El fenómeno de la gravedad es la ley de la gravitación universal. Dos cuerpos actúan uno sobre otro con una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa y directamente proporcional al producto de sus masas.
Matemáticamente, podemos expresar esta gran ley mediante la fórmula
La gravedad actúa sobre grandes distancias en el universo. Pero Newton argumentó que todos los objetos se atraen mutuamente. ¿Es cierto que dos objetos cualesquiera se atraen? Imagínate, se sabe que la Tierra te atrae sentado en una silla. Pero, ¿alguna vez has pensado en el hecho de que una computadora y un mouse se atraen? ¿O un lápiz y un bolígrafo sobre la mesa? En este caso, sustituimos la masa de la pluma, la masa del lápiz en la fórmula, dividimos por el cuadrado de la distancia entre ellos, teniendo en cuenta la constante gravitacional, obtenemos la fuerza de su atracción mutua. Pero, saldrá tan pequeño (debido a las pequeñas masas de la pluma y el lápiz) que no sentiremos su presencia. Otra cosa es cuando se trata de la Tierra y una silla, o del Sol y la Tierra. Las masas son significativas, lo que significa que ya podemos evaluar el efecto de la fuerza.
Pensemos en la aceleración de caída libre. Esta es la operación de la ley de la atracción. Bajo la acción de una fuerza, el cuerpo cambia de velocidad cuanto más lento, mayor es la masa. Como resultado, todos los cuerpos caen a la Tierra con la misma aceleración.
¿Cuál es la causa de este poder único e invisible? Hasta la fecha, se conoce y está probada la existencia de un campo gravitatorio. Puede obtener más información sobre la naturaleza del campo gravitatorio en el material adicional sobre el tema.
Piensa en lo que es la gravedad. ¿De dónde es? ¿Que representa? Después de todo, ¿no puede ser que el planeta mire al Sol, vea cuánto se aleja, calcule el inverso del cuadrado de la distancia de acuerdo con esta ley?
Dirección de la gravedad
Hay dos cuerpos, digamos cuerpo A y B. El cuerpo A atrae al cuerpo B. La fuerza con la que actúa el cuerpo A comienza sobre el cuerpo B y se dirige hacia el cuerpo A. Es decir, "toma" el cuerpo B y lo atrae hacia sí mismo. . El cuerpo B "hace" lo mismo con el cuerpo A.
Todo cuerpo es atraído por la Tierra. La tierra "toma" el cuerpo y lo atrae hacia su centro. Por tanto, esta fuerza siempre estará dirigida verticalmente hacia abajo, y se aplica desde el centro de gravedad del cuerpo, se llama gravedad.
Lo principal para recordar
1) Ley y fórmula;
2) Dirección de la gravedad
Algunos métodos de exploración geológica, predicción de mareas y, más recientemente, el cálculo del movimiento de satélites artificiales y estaciones interplanetarias. Cálculo temprano de la posición de los planetas.
¿Podemos organizar un experimento de este tipo nosotros mismos y no adivinar si los planetas, los objetos se atraen?
Una experiencia tan directa hecha Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - físico y químico inglés) utilizando el dispositivo que se muestra en la figura. La idea era colgar una varilla con dos bolas en un hilo de cuarzo muy fino y luego llevar dos bolas grandes de plomo a un lado de ellas. La atracción de las bolas torcerá el hilo ligeramente, ligeramente, porque las fuerzas de atracción entre los objetos ordinarios son muy débiles. Con la ayuda de tal instrumento, Cavendish pudo medir directamente la fuerza, la distancia y la magnitud de ambas masas y, por lo tanto, determinar constante gravitacional G.
El descubrimiento único de la constante gravitacional G, que caracteriza el campo gravitatorio en el espacio, permitió determinar la masa de la Tierra, el Sol y otros cuerpos celestes. Por lo tanto, Cavendish llamó a su experiencia "pesar la Tierra".
Curiosamente, las diversas leyes de la física tienen algunas características comunes. Pasemos a las leyes de la electricidad (fuerza de Coulomb). Las fuerzas eléctricas también son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia, pero ya entre las cargas, y surge involuntariamente el pensamiento de que este patrón tiene un significado profundo. Hasta ahora nadie ha sido capaz de presentar la gravedad y la electricidad como dos manifestaciones diferentes de una misma esencia.
La fuerza aquí también varía inversamente con el cuadrado de la distancia, pero la diferencia en la magnitud de las fuerzas eléctricas y las fuerzas gravitatorias es sorprendente. Al tratar de establecer la naturaleza común de la gravedad y la electricidad, encontramos tal superioridad de las fuerzas eléctricas sobre las fuerzas gravitatorias que es difícil creer que ambas tengan la misma fuente. ¿Cómo puedes decir que uno es más fuerte que el otro? Después de todo, todo depende de cuál es la masa y cuál es la carga. Discutiendo sobre qué tan fuerte actúa la gravedad, no tienes derecho a decir: "Tomemos una masa de tal y tal tamaño", porque la eliges tú mismo. Pero si tomamos lo que la Naturaleza misma nos ofrece (sus propios números y medidas, que nada tienen que ver con nuestras pulgadas, años, nuestras medidas), entonces podemos comparar. Tomaremos una partícula cargada elemental, como por ejemplo un electrón. Dos partículas elementales, dos electrones, debido a la carga eléctrica se repelen con una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa, y debido a la gravedad se atraen nuevamente con una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Pregunta: ¿Cuál es la relación entre la fuerza gravitacional y la fuerza eléctrica? La gravitación está relacionada con la repulsión eléctrica como el uno con un número de 42 ceros. Esto es profundamente desconcertante. ¿De dónde podría venir un número tan grande?
La gente está buscando este enorme factor en otros fenómenos naturales. Pasan por todo tipo de números grandes, y si quieres un número grande, ¿por qué no tomar, digamos, la relación entre el diámetro del universo y el diámetro de un protón? Sorprendentemente, este también es un número con 42 ceros. Y dicen: ¿tal vez este coeficiente sea igual a la relación entre el diámetro del protón y el diámetro del universo? Este es un pensamiento interesante, pero a medida que el universo se expande gradualmente, la constante de gravedad también debe cambiar. Aunque esta hipótesis aún no ha sido refutada, no tenemos ninguna evidencia a su favor. Por el contrario, alguna evidencia sugiere que la constante de gravedad no cambió de esta manera. Este enorme número sigue siendo un misterio hasta el día de hoy.
Einstein tuvo que modificar las leyes de la gravedad de acuerdo con los principios de la relatividad. El primero de estos principios dice que la distancia x no puede ser superada instantáneamente, mientras que según la teoría de Newton, las fuerzas actúan instantáneamente. Einstein tuvo que cambiar las leyes de Newton. Estos cambios, los refinamientos son muy pequeños. Una de ellas es esta: como la luz tiene energía, la energía es equivalente a la masa, y todas las masas se atraen, la luz también atrae y, por tanto, al pasar por el Sol, debe ser desviada. Así es como sucede en realidad. La fuerza de la gravedad también está ligeramente modificada en la teoría de Einstein. Pero este ligero cambio en la ley de la gravedad es suficiente para explicar algunas de las aparentes irregularidades en el movimiento de Mercurio.
Los fenómenos físicos en el microcosmos están sujetos a otras leyes que los fenómenos en el mundo de las grandes escalas. Surge la pregunta: ¿cómo se manifiesta la gravedad en un mundo de pequeñas escalas? La teoría cuántica de la gravedad la responderá. Pero todavía no existe una teoría cuántica de la gravedad. La gente aún no ha tenido mucho éxito en la creación de una teoría de la gravedad que sea totalmente consistente con los principios de la mecánica cuántica y con el principio de incertidumbre.
