Το φαινόμενο της βαρύτητας είναι ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας. Δύο σώματα δρουν μεταξύ τους με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους και ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους.
Μαθηματικά, μπορούμε να εκφράσουμε αυτόν τον μεγάλο νόμο με τον τύπο
Η βαρύτητα δρα σε τεράστιες αποστάσεις στο σύμπαν. Αλλά ο Νεύτωνας υποστήριξε ότι όλα τα αντικείμενα έλκονται αμοιβαία. Είναι αλήθεια ότι οποιαδήποτε δύο αντικείμενα ελκύουν το ένα το άλλο; Φανταστείτε, είναι γνωστό ότι η Γη σας ελκύει καθισμένοι σε μια καρέκλα. Αλλά έχετε σκεφτεί ποτέ το γεγονός ότι ένας υπολογιστής και ένα ποντίκι ελκύονται μεταξύ τους; Ή ένα μολύβι και στυλό στο τραπέζι; Σε αυτή την περίπτωση, αντικαθιστούμε τη μάζα του στυλό, τη μάζα του μολυβιού στον τύπο, διαιρούμε με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους, λαμβάνοντας υπόψη τη σταθερά της βαρύτητας, λαμβάνουμε τη δύναμη της αμοιβαίας έλξης τους. Όμως, θα βγει τόσο μικρό (λόγω των μικρών μαζών του στυλό και του μολυβιού) που δεν νιώθουμε την παρουσία του. Ένα άλλο πράγμα είναι όταν πρόκειται για τη Γη και μια καρέκλα, ή τον Ήλιο και τη Γη. Οι μάζες είναι σημαντικές, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε ήδη να αξιολογήσουμε την επίδραση της δύναμης.
Ας σκεφτούμε την επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης. Αυτή είναι η λειτουργία του νόμου της έλξης. Υπό τη δράση μιας δύναμης, το σώμα αλλάζει ταχύτητα όσο πιο αργή, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα. Ως αποτέλεσμα, όλα τα σώματα πέφτουν στη Γη με την ίδια επιτάχυνση.
Ποια είναι η αιτία αυτής της αόρατης μοναδικής δύναμης; Μέχρι σήμερα είναι γνωστή και αποδεδειγμένη η ύπαρξη βαρυτικού πεδίου. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τη φύση του βαρυτικού πεδίου στο πρόσθετο υλικό για το θέμα.
Σκεφτείτε τι είναι η βαρύτητα. Από που είναι? Τι αντιπροσωπεύει; Τελικά, δεν μπορεί ο πλανήτης να κοιτάζει τον Ήλιο, να βλέπει πόσο απομακρύνεται, να υπολογίζει το αντίστροφο τετράγωνο της απόστασης σύμφωνα με αυτόν τον νόμο;
Διεύθυνση βαρύτητας
Υπάρχουν δύο σώματα, ας πούμε το σώμα Α και Β. Το σώμα Α έλκει το σώμα Β. Η δύναμη με την οποία δρα το σώμα Α αρχίζει από το σώμα Β και κατευθύνεται προς το σώμα Α. Δηλαδή «παίρνει» το σώμα Β και το τραβάει προς το μέρος του. . Το σώμα Β «κάνει» το ίδιο πράγμα με το σώμα Α.
Κάθε σώμα έλκεται από τη Γη. Η γη «παίρνει» το σώμα και το τραβάει προς το κέντρο του. Επομένως, αυτή η δύναμη θα κατευθύνεται πάντα κατακόρυφα προς τα κάτω, και εφαρμόζεται από το κέντρο βάρους του σώματος, ονομάζεται βαρύτητα.
Το κύριο πράγμα που πρέπει να θυμάστε
1) Νόμος και τύπος.
2) Διεύθυνση βαρύτητας
Μερικές μέθοδοι γεωλογικής εξερεύνησης, πρόβλεψης παλίρροιας και, πιο πρόσφατα, υπολογισμού της κίνησης τεχνητών δορυφόρων και διαπλανητικών σταθμών. Πρώιμος υπολογισμός της θέσης των πλανητών.
Μπορούμε να οργανώσουμε μόνοι μας ένα τέτοιο πείραμα και να μην μαντέψουμε αν έλκονται πλανήτες, αντικείμενα;
Μια τέτοια άμεση εμπειρία έγινε Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - Άγγλος φυσικός και χημικός)χρησιμοποιώντας τη συσκευή που φαίνεται στην εικόνα. Η ιδέα ήταν να κρεμάσουμε μια ράβδο με δύο μπάλες σε μια πολύ λεπτή κλωστή χαλαζία και στη συνέχεια να φέρουμε δύο μεγάλες μολύβδινες μπάλες στο πλάι τους. Η έλξη των σφαιρών θα στρίψει το νήμα ελαφρώς - ελαφρώς, επειδή οι δυνάμεις έλξης μεταξύ των συνηθισμένων αντικειμένων είναι πολύ αδύναμες. Με τη βοήθεια ενός τέτοιου οργάνου, ο Cavendish μπόρεσε να μετρήσει άμεσα τη δύναμη, την απόσταση και το μέγεθος και των δύο μαζών και, επομένως, να προσδιορίσει βαρυτική σταθερά G.
Η μοναδική ανακάλυψη της βαρυτικής σταθεράς G, που χαρακτηρίζει το βαρυτικό πεδίο στο διάστημα, κατέστησε δυνατό τον προσδιορισμό της μάζας της Γης, του Ήλιου και άλλων ουράνιων σωμάτων. Ως εκ τούτου, ο Κάβεντις ονόμασε την εμπειρία του «ζυγίζοντας τη Γη».
Είναι ενδιαφέρον ότι οι διάφοροι νόμοι της φυσικής έχουν κάποια κοινά χαρακτηριστικά. Ας στραφούμε στους νόμους του ηλεκτρισμού (δύναμη Coulomb). Οι ηλεκτρικές δυνάμεις είναι επίσης αντιστρόφως ανάλογες με το τετράγωνο της απόστασης, αλλά ήδη μεταξύ των φορτίων, και ακούσια προκύπτει η σκέψη ότι αυτό το σχέδιο έχει βαθύ νόημα. Μέχρι τώρα, κανείς δεν μπόρεσε να παρουσιάσει τη βαρύτητα και τον ηλεκτρισμό ως δύο διαφορετικές εκδηλώσεις της ίδιας ουσίας.
Η δύναμη εδώ ποικίλλει επίσης αντιστρόφως με το τετράγωνο της απόστασης, αλλά η διαφορά στο μέγεθος των ηλεκτρικών δυνάμεων και των βαρυτικών δυνάμεων είναι εντυπωσιακή. Προσπαθώντας να καθορίσουμε την κοινή φύση της βαρύτητας και του ηλεκτρισμού, βρίσκουμε μια τέτοια υπεροχή των ηλεκτρικών δυνάμεων έναντι των βαρυτικών δυνάμεων που είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι και οι δύο έχουν την ίδια πηγή. Πώς μπορείς να πεις ότι το ένα είναι πιο δυνατό από το άλλο; Εξάλλου, όλα εξαρτώνται από το ποια είναι η μάζα και ποιο το φορτίο. Διαφωνώντας για το πόσο ισχυρή δρα η βαρύτητα, δεν έχετε δικαίωμα να πείτε: «Ας πάρουμε μια μάζα τέτοιου μεγέθους», γιατί την επιλέγετε μόνοι σας. Αν όμως πάρουμε αυτά που μας προσφέρει η ίδια η Φύση (τους δικούς της αριθμούς και μέτρα, που δεν έχουν καμία σχέση με τις ίντσες, τα χρόνια, τα μέτρα μας), τότε μπορούμε να συγκρίνουμε. Θα πάρουμε ένα στοιχειώδες φορτισμένο σωματίδιο, όπως, για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόνιο. Δύο στοιχειώδη σωματίδια, δύο ηλεκτρόνια, λόγω του ηλεκτρικού φορτίου απωθούνται μεταξύ τους με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους και λόγω της βαρύτητας έλκονται μεταξύ τους και πάλι με δύναμη αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου του απόσταση.
Ερώτηση: Ποιος είναι ο λόγος της βαρυτικής δύναμης προς την ηλεκτρική δύναμη; Η βαρύτητα σχετίζεται με την ηλεκτρική απώθηση καθώς το ένα σχετίζεται με έναν αριθμό με 42 μηδενικά. Αυτό είναι βαθιά μπερδεμένο. Από πού θα μπορούσε να προέρχεται ένας τόσο τεράστιος αριθμός;
Οι άνθρωποι αναζητούν αυτόν τον τεράστιο παράγοντα σε άλλα φυσικά φαινόμενα. Περνούν από κάθε λογής μεγάλους αριθμούς, και αν θέλετε έναν μεγάλο αριθμό, γιατί να μην πάρετε, ας πούμε, την αναλογία της διαμέτρου του σύμπαντος προς τη διάμετρο ενός πρωτονίου - παραδόξως, αυτός είναι επίσης ένας αριθμός με 42 μηδενικά. Και λένε: μήπως αυτός ο συντελεστής είναι ίσος με τον λόγο της διαμέτρου του πρωτονίου προς τη διάμετρο του σύμπαντος; Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα σκέψη, αλλά καθώς το σύμπαν διαστέλλεται σταδιακά, η σταθερά της βαρύτητας πρέπει επίσης να αλλάξει. Αν και αυτή η υπόθεση δεν έχει ακόμη διαψευσθεί, δεν έχουμε κανένα στοιχείο υπέρ της. Αντίθετα, ορισμένα στοιχεία δείχνουν ότι η σταθερά της βαρύτητας δεν άλλαξε με αυτόν τον τρόπο. Αυτός ο τεράστιος αριθμός παραμένει μυστήριο μέχρι σήμερα.
Ο Αϊνστάιν έπρεπε να τροποποιήσει τους νόμους της βαρύτητας σύμφωνα με τις αρχές της σχετικότητας. Η πρώτη από αυτές τις αρχές λέει ότι η απόσταση x δεν μπορεί να ξεπεραστεί ακαριαία, ενώ σύμφωνα με τη θεωρία του Νεύτωνα, οι δυνάμεις δρουν ακαριαία. Ο Αϊνστάιν έπρεπε να αλλάξει τους νόμους του Νεύτωνα. Αυτές οι αλλαγές, οι βελτιώσεις είναι πολύ μικρές. Ένα από αυτά είναι το εξής: αφού το φως έχει ενέργεια, η ενέργεια είναι ισοδύναμη με τη μάζα, και όλες οι μάζες έλκονται, το φως έλκει επίσης και, επομένως, περνώντας από τον Ήλιο, πρέπει να εκτραπεί. Έτσι συμβαίνει στην πραγματικότητα. Η δύναμη της βαρύτητας είναι επίσης ελαφρώς τροποποιημένη στη θεωρία του Αϊνστάιν. Αλλά αυτή η πολύ μικρή αλλαγή στο νόμο της βαρύτητας είναι αρκετή για να εξηγήσει μερικές από τις εμφανείς ανωμαλίες στην κίνηση του Ερμή.
Τα φυσικά φαινόμενα στον μικρόκοσμο υπόκεινται σε άλλους νόμους από τα φαινόμενα στον κόσμο της μεγάλης κλίμακας. Τίθεται το ερώτημα: πώς εκδηλώνεται η βαρύτητα σε έναν κόσμο μικρών κλίμακων; Η κβαντική θεωρία της βαρύτητας θα απαντήσει. Αλλά δεν υπάρχει ακόμα κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Οι άνθρωποι δεν έχουν ακόμη πετύχει πολύ στη δημιουργία μιας θεωρίας της βαρύτητας που να είναι πλήρως σύμφωνη με τις αρχές της κβαντομηχανικής και με την αρχή της αβεβαιότητας.
