Βαρυτικές δυνάμεις: η έννοια και τα χαρακτηριστικά της εφαρμογής του τύπου για τον υπολογισμό τους

Οι δυνάμεις βαρύτητας είναι ένας από τους τέσσερις κύριους τύπους δυνάμεων που εκδηλώνονται με όλη τους την ποικιλομορφία μεταξύ διαφόρων σωμάτων τόσο στη Γη όσο και πέρα ​​από αυτήν. Εκτός από αυτά διακρίνονται επίσης ηλεκτρομαγνητικά, αδύναμα και πυρηνικά (ισχυρά). Πιθανώς, ήταν η ύπαρξή τους που η ανθρωπότητα συνειδητοποίησε εξαρχής. Περίπου από την πλευρά της Γης ήταν γνωστό από την αρχαιότητα. Ωστόσο, πέρασαν ολόκληροι αιώνες πριν ο άνθρωπος συνειδητοποιήσει ότι αυτού του είδους η αλληλεπίδραση δεν συμβαίνει μόνο μεταξύ της Γης και οποιουδήποτε σώματος, αλλά και μεταξύ διαφορετικών αντικειμένων. Ο πρώτος που κατάλαβε πώς λειτουργούν ήταν ο Άγγλος φυσικός I. Newton. Ήταν αυτός που έφερε το γνωστό πλέον

Τύπος βαρυτικής δύναμης

Ο Νεύτων αποφάσισε να αναλύσει τους νόμους με τους οποίους κινούνται οι πλανήτες στο σύστημα. Ως αποτέλεσμα, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η περιστροφή των ουράνιων σωμάτων γύρω από τον Ήλιο είναι δυνατή μόνο εάν ενεργούν βαρυτικές δυνάμεις μεταξύ αυτού και των ίδιων των πλανητών. Συνειδητοποιώντας ότι τα ουράνια σώματα διαφέρουν από άλλα αντικείμενα μόνο ως προς το μέγεθος και τη μάζα τους, ο επιστήμονας εξήγαγε τον ακόλουθο τύπο:

F \u003d f x (m 1 x m 2) / r 2, όπου:

  • m 1 , m 2 είναι οι μάζες δύο σωμάτων.
  • r είναι η απόσταση μεταξύ τους σε ευθεία γραμμή.
  • f είναι η σταθερά βαρύτητας, η τιμή της οποίας είναι 6,668 x 10 -8 cm 3 /g x sec 2.

Έτσι, μπορεί να υποστηριχθεί ότι οποιαδήποτε δύο αντικείμενα έλκονται μεταξύ τους. Το έργο της βαρυτικής δύναμης στο μέγεθός της είναι ευθέως ανάλογο με τις μάζες αυτών των σωμάτων και αντιστρόφως ανάλογο με την απόσταση μεταξύ τους, στο τετράγωνο.

Χαρακτηριστικά της εφαρμογής του τύπου

Με την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι η χρήση της μαθηματικής περιγραφής του νόμου της έλξης είναι αρκετά απλή. Ωστόσο, αν το καλοσκεφτείτε, αυτός ο τύπος έχει νόημα μόνο για δύο μάζες, οι διαστάσεις των οποίων είναι αμελητέες σε σύγκριση με την μεταξύ τους απόσταση. Και τόσο που μπορούν να ληφθούν για δύο βαθμούς. Τι γίνεται όμως όταν η απόσταση είναι συγκρίσιμη με το μέγεθος των σωμάτων και τα ίδια έχουν ακανόνιστο σχήμα; Χωρίστε τα σε μέρη, προσδιορίστε τις μεταξύ τους βαρυτικές δυνάμεις και υπολογίστε το προκύπτον; Εάν ναι, πόσοι βαθμοί πρέπει να ληφθούν για τον υπολογισμό; Όπως μπορείτε να δείτε, δεν είναι όλα τόσο απλά.
Και αν λάβουμε υπόψη (από τη σκοπιά των μαθηματικών) ότι το σημείο δεν έχει διαστάσεις, τότε μια τέτοια κατάσταση μοιάζει εντελώς απελπιστική. Ευτυχώς, οι επιστήμονες έχουν βρει έναν τρόπο να κάνουν υπολογισμούς σε αυτή την περίπτωση. Χρησιμοποιούν την ολοκληρωμένη συσκευή και η ουσία της μεθόδου είναι ότι το αντικείμενο χωρίζεται σε έναν άπειρο αριθμό μικρών κύβων, οι μάζες των οποίων συγκεντρώνονται στα κέντρα τους. Στη συνέχεια, συντάσσεται ένας τύπος για την εύρεση της προκύπτουσας δύναμης και εφαρμόζεται μια οριακή μετάβαση, μέσω της οποίας ο όγκος κάθε συστατικού στοιχείου μειώνεται σε ένα σημείο (μηδέν) και ο αριθμός τέτοιων στοιχείων τείνει στο άπειρο. Χάρη σε αυτή την προσέγγιση, προέκυψαν ορισμένα σημαντικά συμπεράσματα.

  1. Αν το σώμα είναι μια μπάλα (σφαίρα), της οποίας η πυκνότητα είναι ομοιόμορφη, τότε έλκει οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο προς τον εαυτό του σαν όλη του η μάζα να είναι συγκεντρωμένη στο κέντρο του. Επομένως, με κάποιο λάθος, αυτό το συμπέρασμα μπορεί να εφαρμοστεί στους πλανήτες.
  2. Όταν η πυκνότητα ενός αντικειμένου χαρακτηρίζεται από κεντρική σφαιρική συμμετρία, αλληλεπιδρά με άλλα αντικείμενα σαν να βρίσκεται ολόκληρη η μάζα του στο σημείο συμμετρίας. Έτσι, αν πάρουμε μια κούφια μπάλα (για παράδειγμα, ή πολλές μπάλες φωλιασμένες η μία στην άλλη (όπως οι κούκλες matryoshka), τότε θα προσελκύσουν άλλα σώματα με τον ίδιο τρόπο που θα έκανε ένα υλικό σημείο, έχοντας την κοινή τους μάζα και βρίσκονται στο κέντρο.


Σας άρεσε το άρθρο; Μοιράσου με φίλους!