաբար կնվազի և Երկրի կենտրոնում հավասար կլինի զրոյի:

Երկրի պտույտի վերաբերյալ ենթադրություններ

Մեր Երկիրը պտտվում է 24 ժամում ամբողջական պտույտ է կատարում իր առանցքի շուրջ։ Կենտրոնախույս ուժը, ինչպես հայտնի է, մեծանում է անկյունային արագության քառակուսու համամասնությամբ։ Հետևաբար, եթե Երկիրն իր առանցքի շուրջ պտույտը արագացնի 17 անգամ, ապա կենտրոնախույս ուժը կմեծանա քառակուսու 17 անգամ, այսինքն՝ 289 անգամ։ Նորմալ պայմաններում, ինչպես նշվեց վերևում, հասարակածի վրա կենտրոնախույս ուժը գրավիտացիոն ուժի 1/289-ն է։ Երբ ավելանում է Ձգողության ուժի և կենտրոնախույս ուժի 17 անգամ հավասար են: Ձգողության ուժը՝ այս երկու ուժերի արդյունքը, Երկրի առանցքային պտույտի արագության նման աճի դեպքում հավասար կլինի զրոյի:
Երկրի պտույտի ժամանակ կենտրոնախույս ուժի արժեքը. Երկրի պտտման այս արագությունը իր առանցքի շուրջ կոչվում է կրիտիկական, քանի որ մեր մոլորակի պտտման նման արագության դեպքում հասարակածի բոլոր մարմինները կկորցնեն իրենց քաշը: Այս կրիտիկական դեպքում օրվա տևողությունը կկազմի մոտավորապես 1 ժամ 25 րոպե: Երկրի պտույտի հետագա արագացմամբ, բոլոր մարմինները (հիմնականում հասարակածում) նախ կկորցնեն իրենց քաշը, այնուհետև կենտրոնախույս ուժով կնետվեն տիեզերք, իսկ Երկիրն ինքը կտոր-կտոր կլինի նույն ուժով: Մեր եզրակացությունը ճիշտ կլիներ, եթե Երկիրը լիներ բացարձակ ամուրիսկ իր պտտման շարժման արագացմամբ այն չէր փոխի իր ձևը, այլ կերպ ասած, եթե երկրի հասարակածի շառավիղը պահպաներ իր արժեքը։ Բայց հայտնի է, որ երբ Երկրի պտույտը արագանում է, նրա մակերեսը պետք է ենթարկվի որոշակի դեֆորմացիայի. այն կսկսի սեղմվել բևեռների ուղղությամբ և ընդարձակվել հասարակածի ուղղությամբ. այն գնալով ավելի հարթ տեսք կունենա: Երկրի հասարակածի շառավիղի երկարությունը կսկսի մեծանալ և դրանով իսկ մեծացնել կենտրոնախույս ուժը: Այսպիսով, հասարակածի մարմինները կկորցնեն իրենց քաշը մինչև Երկրի պտույտի արագությունը 17 անգամ ավելանա, իսկ Երկրի հետ աղետը տեղի կունենա նախքան օրվա տևողությունը կրճատելը մինչև 1 ժամ 25 րոպե: Այսինքն՝ Երկրի պտույտի կրիտիկական արագությունը մի փոքր ավելի քիչ կլինի, իսկ օրվա առավելագույն տեւողությունը՝ մի փոքր ավելի երկար։ Մտավոր պատկերացրեք, որ Երկրի պտտման արագությունը, որոշ անհայտ պատճառներով, կմոտենա կրիտիկական: Ի՞նչ կլինի այդ ժամանակ երկրի բնակիչների հետ։ Առաջին հերթին, Երկրի վրա ամենուր մեկ օր կլինի, օրինակ, մոտ երկու-երեք ժամ: Ցերեկը և գիշերը կալեիդոսկոպիկորեն արագ կփոխվեն: Արևը, ինչպես պլանետարիումում, շատ արագ կշարժվի երկնքով, և հենց որ ժամանակ ունենաք արթնանալու և լվացվելու, նա կվերանա հորիզոնի հետևում, և նրան փոխարինելու կգա գիշերը: Մարդիկ այլևս չեն կարողանա ճշգրիտ նավարկել ժամանակը: Ոչ ոք չի իմանա, թե ամսվա որ օրն է կամ շաբաթվա որ օրն է։ Նորմալ մարդկային կյանքանկազմակերպ է լինելու. Ճոճանակի ժամացույցը կդանդաղի, իսկ հետո ամենուր կանգ կառնի: Նրանք քայլում են, քանի որ նրանց վրա գործում է ձգողականությունը: Ի վերջո, մեր առօրյա կյանքում, երբ «քայլողները» սկսում են ուշանալ կամ շտապել, անհրաժեշտ է կարճացնել կամ երկարացնել նրանց ճոճանակը կամ նույնիսկ լրացուցիչ քաշ կախել ճոճանակից։ Հասարակածի մարմինները կկորցնեն իրենց քաշը: Այս երևակայական պայմաններում հնարավոր կլինի հեշտությամբ բարձրացնել շատ ծանր մարմիններ։ Դժվար չի լինի ձի, փիղ դնել ուսերին կամ նույնիսկ մի ամբողջ տուն բարձրացնել։ Թռչունները կկորցնեն վայրէջք կատարելու ունակությունը: Ճնճղուկների երամը պտտվում է ջրի տաշտակի վրայով։ Նրանք բարձր ծլվլում են, բայց չեն կարողանում իջնել։ Նրա նետած մի բուռ ցորենը կկախվեր Երկրի վերևում՝ առանձին հատիկներով։ Եկեք այնուհետև ենթադրենք, որ Երկրի պտույտի արագությունը գնալով մոտենում է կրիտիկականին: Մեր մոլորակը մեծապես դեֆորմացված է և ավելի ու ավելի հարթ տեսք է ստանում: Այն նմանեցվում է արագ պտտվող կարուսելի և պատրաստվում է դուրս շպրտել իր բնակիչներին։ Այդ ժամանակ գետերը կդադարեն հոսել: Դրանք երկար կանգուն ճահիճներ կլինեն։ Օվկիանոսի հսկայական նավերը հազիվ են դիպչելու ջրի մակերեսին իրենց հատակով, սուզանավերըչեն կարողանա սուզվել ծովի խորքերը, ձկներն ու ծովային կենդանիները լողալու են ծովերի և օվկիանոսների մակերեսով, նրանք այլևս չեն կարողանա թաքնվել ծովի խորքերում։ Նավաստիներն այլևս չեն կարողանա խարիսխ գցել, նրանք այլևս չեն կառավարելու իրենց նավերի ղեկը, մեծ ու փոքր նավերն անշարժ կկանգնեն։ Ահա ևս մեկ երևակայական պատկեր. Կայարանում կանգնած է մարդատար երկաթուղային գնացք։ Սուլիչն արդեն հնչել է. գնացքը պետք է հեռանա. Վարորդը ձեռնարկել է բոլոր միջոցները. Հրշեջը մեծահոգաբար ածուխ է նետում կրակի տուփի մեջ։ Լոկոմոտիվի ծխնելույզից մեծ կայծեր են թռչում։ Անիվները հուսահատ պտտվում են։ Բայց լոկոմոտիվը կանգնած է անշարժ։ Նրա անիվները չեն դիպչում ռելսերին, և նրանց միջև շփում չկա։ Կգա ժամանակ, երբ մարդիկ չեն կարողանա իջնել հատակ; ճանճերի պես կկպչեն առաստաղին։ Թող Երկրի պտույտի արագությունը մեծանա։ Կենտրոնախույս ուժը գնալով գերազանցում է ձգողության ուժն իր մեծությամբ... Այնուհետև մարդիկ, կենդանիները, կենցաղային իրերը, տները, Երկրի վրա գտնվող բոլոր առարկաները, նրա ողջ կենդանական աշխարհը կնետվեն տիեզերական տարածություն: Ավստրալիական մայրցամաքը կբաժանվի Երկրից և կկախվի տիեզերքում, ինչպես վիթխարի սև ամպ: Աֆրիկան ​​կթռչի դեպի լուռ անդունդի խորքերը՝ հեռու Երկրից։ Հնդկական օվկիանոսի ջրերը կվերածվեն հսկայական քանակությամբ գնդաձև կաթիլների և կթռչեն նաև անսահման հեռավորությունների վրա։ Միջերկրական ծովը, դեռ չհասցնելով վերածվել կաթիլների հսկա կուտակումների, ջրի ամբողջ հաստությամբ կառանձնանա հատակից, որի երկայնքով հնարավոր կլինի ազատորեն անցնել Նեապոլից Ալժիր։ Վերջապես, պտտման արագությունն այնքան կաճի, կենտրոնախույս ուժն այնքան կաճի, որ ամբողջ Երկիրը կպոկվի։ Սակայն դա էլ չի կարող լինել։ Երկրի պտտման արագությունը, ինչպես ասացինք վերևում, չի աճում, այլ ընդհակառակը, նույնիսկ փոքր-ինչ նվազում է, բայց այնքան քիչ, որ, ինչպես արդեն գիտենք, ավելի քան 50 հազար տարի օրվա տևողությունը ավելանում է ընդամենը մեկով: երկրորդ. Այլ կերպ ասած, Երկիրն այժմ պտտվում է այնպիսի արագությամբ, որն անհրաժեշտ է կենդանիների և կենդանիների ծաղկման համար Արեգակի կալորիական, կենարար ճառագայթների տակ շատ հազարամյակներ շարունակ: բուսական աշխարհմեր մոլորակի.

Շփման արժեքը

Հիմա տեսնենք, թե ինչ շփումը կարևոր էև ինչ կլիներ, եթե այն բացակայեր: Շփումը, ինչպես գիտեք, վնասակար ազդեցություն է ունենում մեր հագուստի վրա՝ վերարկուների թեւերը առաջինը մաշվում են, իսկ կոշիկների ներբանները, քանի որ թևերն ու ներբաններն առավել ենթակա են շփմանը։ Բայց մի պահ պատկերացրեք, որ մեր մոլորակի մակերեսն ասես լավ հղկված լիներ, ամբողջովին հարթ, և շփման հնարավորությունը կբացառվի։ Կարո՞ղ ենք մենք քայլել նման մակերեսով: Իհարկե ոչ։ Բոլորը գիտեն, որ նույնիսկ սառույցի և հղկված հատակների վրա շատ դժվար է քայլելը և պետք է զգույշ լինել, որ չընկնես։ Սակայն սառույցի և փայլեցված հատակների մակերեսը դեռևս որոշակի շփում ունի:
Սառույցի վրա շփման ուժ. Եթե ​​շփման ուժը անհետանա Երկրի մակերևույթի վրա, ապա մեր մոլորակի վրա հավերժ կտիրեր աննկարագրելի քաոս։ Եթե ​​շփում չլինի, ծովը հավերժ կկատաղի, և փոթորիկը երբեք չի մարի: Ավազաջրերը չեն դադարի կախվել Երկրի վրա, և քամին անընդհատ փչելու է: Դաշնամուրի, ջութակի մեղեդային հնչյուններն ու գիշատիչ կենդանիների ահավոր մռնչյունը կխառնվեն ու անվերջ կտարածվեն օդում։ Շփման բացակայության դեպքում մարմինը, որը սկսեց շարժվել, երբեք կանգ չէր առնի: Երկրի բացարձակ հարթ մակերևույթի վրա տարբեր մարմիններ և առարկաներ ընդմիշտ կխառնվեն ամենատարբեր ուղղություններով: Երկրի աշխարհը ծիծաղելի ու ողբերգական կլիներ, եթե չլիներ Երկրի շփումն ու ձգողականությունը։

Ֆիզիկոսների կողմից անընդհատ ուսումնասիրվող ամենակարեւոր երեւույթը շարժումն է։ Էլեկտրամագնիսական երևույթներ, մեխանիկայի օրենքներ, թերմոդինամիկ և քվանտային գործընթացներ՝ այս ամենը տիեզերքի բեկորների լայն շրջանակ է, որը ուսումնասիրվել է ֆիզիկայի կողմից: Եվ այս բոլոր գործընթացները, այսպես թե այնպես, իջնում ​​են մի բանի` դեպի:

Տիեզերքում ամեն ինչ շարժվում է: Ձգողականությունը սովորական երևույթ է բոլոր մարդկանց համար, քանի որ մենք ծնվել ենք մեր մոլորակի գրավիտացիոն դաշտում.

Բայց, ավաղ, հարց է, թե ինչու և ինչպես են բոլոր մարմինները գրավում միմյանց, մինչ օրս մնում է ամբողջությամբ չբացահայտված, թեև այն ուսումնասիրվել է շատ լայնորեն:

Այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք, թե ինչ է ունիվերսալ գրավչությունը ըստ Նյուտոնի՝ ձգողության դասական տեսության: Այնուամենայնիվ, նախքան բանաձևերին և օրինակներին անցնելը, մենք կխոսենք գրավչության խնդրի էության մասին և կտանք դրա սահմանումը։

Միգուցե գրավիտացիայի ուսումնասիրությունը դարձավ բնական փիլիսոփայության (իրերի էությունը հասկանալու գիտություն) սկիզբը, գուցե բնական փիլիսոփայությունից առաջացավ ձգողության էության հարցը, բայց, այսպես թե այնպես, մարմինների ձգողականության հարցը. հետաքրքրվել է Հին Հունաստանով.

Շարժումը հասկացվում էր որպես մարմնի զգայական հատկանիշի էություն, ավելի ճիշտ՝ մարմինը շարժվում էր այն ժամանակ, երբ դիտորդը տեսնում էր այն։ Եթե ​​մենք չենք կարող չափել, կշռել կամ զգալ մի երեւույթ, սա նշանակում է, որ այդ երեւույթը չկա՞: Բնականաբար, դա չի նշանակում։ Եվ քանի որ Արիստոտելը դա հասկացավ, մտորումները սկսվեցին ձգողականության էության շուրջ:

Ինչպես պարզվում է այսօր, տասնյակ դարեր անց, գրավիտացիան ոչ միայն գրավիտացիայի և մեր մոլորակի ձգման հիմքն է, այլև Տիեզերքի և գրեթե բոլոր գոյություն ունեցող տարրական մասնիկների առաջացման հիմքը:

Շարժման առաջադրանք

Անցկացնենք մտքի փորձ. Եկեք ընդունենք ձախ ձեռքըփոքր գնդակ: Վերցնենք նույնը աջ կողմում։ Եկեք բաց թողնենք ճիշտ գնդակը, և այն կսկսի ընկնել: Ձախը մնում է ձեռքին, դեռ անշարժ է։

Եկեք մտովի կանգնեցնենք ժամանակի ընթացքը։ Ընկնող աջ գնդակը «կախվում» է օդում, ձախը դեռ մնում է ձեռքում։ Աջ գնդակն օժտված է շարժման «էներգիայով», ձախը՝ ոչ։ Բայց ո՞րն է նրանց միջև խորը, իմաստալից տարբերությունը:

Որտե՞ղ, ընկնող գնդակի ո՞ր հատվածում է գրված, որ այն պետք է շարժվի։ Այն ունի նույն զանգվածը, նույն ծավալը։ Այն ունի նույն ատոմները, և դրանք ոչնչով չեն տարբերվում հանգստի վիճակում գտնվող գնդակի ատոմներից։ Գնդակ ունի? Այո, սա ճիշտ պատասխանն է, բայց գնդակը որտեղի՞ց գիտի, թե որն է պոտենցիալ էներգիա, որտեղ է այն գրանցված դրա մեջ:

Սա հենց այն խնդիրն է, որը դրել են Արիստոտելը, Նյուտոնը և Ալբերտ Էյնշտեյնը: Եվ երեք փայլուն մտածողներն էլ իրենց համար մասամբ լուծեցին այս խնդիրը, բայց այսօր կան մի շարք խնդիրներ, որոնք լուծում են պահանջում։

Նյուտոնի ձգողականությունը

1666 թվականին անգլիացի մեծագույն ֆիզիկոս և մեխանիկ Ի.Նյուտոնը հայտնաբերեց օրենք, որը կարող է քանակապես հաշվարկել այն ուժը, որի շնորհիվ Տիեզերքի ողջ նյութը հակված է միմյանց: Այս երեւույթը կոչվում է համընդհանուր ձգողականություն: Երբ ձեզ հարցնում են. «Ձևակերպեք համընդհանուր ձգողության օրենքը», ձեր պատասխանը պետք է հնչի այսպես.

Երկու մարմինների ձգողականությանը նպաստող գրավիտացիոն փոխազդեցության ուժը գտնվում է ուղիղ համեմատական ​​այս մարմինների զանգվածներինև հակադարձ համեմատությամբ նրանց միջև եղած հեռավորությանը:

Կարևոր.Նյուտոնի ներգրավման օրենքը օգտագործում է «հեռավորություն» տերմինը։ Այս տերմինը պետք է հասկանալ ոչ թե որպես մարմինների մակերեսների միջև հեռավորություն, այլ որպես նրանց ծանրության կենտրոնների միջև հեռավորություն։ Օրինակ, եթե r1 և r2 շառավղով երկու գնդիկներ ընկած են իրար վրա, ապա դրանց մակերեսների միջև հեռավորությունը զրո է, բայց կա գրավիչ ուժ։ Բանն այն է, որ նրանց կենտրոնների r1+r2 հեռավորությունը տարբերվում է զրոյից։ Տիեզերական մասշտաբով այս պարզաբանումը կարևոր չէ, բայց ուղեծրում գտնվող արբանյակի համար այս հեռավորությունը հավասար է մակերևույթից բարձրությանը՝ գումարած մեր մոլորակի շառավիղը: Երկրի և Լուսնի միջև հեռավորությունը նույնպես չափվում է որպես նրանց կենտրոնների, այլ ոչ թե մակերեսների հեռավորություն:

Ձգողության օրենքի համար բանաձևը հետևյալն է.

,

• F – ձգողական ուժ,
• - զանգվածներ,
• r – հեռավորություն,
• G – գրավիտացիոն հաստատուն հավասար է 6,67·10−11 m³/(kg·s²):

Ի՞նչ է քաշը, եթե մենք պարզապես նայենք ձգողության ուժին:

Ուժն է վեկտորային քանակ, սակայն, համընդհանուր ձգողության օրենքում այն ​​ավանդաբար գրվում է որպես սկալյար։ Վեկտորային պատկերում օրենքը կունենա հետևյալ տեսքը.

.

Բայց դա չի նշանակում, որ ուժը հակադարձ համեմատական ​​է կենտրոնների միջև հեռավորության խորանարդին։ Հարաբերությունը պետք է ընկալվի որպես միավորի վեկտոր՝ ուղղված մի կենտրոնից մյուսը.

.

Գրավիտացիոն փոխազդեցության օրենքը

Քաշը և ձգողականությունը

Հաշվի առնելով ձգողության օրենքը՝ կարելի է հասկանալ, որ զարմանալի չէ, որ մենք անձամբ ենք մենք զգում ենք Արեգակի ձգողականությունը շատ ավելի թույլ, քան Երկրինը. Չնայած զանգվածային Արեգակն ունի մեծ զանգված, այն մեզանից շատ հեռու է: նույնպես հեռու է Արեգակից, բայց նրան գրավում է, քանի որ մեծ զանգված ունի։ Ինչպես գտնել երկու մարմինների գրավիտացիոն ուժը, մասնավորապես՝ ինչպես հաշվարկել Արեգակի, Երկրի և իմ ու քո ձգողականության ուժը, մենք այս հարցով կզբաղվենք մի փոքր ուշ:

Որքան գիտենք, ձգողականության ուժը հետևյալն է.

որտեղ m-ը մեր զանգվածն է, իսկ g-ը Երկրի ազատ անկման արագացումն է (9,81 մ/վ 2):

Կարևոր.Չկան երկու, երեք, տասը տեսակի գրավիչ ուժեր։ Ձգողականությունը միակ ուժն է, որը տալիս է քանակական բնութագրերգրավչություն. Քաշը (P = մգ) և գրավիտացիոն ուժը նույնն են:

Եթե ​​m-ը մեր զանգվածն է, M-ը՝ երկրագնդի զանգվածը, R-ը՝ նրա շառավիղը, ապա մեզ վրա ազդող գրավիտացիոն ուժը հավասար է.

Այսպիսով, քանի որ F = մգ.

.

m զանգվածները կրճատվում են, և ազատ անկման արագացման արտահայտությունը մնում է.

Ինչպես տեսնում ենք, ազատ անկման արագացումն իսկապես կա մշտական, քանի որ դրա բանաձևը ներառում է հաստատուն մեծություններ՝ շառավիղ, Երկրի զանգված և գրավիտացիոն հաստատուն։ Փոխարինելով այս հաստատունների արժեքները՝ մենք համոզվում ենք, որ ձգողականության արագացումը հավասար է 9,81 մ/վ 2-ի:

Տարբեր լայնություններում մոլորակի շառավիղը մի փոքր տարբերվում է, քանի որ Երկիրը դեռ կատարյալ գունդ չէ: Դրա պատճառով երկրագնդի առանձին կետերում ազատ անկման արագացումը տարբեր է:

Վերադառնանք Երկրի և Արեգակի գրավչությանը։ Փորձենք օրինակով ապացուցել, որ գլոբուսը Արևից ավելի ուժեղ է գրավում ինձ և քեզ։

Հարմարության համար վերցնենք մարդու զանգվածը՝ m = 100 կգ: Ապա.

• Հեռավորությունը մարդու և երկրագունդըհավասար է մոլորակի շառավղին՝ R = 6,4∙10 6 մ.
• Երկրի զանգվածը M ≈ 6∙10 24 կգ է:
• Արեգակի զանգվածն է` Mc ≈ 2∙10 30 կգ:
• Մեր մոլորակի և Արեգակի միջև հեռավորությունը (Արևի և մարդու միջև) r=15∙10 10 մ.

Մարդու և Երկրի միջև գրավիտացիոն գրավչությունը.

Այս արդյունքը միանգամայն ակնհայտ է ավելի շատից պարզ արտահայտությունքաշի համար (P = մգ):

Մարդու և Արեգակի միջև գրավիտացիոն ձգողության ուժը.

Ինչպես տեսնում ենք, մեր մոլորակը գրավում է մեզ գրեթե 2000 անգամ ավելի ուժեղ:

Ինչպե՞ս գտնել գրավչության ուժը Երկրի և Արևի միջև: Հետևյալը.

Այժմ մենք տեսնում ենք, որ Արևը գրավում է մեր մոլորակը ավելի քան միլիարդ միլիարդ անգամ ավելի ուժեղ, քան մոլորակը գրավում է ինձ և ձեզ:

Առաջին փախուստի արագությունը

Այն բանից հետո, երբ Իսահակ Նյուտոնը հայտնաբերեց համընդհանուր ձգողության օրենքը, նա սկսեց հետաքրքրվել, թե որքան արագ է անհրաժեշտ մարմինը նետել, որպեսզի այն, հաղթահարելով գրավիտացիոն դաշտը, ընդմիշտ հեռանա երկրագնդից:

Ճիշտ է, նա դա մի փոքր այլ կերպ էր պատկերացնում, իր ընկալմամբ դա ոչ թե ուղղահայաց կանգնած հրթիռ էր՝ ուղղված դեպի երկինք, այլ մարմին, որը հորիզոնական ցատկ էր կատարում լեռան գագաթից։ Սա տրամաբանական պատկերացում էր, քանի որ Լեռան գագաթին ձգողության ուժը մի փոքր ավելի քիչ է.

Այսպիսով, Էվերեստի գագաթին ազատ անկման արագացումը կլինի ոչ թե սովորական 9,8 մ/վ 2, այլ գրեթե մ/վ 2: Այդ պատճառով է, որ այնտեղ օդն այնքան բարակ է, օդի մասնիկներն այլևս այնքան կապված չեն գրավիտացիայի հետ, որքան նրանք, որոնք «ընկել են» մակերեսին:

Փորձենք պարզել, թե որն է փախուստի արագությունը:

Առաջին փախուստի արագությունը v1 այն արագությունն է, որով մարմինը դուրս է գալիս Երկրի (կամ մեկ այլ մոլորակի) մակերեսից և մտնում շրջանաձև ուղեծիր:

Փորձենք պարզել այս արժեքի թվային արժեքը մեր մոլորակի համար։

Եկեք գրենք Նյուտոնի երկրորդ օրենքը մարմնի համար, որը պտտվում է մոլորակի շուրջը շրջանաձև ուղեծրով.

,

որտեղ h-ը մարմնի բարձրությունն է մակերևույթից, R-ն Երկրի շառավիղն է։

Ուղեծրում մարմինը ենթակա է կենտրոնախույս արագացման, հետևաբար.

.

Զանգվածները կրճատվում են, ստանում ենք.

,

Այս արագությունըկոչվում է առաջին փախուստի արագություն.

Ինչպես տեսնում եք, փախուստի արագությունը բացարձակապես անկախ է մարմնի զանգվածից: Այսպիսով, 7,9 կմ/վ արագությամբ ցանկացած օբյեկտ կլքի մեր մոլորակը և կմտնի նրա ուղեծիր։

Առաջին փախուստի արագությունը

Երկրորդ փախուստի արագություն

Այնուամենայնիվ, նույնիսկ արագացնելով մարմինը մինչև առաջին փախուստի արագությունը, մենք չենք կարողանա լիովին կոտրել նրա գրավիտացիոն կապը Երկրի հետ: Ահա թե ինչու մեզ անհրաժեշտ է երկրորդ փախուստի արագություն: Երբ այս արագությունը հասնում է մարմնին հեռանում է մոլորակի գրավիտացիոն դաշտիցև բոլոր հնարավոր փակ ուղեծրերը:

Կարևոր.Հաճախ սխալմամբ ենթադրվում է, որ Լուսին հասնելու համար տիեզերագնացները պետք է հասնեին երկրորդ փախուստի արագությանը, քանի որ նրանք նախ պետք է «անջատվեին» մոլորակի գրավիտացիոն դաշտից։ Դա այդպես չէ. Երկիր-Լուսին զույգը գտնվում է Երկրի գրավիտացիոն դաշտում: Նրանց ընդհանուր ծանրության կենտրոնը գտնվում է երկրագնդի ներսում:

Այս արագությունը գտնելու համար եկեք խնդիրը մի փոքր այլ կերպ դնենք։ Ենթադրենք, մարմինը թռչում է անսահմանությունից դեպի մոլորակ: Հարց. վայրէջք կատարելիս ի՞նչ արագություն է ձեռք բերվելու մակերևույթի վրա (իհարկե, առանց մթնոլորտը հաշվի առնելու): Սա հենց արագությունն է մարմինը պետք է հեռանա մոլորակից:

Համընդհանուր ձգողության օրենքը. Ֆիզիկա 9-րդ դասարան

Համընդհանուր ձգողության օրենքը.

Եզրակացություն

Մենք իմացանք, որ չնայած ձգողականությունը Տիեզերքի հիմնական ուժն է, այս երևույթի պատճառներից շատերը դեռ մնում են առեղծված: Մենք իմացանք, թե որն է Նյուտոնի համընդհանուր ձգողության ուժը, սովորեցինք հաշվարկել այն տարբեր մարմինների համար, ինչպես նաև ուսումնասիրեցինք որոշ օգտակար հետևանքներ, որոնք բխում են այնպիսի երևույթից, ինչպիսիք են. համընդհանուր օրենքձգողականություն.

Ո՞ր օրենքով եք ինձ կախաղան հանելու։
- Եվ մենք բոլորին կախում ենք մեկ օրենքով՝ Համընդհանուր ձգողականության օրենքով:

Ձգողության օրենքը

Ձգողության ֆենոմենը համընդհանուր ձգողության օրենքն է։ Երկու մարմիններ միմյանց վրա գործում են մի ուժով, որը հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև տարածության քառակուսուն և ուղիղ համեմատական ​​է նրանց զանգվածների արտադրյալին։

Մաթեմատիկորեն մենք կարող ենք արտահայտել այս մեծ օրենքը բանաձևով

Տիեզերքում ձգողականությունը գործում է հսկայական հեռավորությունների վրա: Բայց Նյուտոնը պնդում էր, որ բոլոր առարկաները փոխադարձաբար ձգվում են: Ճի՞շտ է, որ ցանկացած երկու առարկա գրավում են միմյանց: Պարզապես պատկերացրեք, հայտնի է, որ Երկիրը ձեզ գրավում է աթոռին նստած։ Բայց երբևէ մտածե՞լ եք, որ համակարգիչը և մկնիկը գրավում են միմյանց: Թե՞ սեղանին դրված մատիտ ու գրիչ։ Այս դեպքում գրչի զանգվածը և մատիտի զանգվածը փոխարինում ենք բանաձևի մեջ, բաժանում ենք նրանց միջև եղած հեռավորության քառակուսու վրա՝ հաշվի առնելով գրավիտացիոն հաստատունը և ստանում նրանց փոխադարձ ձգողականության ուժը։ Բայց այն այնքան փոքր կստացվի (գրիչի ու մատիտի փոքր զանգվածների պատճառով), որ մենք չենք զգում նրա ներկայությունը։ Այլ հարց է, թե երբ մենք խոսում ենքԵրկրի ու աթոռի, կամ Արեգակի ու Երկրի մասին։ Զանգվածները նշանակալի են, ինչը նշանակում է, որ մենք արդեն կարող ենք գնահատել ուժի ազդեցությունը։

Հիշենք ազատ անկման արագացումը. Սա ներգրավման օրենքի ազդեցությունն է: Ուժի ազդեցության տակ մարմինը փոխում է արագությունը, որքան դանդաղ է, այնքան մեծ է նրա զանգվածը: Արդյունքում բոլոր մարմիններն ընկնում են Երկիր նույն արագությամբ։

Ի՞նչն է առաջացնում այս անտեսանելի յուրահատուկ ուժը: Այսօր գոյությունը գրավիտացիոն դաշտ. Դուք կարող եք ավելին իմանալ գրավիտացիոն դաշտի բնույթի մասին լրացուցիչ նյութթեմաներ.

Մտածեք դրա մասին, ի՞նչ է ձգողականությունը: որտեղի՞ց։ Ի՞նչ է դա։ Անշուշտ չի կարող այնպես լինել, որ մոլորակը նայում է Արեգակին, տեսնում է, թե որքան հեռու է այն և հաշվարկում է հեռավորության հակադարձ քառակուսին այս օրենքի համաձայն:

Ձգողության ուղղությունը

Երկու մարմին կա, թող լինեն A և B մարմինները: A մարմինը ձգում է B մարմինը: Այն ուժը, որով գործում է A մարմինը, սկսվում է B մարմնի վրա և ուղղված է դեպի A մարմինը: Այսինքն, այն «վերցնում» է B մարմինը և ձգում դեպի այն: ինքն իրեն։ Բ մարմինը նույն բանն է «անում» Ա մարմնի հետ:

Յուրաքանչյուր մարմին ձգվում է Երկրի կողմից: Երկիրը «վերցնում» է մարմինը և ձգում դեպի իր կենտրոնը։ Հետևաբար, այս ուժը միշտ ուղղահայաց դեպի ներքև կուղղվի, և այն կիրառվում է մարմնի ծանրության կենտրոնից, այն կոչվում է ծանրության ուժ։

Հիմնական բանը հիշել

Երկրաբանական հետախուզման որոշ մեթոդներ, մակընթացությունների կանխատեսում և վերջերսշարժման հաշվարկ արհեստական ​​արբանյակներև միջմոլորակային կայաններ։ Մոլորակների դիրքերի նախնական հաշվարկ:

Կարո՞ղ ենք մենք ինքներս նման փորձ անել և չկռահել, թե մոլորակներն ու առարկաները ձգվում են:

Նման անմիջական փորձը արեց Քավենդիշ (Հենրի Քավենդիշ (1731-1810) - անգլիացի ֆիզիկոս և քիմիկոս)օգտագործելով նկարում ներկայացված սարքը: Գաղափարն այն էր, որ երկու գնդիկներով գավազան կախեն շատ բարակ կվարցային թելից, իսկ հետո կողքից երկու խոշոր կապարե գնդիկներ տանեն դեպի իրենց։ Գնդիկների ձգողականությունը թեթևակի կպտտեցնի թելը, քանի որ սովորական առարկաների միջև ձգողական ուժերը շատ թույլ են: Նման սարքի օգնությամբ Քավենդիշը կարողացել է ուղղակիորեն չափել երկու զանգվածների ուժը, հեռավորությունը և մեծությունը և այդպիսով որոշել. գրավիտացիոն հաստատուն Գ.

Տիեզերքում գրավիտացիոն դաշտը բնութագրող G գրավիտացիոն հաստատունի եզակի հայտնաբերումը հնարավորություն տվեց որոշել Երկրի, Արեգակի և այլ երկնային մարմինների զանգվածը։ Ուստի Քավենդիշն իր փորձն անվանեց «Երկիրը կշռելու»։

Հետաքրքիր է, որ ֆիզիկայի տարբեր օրենքներն ունեն որոշ ընդհանուր հատկանիշներ: Անդրադառնանք էլեկտրականության օրենքներին (Կուլոնի ուժ): Էլեկտրական ուժերը նույնպես հակադարձ համեմատական ​​են հեռավորության քառակուսին, բայց լիցքերի միջև, և ակամա առաջանում է այն միտքը, որ այս օրինաչափության մեջ թաքնված է խորը իմաստ։ Մինչ այժմ ոչ ոք չի կարողացել պատկերացնել գրավիտացիան և էլեկտրականությունը որպես երկու տարբեր դրսեւորումներնույն սուբյեկտը:

Այստեղ ուժը նույնպես հակադարձ է տարբերվում՝ կախված հեռավորության քառակուսուց, սակայն էլեկտրական և գրավիտացիոն ուժերի մեծության տարբերությունը ապշեցուցիչ է։ Փորձում է տեղադրել ընդհանուր բնույթձգողականությունը և էլեկտրականությունը, մենք հայտնաբերում ենք էլեկտրական ուժերի այնպիսի գերակայություն ձգողականության ուժերի նկատմամբ, որ դժվար է հավատալ, որ երկուսն էլ ունեն նույն աղբյուրը: Ինչպե՞ս կարող ես ասել, որ մեկն ավելի հզոր է, քան մյուսը: Ի վերջո, ամեն ինչ կախված է նրանից, թե ինչ զանգված է և ինչ լիցք: Երբ քննարկում եք, թե որքան ուժեղ է ձգողականությունը, դուք իրավունք չունեք ասելու. «Եկեք վերցնենք այս չափի զանգվածը», քանի որ դուք ինքներդ եք ընտրում այն: Բայց եթե վերցնենք այն, ինչ Բնությունն ինքն է առաջարկում մեզ (նրա սեփական թվերն ու չափումները, որոնք կապ չունեն մեր սանտիմետրերի, տարիների, մեր չափումների հետ), ապա մենք կկարողանանք համեմատել: Մենք վերցնում ենք տարրական լիցքավորված մասնիկ, օրինակ՝ էլեկտրոն: Երկու տարրական մասնիկներ, երկու էլեկտրոններ էլեկտրական լիցքի շնորհիվ իրար ետ են մղում իրենց միջև եղած հեռավորության քառակուսուն հակադարձ համեմատական ​​ուժով և ձգողականության պատճառով կրկին դեպի միմյանց ձգվում են հեռավորության քառակուսուն հակադարձ համեմատական ​​ուժով։

Հարց. Որքա՞ն է գրավիտացիոն ուժի հարաբերակցությունը էլեկտրական ուժին: Ձգողականությունը վերաբերում է էլեկտրական վանմանը, ինչպես 42 զրո ունեցող թվին: Սա խորը տարակուսանք է առաջացնում։ Որտեղի՞ց կարող էր գալ այսքան մեծ թիվ։

Այս հսկայական գործակիցը մարդիկ փնտրում են բնական այլ երեւույթների մեջ։ Նրանք անցնում են բոլոր տեսակի միջով մեծ թվերիսկ եթե պետք է մեծ թվով, ինչու չվերցնենք, ասենք, Տիեզերքի տրամագծի հարաբերությունը պրոտոնի տրամագծին - զարմանալիորեն սա նույնպես 42 զրո ունեցող թիվ է։ Եվ այսպես ասում են. միգուցե այս գործակիցը հավասար է պրոտոնի տրամագծի և Տիեզերքի տրամագծի հարաբերությանը։ Սա հետաքրքիր գաղափար է, բայց քանի որ Տիեզերքն աստիճանաբար ընդլայնվում է, գրավիտացիոն հաստատունը նույնպես պետք է փոխվի: Չնայած այս վարկածը դեռ չի հերքվել, մենք դրա օգտին ոչ մի ապացույց չունենք։ Ընդհակառակը, որոշ ապացույցներ ցույց են տալիս, որ գրավիտացիոն հաստատունն այս կերպ չի փոխվել։ Այս հսկայական թիվը մինչ օրս մնում է առեղծված:

Էյնշտեյնը ստիպված էր փոփոխել ձգողության օրենքները՝ հարաբերականության սկզբունքներին համապատասխան։ Այս սկզբունքներից առաջինը նշում է, որ x հեռավորությունը չի կարող ակնթարթորեն հաղթահարել, մինչդեռ Նյուտոնի տեսության համաձայն՝ ուժերը գործում են ակնթարթորեն։ Էյնշտեյնը ստիպված էր փոխել Նյուտոնի օրենքները։ Այս փոփոխություններն ու պարզաբանումները շատ փոքր են։ Դրանցից մեկն էլ սա է. քանի որ լույսը էներգիա ունի, էներգիան համարժեք է զանգվածին, և բոլոր զանգվածները ձգվում են, լույսը նույնպես ձգվում է և, հետևաբար, Արեգակի կողքով անցնելով, պետք է շեղվի։ Ահա թե ինչպես է դա տեղի ունենում իրականում. Ծանրության ուժը նույնպես փոքր-ինչ փոփոխված է Էյնշտեյնի տեսության մեջ։ Բայց ձգողականության օրենքի այս աննշան փոփոխությունը բավական է բացատրելու Մերկուրիի շարժման ակնհայտ անկանոնությունները:

Միկրոաշխարհում ֆիզիկական երևույթները ենթարկվում են տարբեր օրենքների, քան աշխարհում տեղի ունեցող երևույթները մեծ մասշտաբով: Հարց է առաջանում՝ ինչպե՞ս է իրեն դրսևորվում գրավիտացիան փոքր մասշտաբների աշխարհում։ Դրան կպատասխանի ձգողականության քվանտային տեսությունը։ Բայց քվանտային տեսությունձգողականություն դեռ չկա. Մարդիկ դեռ այնքան էլ հաջող չեն ստեղծել ձգողականության տեսություն, որը լիովին համապատասխանում է քվանտային մեխանիկական սկզբունքներին և անորոշության սկզբունքին:

PostScience-ը ջնջում է գիտական ​​առասպելները և բացատրում տարածված սխալ պատկերացումները: Մենք խնդրեցինք մեր փորձագետներին խոսել գրավիտացիայի մասին՝ այն ուժի մասին, որն առաջացնում է բոլոր առարկաների անկումը Երկիր, և միակ հիմնարար ուժի մասին, որն ուղղակիորեն ներառում է մեզ հայտնի բոլոր մասնիկները:

Երկրի արհեստական ​​արբանյակները ընդմիշտ կպտտվեն նրա շուրջը

Սա ճիշտ է, բայց մասամբ:Դա կախված է ուղեծրից: Ցածր ուղեծրերում արբանյակները հավերժ չեն պտտվում Երկրի շուրջը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ բացի ձգողականությունից, կան նաև այլ գործոններ։ Այսինքն, եթե մենք, ասենք, ունենայինք միայն Երկիրը և արբանյակը արձակեինք նրա ուղեծիր, այն շատ երկար կթռվեր։ Այն հավերժ չի թռչի, քանի որ կան տարբեր անհանգստացնող գործոններ, որոնք կարող են նրան դուրս գցել ուղեծրից։ Սա առաջին հերթին արգելակում է մթնոլորտում, այսինքն՝ դրանք ոչ գրավիտացիոն գործոններ են։ Այսպիսով, այս առասպելի կապը գրավիտացիայի հետ ակնհայտ չէ։

Եթե ​​արբանյակը պտտվի Երկրից մինչև հազար կիլոմետր բարձրության վրա, ապա մթնոլորտում արգելակումը ազդեցություն կունենա: Ավելի բարձր ուղեծրերում սկսում են գործել այլ գրավիտացիոն գործոններ՝ Լուսնի և այլ մոլորակների գրավչությունը: Եթե ​​արբանյակը մնա անվերահսկելի Երկրի շուրջ ուղեծրում, նրա ուղեծիրը մեծ ժամանակային ընդմիջումներով կզարգանա քաոսային կերպով՝ պայմանավորված այն հանգամանքով, որ Երկիրը միակ գրավիչ մարմինը չէ: Ես վստահ չեմ, որ այս քաոսային էվոլյուցիան անպայման կհանգեցնի արբանյակի Երկրի վրա ընկնելուն. այն կարող է թռչել կամ տեղափոխվել մեկ այլ ուղեծիր: Այսինքն՝ կարող է հավերժ թռչել, բայց ոչ նույն ուղեծրով։

Տիեզերքում ձգողականություն չկա

Սա ճիշտ չէ։Երբեմն թվում է, որ քանի որ ISS-ի տիեզերագնացները գտնվում են անկշռության վիճակում, ապա Երկրի ձգողականությունը չի ազդում նրանց վրա: Սա սխալ է։ Ընդ որում, այնտեղ գրեթե նույնն է, ինչ Երկրի վրա։

Փաստորեն, երկու մարմինների միջև ձգողականության ուժն ուղիղ համեմատական ​​է նրանց զանգվածների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև եղած հեռավորությանը։ ISS ուղեծրի բարձրությունը մոտավորապես 10%-ով մեծ է Երկրի շառավղից: Հետևաբար, այնտեղ ներգրավման ուժը մի փոքր ավելի քիչ է։ Այնուամենայնիվ, տիեզերագնացները զգում են անկշիռ վիճակ, քանի որ նրանք կարծես անընդհատ ընկնում են Երկիր, բայց կարոտում են:

Դուք կարող եք պատկերացնել նման պատկեր. Եկեք 400 կիլոմետր բարձրությամբ աշտարակ կառուցենք (անկախ նրանից, որ հիմա այդպիսի նյութեր չկան այն պատրաստելու համար)։ Եկեք մի աթոռ դնենք վերևում և նստենք դրա վրա: ISS-ը թռչում է անցյալով, ինչը նշանակում է, որ մենք շատ, շատ մոտ ենք: Մենք նստում ենք աթոռի վրա և «կշռում» (թեև Երկրի մակերևույթի վրա մեր քաշի համեմատ մենք ավելի թեթև ենք, բայց մեզ անհրաժեշտ է տիեզերական կոստյում հագնել, այնպես որ դա փոխհատուցում է մեր «քաշի կորուստը»), իսկ ISS-ում տիեզերագնացները լողում են անկշռության մեջ. Բայց մենք նույն գրավիտացիոն պոտենցիալում ենք։

Ձգողականության ժամանակակից տեսությունները երկրաչափական են: Այսինքն՝ զանգվածային մարմինները աղավաղում են իրենց շուրջը տարածություն-ժամանակը։ Որքան մոտ ենք ձգող մարմնին, այնքան մեծ է աղավաղումը: Այն, թե ինչպես եք դուք շարժվում կոր տարածության միջով, այլևս այնքան էլ կարևոր չէ: Այն մնում է կոր, այսինքն՝ ձգողականությունը չի վերացել։

Մոլորակների շքերթը կարող է «նվազեցնել գրավիտացիան» Երկրի վրա

Սա ճիշտ չէ։Մոլորակային շքերթներն այն պահերն են, երբ բոլոր մոլորակները շղթայով շարվում են դեպի Արեգակը, և նրանց գրավիտացիոն ուժերը թվաբանորեն գումարվում են: Իհարկե, բոլոր մոլորակները երբեք չեն հավաքվի մեկ ուղիղ գծի վրա, բայց եթե մենք սահմանափակվենք այն պահանջով, որ բոլոր ութ մոլորակները հավաքվեն հելիոկենտրոն հատվածում 90°-ից ոչ ավելի բացման անկյունով, ապա երբեմն նման «մեծ» շքերթներ են տեղի ունենում։ - միջինը 120 տարին մեկ անգամ:

Արդյո՞ք մոլորակների համատեղ ազդեցությունը կարող է փոխել ձգողականությունը Երկրի վրա: Ֆիզիկայի սիրահարները գիտեն, որ ձգողականության ուժը փոխվում է մարմնի զանգվածին ուղիղ համեմատական ​​և հակադարձ համեմատական ​​նրանից հեռավորության քառակուսուն (M/R2): Երկրի վրա ամենամեծ գրավիտացիոն ազդեցությունը գործում է (այն շատ զանգվածային չէ, բայց մոտ է) և (դա շատ զանգվածային է): Պարզ հաշվարկը ցույց է տալիս, որ մեր գրավչությունը դեպի Վեներա, նույնիսկ մեր ամենամոտ մոտեցման դեպքում, 50 միլիոն անգամ ավելի թույլ է, քան մեր ձգողականությունը դեպի Երկիր; Յուպիտերի համար այս հարաբերակցությունը 30 միլիոն է, այսինքն, եթե ձեր քաշը մոտ 70 կգ է, ապա Վեներան և Յուպիտերը ձեզ մոտ 1 միլիգրամ ուժով են քաշում: Մոլորակների շքերթի ժամանակ նրանք ձգում են տարբեր ուղղություններով՝ գործնականում փոխհատուցելով միմյանց ազդեցությունը։

Բայց սա դեռ ամենը չէ: Սովորաբար Երկրի ձգողականություն ասելով նկատի ունենք ոչ թե դեպի մոլորակի ձգող ուժը, այլ մեր քաշը։

Եվ դա նաև կախված է նրանից, թե ինչպես ենք մենք շարժվում: Օրինակ, տիեզերագնացները ISS-ի և ես և դու գրավվում ենք Երկրի կողմից գրեթե հավասարապես, բայց նրանք այնտեղ անկշռություն ունեն, քանի որ նրանք գտնվում են ազատ անկման վիճակում, և մենք հանգստանում ենք Երկրի դեմ: Իսկ մյուս մոլորակների հետ կապված մենք բոլորս մեզ պահում ենք ISS-ի անձնակազմի պես. Երկրի հետ միասին մենք ազատորեն «ընկնում ենք» շրջակա մոլորակներից յուրաքանչյուրի վրա: Հետեւաբար, մենք նույնիսկ չենք զգում վերը նշված միլիգրամը։

Բայց դեռ որոշակի ազդեցություն կա: Փաստն այն է, որ մենք, ապրելով Երկրի մակերեսին, և հենց Երկիրը, եթե նկատի ունենք նրա կենտրոնը, գտնվում են մեզ ձգող մոլորակներից տարբեր հեռավորությունների վրա։ Այս տարբերությունը ավելի մեծ չէ, քան Երկրի չափը, բայց երբեմն դա տարբերություն է դնում: Հենց դրա պատճառով է, որ օվկիանոսներում մակընթացություններ են առաջանում Լուսնի և Արեգակի գրավչության ազդեցությամբ։ Բայց եթե հաշվի առնենք մարդկանց և մոլորակների նկատմամբ գրավչությունը, ապա այս մակընթացային էֆեկտը աներևակայելի թույլ է (տասնյակ հազարավոր անգամ ավելի թույլ, քան մոլորակների ուղղակի ձգումը) և յուրաքանչյուրիս համար կազմում է գրամի մեկ միլիոներորդ մասը: - գործնականում զրո:

Վլադիմիր Սուրդին

ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների թեկնածու, անվան պետական ​​աստղագիտական ​​ինստիտուտի ավագ գիտաշխատող։ P.K. Sternberg Մոսկվայի պետական ​​համալսարան

Սև անցքին մոտեցող մարմինը կպոկվի

Սա ճիշտ չէ։Երբ մոտենում եք, ձգողականության և մակընթացության ուժերը մեծանում են: Բայց մակընթացային ուժերը պարտադիր չէ, որ չափազանց ուժեղ են դառնում, երբ օբյեկտը մոտենում է իրադարձությունների հորիզոնին:

Մակընթացային ուժերը կախված են մակընթացություն առաջացնող մարմնի զանգվածից, դրան հեռավորությունից և այն օբյեկտի չափից, որում առաջացել է ալիքը։ Կարևոր է, որ հեռավորությունը հաշվարկվի մինչև մարմնի կենտրոնը, այլ ոչ թե մակերեսը: Այսպիսով, մակընթացային ուժերը սև խոռոչի հորիզոնում միշտ վերջավոր են:

Սև խոռոչի չափը ուղիղ համեմատական ​​է նրա զանգվածին։ Այսպիսով, եթե վերցնենք ինչ-որ առարկա և գցենք այն տարբեր սև անցքերի մեջ, ապա մակընթացային ուժերը կախված կլինեն միայն սև խոռոչի զանգվածից: Ավելին, որքան մեծ է զանգվածը, այնքան թույլ է ալիքը հորիզոնում:

Գրավիտացիոն ուժն այն ուժն է, որով միմյանցից որոշակի հեռավորության վրա գտնվող որոշակի զանգվածի մարմինները ձգվում են միմյանց:

Անգլիացի գիտնական Իսահակ Նյուտոնը հայտնաբերեց համընդհանուր ձգողության օրենքը 1867 թ. Սա մեկն է հիմնարար օրենքներմեխանիկա. Այս օրենքի էությունը հետևյալն է.Ցանկացած երկու նյութական մասնիկներ ձգվում են միմյանց նկատմամբ իրենց զանգվածների արտադրյալին ուղիղ համեմատական ​​ուժով և նրանց միջև հեռավորության քառակուսու հետ հակադարձ համեմատական ​​ուժով։

Ձգողության ուժն առաջին ուժն է, որ զգացել է մարդը։ Սա այն ուժն է, որով Երկիրը գործում է իր մակերեսի վրա գտնվող բոլոր մարմինների վրա: Եվ ցանկացած մարդ այդ ուժը զգում է որպես սեփական քաշ։

Ձգողության օրենքը

Լեգենդ կա, որ Նյուտոնը բոլորովին պատահաբար հայտնաբերել է համընդհանուր ձգողության օրենքը՝ երեկոյան զբոսնելիս ծնողների պարտեզում։ Ստեղծագործող մարդիկանընդհատ որոնումների մեջ են, և գիտական ​​բացահայտումներ- սա ակնթարթային պատկերացում չէ, այլ երկարատև մտավոր աշխատանքի պտուղ: Նստած խնձորի ծառի տակ՝ Նյուտոնը մեկ այլ միտք էր մտածում, և հանկարծ նրա գլխին խնձոր ընկավ։ Նյուտոնը հասկացավ, որ խնձորն ընկել է Երկրի գրավիտացիոն ուժի արդյունքում։ «Բայց ինչու Լուսինը չի ընկնում Երկրի վրա: - մտածեց նա։ «Սա նշանակում է, որ դրա վրա գործում է ինչ-որ այլ ուժ, որը նրան պահում է ուղեծրում»: Այսպես է հայտնի համընդհանուր ձգողության օրենքը.

Գիտնականները, ովքեր նախկինում ուսումնասիրել էին երկնային մարմինների պտույտը, կարծում էին, որ երկնային մարմինները ենթարկվում են բոլորովին այլ օրենքների։ Այսինքն՝ ենթադրվում էր, որ Երկրի մակերևույթի և տիեզերքում ձգողականության բոլորովին այլ օրենքներ կան։

Նյուտոնը միավորել է ձգողականության այս առաջարկված տեսակները: Վերլուծելով մոլորակների շարժումը նկարագրող Կեպլերի օրենքները՝ նա եկել է այն եզրակացության, որ ձգողական ուժն առաջանում է ցանկացած մարմինների միջև։ Այսինքն՝ և՛ պարտեզում ընկած խնձորի, և՛ տիեզերքում գտնվող մոլորակների վրա գործում են ուժեր, որոնք ենթարկվում են նույն օրենքին՝ համընդհանուր ձգողության օրենքին:

Նյուտոնը հաստատեց, որ Կեպլերի օրենքները կիրառվում են միայն այն դեպքում, եթե մոլորակների միջև կա ձգողական ուժ։ Եվ այս ուժը ուղիղ համեմատական ​​է մոլորակների զանգվածներին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև եղած հեռավորության քառակուսուն։

Ներգրավման ուժը հաշվարկվում է բանաձևով F=G մ 1 մ 2 / ռ 2

մ 1 - առաջին մարմնի զանգվածը;

մ 2- երկրորդ մարմնի զանգվածը;

r - մարմինների միջև հեռավորությունը;

Գ – համաչափության գործակից, որը կոչվում է գրավիտացիոն հաստատունկամ համընդհանուր ձգողության հաստատուն.

Դրա արժեքը որոշվել է փորձարարական եղանակով։ Գ= 6,67 10 -11 Նմ 2 / կգ 2

Եթե ​​երկու նյութական կետերմիավոր զանգվածին հավասար զանգվածով գտնվում են հեռավորության վրա մեկին հավասարհեռավորությունը, ապա ձգում են հավասար ուժովԳ.

Ներգրավման ուժերը գրավիտացիոն ուժեր են: Նրանք նաև կոչվում են գրավիտացիոն ուժեր. Նրանք ենթակա են համընդհանուր ձգողության օրենքին և հայտնվում են ամենուր, քանի որ բոլոր մարմիններն ունեն զանգված։

Ձգողականություն

Երկրի մակերևույթին մոտ ձգողական ուժը այն ուժն է, որով բոլոր մարմինները ձգվում են դեպի Երկիր: Նրան կանչում են ձգողականություն. Այն համարվում է հաստատուն, եթե մարմնի հեռավորությունը Երկրի մակերեւույթից փոքր է Երկրի շառավիղի համեմատ։

Քանի որ ձգողականությունը, որը գրավիտացիոն ուժն է, կախված է մոլորակի զանգվածից և շառավղից, ուրեմն տարբեր մոլորակներդա այլ կերպ կլինի: Քանի որ Լուսնի շառավիղը փոքր է Երկրի շառավղից, Լուսնի վրա ձգողության ուժը 6 անգամ փոքր է, քան Երկրի վրա։ Յուպիտերի վրա, ընդհակառակը, ձգողության ուժը 2,4 անգամ ավելի մեծ է, քան Երկրի վրա ձգողական ուժը։ Բայց մարմնի քաշը մնում է հաստատուն, անկախ նրանից, թե որտեղ է այն չափվում:

Շատերը շփոթում են քաշի և ձգողականության իմաստը՝ կարծելով, որ ձգողականությունը միշտ հավասար է քաշին: Բայց դա ճիշտ չէ:

Այն ուժը, որով մարմինը սեղմում է հենարանի վրա կամ ձգում է կախոցը, քաշն է։ Եթե ​​հանեք հենարանը կամ կախոցը, ապա մարմինը կսկսի ընկնել ազատ անկման արագացմամբ՝ ձգողականության ազդեցության տակ։ Ձգողության ուժը համաչափ է մարմնի զանգվածին։ Այն հաշվարկվում է բանաձևովՖ= մ է , Որտեղ մ- մարմնի քաշը, g –ձգողության արագացում.

Մարմնի քաշը կարող է փոխվել և երբեմն ընդհանրապես անհետանալ: Պատկերացնենք, որ վերելակում ենք վերևի հարկում։ Վերելակը արժե այն: Այս պահին մեր P կշիռը և F ծանրության ուժը, որով Երկիրը ձգում է մեզ, հավասար են։ Բայց հենց որ վերելակը սկսեց արագացումով շարժվել դեպի ներքև Ա , քաշն ու ձգողականությունը այլևս հավասար չեն։ Նյուտոնի երկրորդ օրենքի համաձայնմգ+ P = ma. Р = մ գ -մա.

Բանաձևից պարզ է դառնում, որ մեր քաշը նվազել է, երբ մենք շարժվում էինք ներքև:

Այն պահին, երբ վերելակը բարձրացրեց արագությունը և սկսեց շարժվել առանց արագացման, նորից մեր քաշը հավասար ուժիձգողականություն. Իսկ երբ վերելակը սկսեց դանդաղել, արագացումը Ադարձել է բացասական, և քաշն աճել է: Սկսվում է գերբեռնվածություն:

Իսկ եթե մարմինն ազատ անկման արագացմամբ շարժվի դեպի ներքև, ապա քաշն ամբողջությամբ կզրոյանա։

ժամը ա=է Ռ=մգ-մա= մգ - մգ=0

Սա անկշռության վիճակ է։

Այսպիսով, առանց բացառության, Տիեզերքի բոլոր նյութական մարմինները ենթարկվում են համընդհանուր ձգողության օրենքին: Եվ Արեգակի շուրջը գտնվող մոլորակները և Երկրի մակերեսին մոտ գտնվող բոլոր մարմինները: