Apgūstot skolas fizikas kursu, mehānikas sadaļā svarīga tēma ir universālās gravitācijas likums. Šajā rakstā mēs sīkāk aplūkosim, kas tas ir un ar kādu matemātisko formulu tas ir aprakstīts, kā arī sniegsim piemērus gravitācijas spēkam ikdienas cilvēka dzīvē un kosmiskā mērogā.
Kas atklāja gravitācijas likumu
Pirms sniedzam gravitācijas spēka piemērus, īsi aprakstīsim, kurš ir tā atklājējs.
Kopš seniem laikiem cilvēki ir novērojuši zvaigznes un planētas un zināja, ka tās pārvietojas pa noteiktām trajektorijām. Turklāt jebkurš cilvēks, kuram nebija īpašu zināšanu, saprata, ka, lai cik tālu un augstu mestu akmeni vai citu priekšmetu, tas vienmēr nokrita zemē. Bet neviens no cilvēkiem pat nenojauta, ka procesus uz Zemes un debess ķermeņiem kontrolē viens un tas pats dabas likums.
1687. gadā sers Īzaks Ņūtons publicēja zinātnisku darbu, kurā viņš pirmo reizi izklāstīja matemātiskoUniversālās gravitācijas likuma formulēšana. Protams, Ņūtons pats nenonāca pie šī formulējuma, ko viņš personīgi atzina. Viņš izmantoja dažas savu laikabiedru idejas (piemēram, apgrieztas proporcionalitātes esamība starp ķermeņu pievilkšanas spēka attāluma kvadrātā), kā arī uzkrāto eksperimentālo pieredzi par planētu trajektorijām (Keplera trīs likumi). Ņūtona ģēnijs izpaudās ar to, ka, izanalizējot visu pieejamo pieredzi, zinātnieks spēja to formulēt saskaņotas un praktiski pielietojamas teorijas veidā.
Gravitācijas formula
Universālās gravitācijas likumu var īsi formulēt šādi: starp visiem ķermeņiem Visumā ir pievilcīgs spēks, kas ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp to masas centriem un tieši proporcionāls reizinājumam. pašu ķermeņu masām. Diviem ķermeņiem ar masām m1 un m2, kas atrodas attālumā r viens no otra, pētāmais likums tiks rakstīts šādi:
F=Gm1m2/r2.
Šeit G ir gravitācijas konstante.
Pievilkšanās spēku var aprēķināt pēc šīs formulas visos gadījumos, ja attālumi starp ķermeņiem ir pietiekami lieli, salīdzinot ar to izmēriem. Citādi un arī spēcīgas gravitācijas apstākļos pie masīviem kosmosa objektiem (neitronu zvaigznēm, melnajiem caurumiem) jāizmanto Einšteina izstrādātā relativitātes teorija. Pēdējais uzskata, ka gravitācija ir laiktelpas izkropļojuma rezultāts. Ņūtona klasiskajā likumāgravitācija ir ķermeņu mijiedarbības rezultāts ar kādu enerģijas lauku, piemēram, elektrisko vai magnētisko lauku.
Gravitācijas izpausme: ikdienas dzīves piemēri
Pirmkārt, kā šādus piemērus mēs varam nosaukt jebkurus ķermeņus, kas krīt no noteikta augstuma. Piemēram, lapa vai slavenais ābols no koka, akmens krišana, lietus lāses, kalnu nogruvumi un zemes nogruvumi. Visos šajos gadījumos ķermeņi tiecas uz mūsu planētas centru.
Otrkārt, kad skolotājs lūdz skolēnus "minēt gravitācijas piemērus", viņiem arī jāatceras, ka visiem ķermeņiem ir svars. Kad telefons atrodas uz galda vai kad cilvēks tiek nosvērts uz svariem, šajos gadījumos ķermenis spiežas uz balsta. Ķermeņa svars ir spilgts piemērs gravitācijas spēka izpausmei, kas kopā ar atbalsta reakciju veido spēku pāri, kas līdzsvaro viens otru.
Ja formulu no iepriekšējās rindkopas izmanto zemes apstākļiem (aizstāt planētas masu un tās rādiusu), tad var iegūt šādu izteiksmi:
F=mg
Tas ir tas, ko izmanto gravitācijas problēmu risināšanā. Šeit g ir paātrinājums, kas dots visiem ķermeņiem neatkarīgi no to masas brīvā kritienā. Ja nebūtu gaisa pretestības, tad no viena augstuma vienā laikā nokristu smags akmens un viegla spalva.
Gravitācija Visumā
Ikviens zina, ka Zeme kopā ar citām planētām riņķo ap Sauli. Savukārt Saule, atrodoties iekšāViena no spirālveida galaktikas Piena Ceļa atzariem griežas kopā ar simtiem miljonu zvaigžņu ap savu centru. Arī pašas galaktikas tuvojas viena otrai tā sauktajās lokālās kopās. Ja mēs atgriežamies mērogā, tad mums vajadzētu atcerēties satelītus, kas griežas ap savām planētām, asteroīdus, kas nokrīt uz šīm planētām vai lido garām. Visus šos gadījumus var atcerēties, ja skolotājs jautā skolēniem: "Sniedziet gravitācijas spēka piemērus."
Ņemiet vērā, ka pēdējās desmitgadēs jautājums par galveno spēku kosmiskā mērogā ir ticis apšaubīts. Vietējā telpā tas neapšaubāmi ir gravitācijas spēks. Tomēr, ņemot vērā šo jautājumu galaktikas līmenī, parādās cits, vēl nezināms spēks, kas saistīts ar tumšo vielu. Pēdējais izpaužas kā pretgravitācija.
