Qu'est-ce que la gravité en termes simples. Qu'est-ce que la gravité ? Gravité et particules élémentaires

La force gravitationnelle est la force avec laquelle des corps d'une certaine masse situés à une certaine distance les uns des autres sont attirés les uns vers les autres.

Le scientifique anglais Isaac Newton a découvert la loi de la gravitation universelle en 1867. C'est l'une des lois fondamentales de la mécanique. L'essence de cette loi est la suivante :Deux particules matérielles quelconques sont attirées l'une vers l'autre avec une force directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

La force de gravité est la première force ressentie par une personne. C'est la force avec laquelle la Terre agit sur tous les corps situés à sa surface. Et toute personne ressent cette force comme son propre poids.

Loi de la gravité

Il existe une légende selon laquelle Newton aurait découvert la loi de la gravitation universelle tout à fait par hasard, alors qu'il se promenait le soir dans le jardin de ses parents. Des gens créatifs sont constamment à la recherche, et découvertes scientifiques- ce n'est pas aperçu instantané, mais le fruit d'un travail mental de longue haleine. Assis sous un pommier, Newton réfléchissait à une autre idée, et soudain une pomme lui tomba sur la tête. Newton a compris que la pomme est tombée à cause de la force gravitationnelle de la Terre. « Mais pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas sur Terre ? - pensa-t-il. "Cela signifie qu'il y a une autre force agissant sur lui qui le maintient en orbite." C'est ainsi que le célèbre loi de la gravitation universelle.

Scientifiques qui ont déjà étudié la rotation corps célestes, croyait que les corps célestes obéissaient à des lois complètement différentes. Autrement dit, on supposait qu'il existe des lois de gravité complètement différentes à la surface de la Terre et dans l'espace.

Newton a combiné ces types de gravité proposés. En analysant les lois de Kepler décrivant le mouvement des planètes, il est arrivé à la conclusion que la force d'attraction apparaît entre tous les corps. Autrement dit, la pomme tombée dans le jardin et les planètes dans l'espace sont soumises à l'action de forces qui obéissent à la même loi : la loi de la gravitation universelle.

Newton a établi que les lois de Kepler ne s'appliquent que s'il existe une force d'attraction entre les planètes. Et cette force est directement proportionnelle aux masses des planètes et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

La force d'attraction est calculée par la formule F = G m 1 m 2 / r 2

m1 – masse du premier corps ;

m2– masse du deuxième corps ;

r – distance entre les corps ;

G – coefficient de proportionnalité, appelé constante gravitationnelle ou constante de gravitation universelle.

Sa valeur a été déterminée expérimentalement. G= 6,67 10 -11 Nm 2 /kg 2

Si deux points matériels avec une masse égale à l'unité de masse sont à distance égal à un distance, alors ils s'attirent avec une force égale à G.

Les forces d'attraction sont des forces gravitationnelles. On les appelle aussi forces gravitationnelles. Ils sont soumis à la loi de la gravitation universelle et apparaissent partout, puisque tous les corps ont une masse.

Pesanteur

La force gravitationnelle près de la surface de la Terre est la force avec laquelle tous les corps sont attirés vers la Terre. Ils l'appellent pesanteur. Elle est considérée comme constante si la distance du corps à la surface de la Terre est petite par rapport au rayon de la Terre.

Puisque la force de gravité, qui est force gravitationnelle, dépend de la masse et du rayon de la planète, puis de différentes planètes ce sera différent. Depuis le rayon de la Lune inférieur au rayon Terre, alors la force de gravité sur la Lune est 6 fois inférieure à celle sur Terre. Sur Jupiter, au contraire, la force de gravité est 2,4 fois supérieure à la force de gravité sur Terre. Mais le poids corporel reste constant, quel que soit l’endroit où il est mesuré.

Beaucoup de gens confondent la signification du poids et de la gravité, pensant que la gravité est toujours égale au poids. Mais ce n'est pas vrai.

La force avec laquelle le corps appuie sur le support ou étire la suspension est le poids. Si vous retirez le support ou la suspension, le corps commencera à tomber avec l'accélération chute libre sous l'influence de la gravité. La force de gravité est proportionnelle à la masse du corps. Il est calculé par la formuleF= m g , Où m– le poids corporel, g- accélération de la gravité.

Le poids corporel peut changer et parfois disparaître complètement. Imaginons que nous soyons dans un ascenseur au dernier étage. L'ascenseur en vaut la peine. A ce moment, notre poids P et la force de gravité F avec laquelle la Terre nous attire sont égaux. Mais dès que l'ascenseur commença à descendre avec accélération UN , le poids et la gravité ne sont plus égaux. D'après la deuxième loi de Newtonmg+ P = ma. Р = m g -maman.

D’après la formule, il est clair que notre poids diminuait à mesure que nous descendions.

Au moment où l'ascenseur prenait de la vitesse et commençait à se déplacer sans accélération, notre poids à nouveau égal à la force pesanteur. Et quand l'ascenseur commença à ralentir, l'accélération UN est devenu négatif et le poids a augmenté. La surcharge s’installe.

Et si le corps descend avec l'accélération de la chute libre, le poids deviendra complètement nul.

À un=g R.=mg-ma= mg - mg=0

C'est un état d'apesanteur.

Donc sans exception corps matériels dans l'Univers obéissent à la loi de la gravitation universelle. Et les planètes autour du Soleil, et tous les corps situés près de la surface de la Terre.

Par quelle loi vas-tu me pendre ?
- Et nous pendons tout le monde selon une seule loi - la loi Gravité universelle.

Loi de la gravité

Le phénomène de gravité est la loi de la gravitation universelle. Deux corps agissent l'un sur l'autre avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare et directement proportionnelle au produit de leurs masses.

Mathématiquement on peut exprimer cette grande loi par la formule

La gravité agit sur de vastes distances dans l'Univers. Mais Newton soutenait que tous les objets s’attiraient mutuellement. Est-il vrai que deux objets s’attirent ? Imaginez, on sait que la Terre vous attire assis sur une chaise. Mais avez-vous déjà pensé qu’un ordinateur et une souris s’attirent ? Ou un crayon et un stylo posés sur la table ? Dans ce cas, on substitue la masse du stylo, la masse du crayon dans la formule, on divise par le carré de la distance qui les sépare, en tenant compte de la constante gravitationnelle, on obtient leur force attirance mutuelle. Mais il sera si petit (en raison des petites masses du stylo et du crayon) qu’on ne sentira pas sa présence. C'est une autre affaire quand nous parlons de sur la Terre et la chaise, ou sur le Soleil et la Terre. Les masses sont importantes, ce qui permet d’évaluer déjà l’effet de la force.

Rappelons-nous l'accélération de la chute libre. C'est l'action de la loi de l'attraction. Sous l’influence de la force, un corps change de vitesse d’autant plus lentement que sa masse est grande. En conséquence, tous les corps tombent sur Terre avec la même accélération.

Quelle est la cause de cette force unique et invisible ? Aujourd’hui l’existence d’un champ gravitationnel est connue et prouvée. Vous pouvez en apprendre davantage sur la nature du champ gravitationnel dans matériel supplémentaire sujets.

Pensez-y, qu'est-ce que la gravité ? D'où vient-il ? Qu'est-ce que c'est? Il n'est sûrement pas possible que la planète regarde le Soleil, voit à quelle distance il se trouve et calcule l'inverse du carré de la distance conformément à cette loi ?

Direction de la gravité

Il y a deux corps, disons le corps A et le corps B. Le corps A attire le corps B. La force avec laquelle le corps A agit commence sur le corps B et est dirigée vers le corps A. C'est-à-dire qu'il « prend » le corps B et le tire vers lui. . Le corps B « fait » la même chose au corps A.

Tout le monde est attiré par la Terre. La terre « prend » le corps et le tire vers son centre. Par conséquent, cette force sera toujours dirigée verticalement vers le bas et elle est appliquée à partir du centre de gravité du corps, c’est ce qu’on appelle la force de gravité.

La principale chose à retenir

Certaines méthodes d'exploration géologique, de prévision des marées et dernièrement calcul de mouvement satellites artificiels Et stations interplanétaires. Calcul avancé des positions planétaires.

Pouvons-nous réaliser nous-mêmes une telle expérience et ne pas deviner si les planètes et les objets sont attirés ?

Une telle expérience directe faite Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - physicien et chimiste anglais)à l'aide du dispositif illustré sur la figure. L'idée était d'accrocher une tige avec deux billes sur un fil de quartz très fin puis d'amener vers elles deux grosses billes de plomb par le côté. L'attraction des boules va tordre légèrement le fil - légèrement, car les forces d'attraction entre les objets ordinaires sont très faibles. Grâce à un tel appareil, Cavendish a pu mesurer directement la force, la distance et l'ampleur des deux masses et ainsi déterminer constante gravitationnelle G.

La découverte unique de la constante gravitationnelle G, qui caractérise le champ gravitationnel dans l'espace, a permis de déterminer la masse de la Terre, du Soleil et d'autres corps célestes. C'est pourquoi Cavendish a appelé son expérience « peser la Terre ».

C'est intéressant ça diverses lois il y a des physiciens caractéristiques communes. Passons aux lois de l'électricité (force de Coulomb). Les forces électriques sont également inversement proportionnelles au carré de la distance, mais entre les charges, et l'on pense involontairement que ce schéma cache sens profond. Jusqu'à présent, personne n'a pu imaginer la gravité et l'électricité comme deux différentes manifestations la même entité.

Ici, la force varie également inversement au carré de la distance, mais la différence dans l'ampleur des forces électriques et gravitationnelles est frappante. Essayer d'installer caractère général gravité et électricité, on découvre une telle supériorité des forces électriques sur les forces de gravité qu'il est difficile de croire que toutes deux ont la même source. Comment peut-on dire que l’un est plus puissant que l’autre ? Après tout, tout dépend de la masse et de la charge. Lorsque vous discutez de la force d'action de la gravité, vous n'avez pas le droit de dire : « Prenons une masse de telle ou telle taille », car vous la choisissez vous-même. Mais si l'on prend ce que la Nature elle-même nous offre (elle valeurs propres et des mesures qui n'ont rien à voir avec nos pouces, nos années, avec nos mesures), alors nous pouvons comparer. Prenons une particule chargée élémentaire, comme un électron. Deux particules élémentaires, deux électrons, dus à charge électrique se repoussent avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare, et en raison de la gravité, ils sont à nouveau attirés l'un vers l'autre avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance.

Question : quel est le rapport entre la force gravitationnelle et force électrique? La gravité est à la répulsion électrique comme on l’est à un nombre avec 42 zéros. Cela provoque une profonde confusion. D’où peut venir un si grand nombre ?

Les gens recherchent cet énorme coefficient dans d’autres phénomènes naturels. Ils traversent toutes sortes de gros chiffres et si tu as besoin grand nombre, pourquoi ne pas prendre, disons, le rapport entre le diamètre de l'Univers et le diamètre du proton - étonnamment, c'est aussi un nombre avec 42 zéros. Et alors ils disent : peut-être que ce coefficient égal au rapport diamètre d'un proton au diamètre de l'Univers ? C'est une idée intéressante, mais à mesure que l'Univers s'étend progressivement, il en va de même pour constante de gravité. Bien que cette hypothèse n’ait pas encore été réfutée, nous n’avons aucune preuve en sa faveur. Au contraire, certaines preuves suggèrent que la constante gravitationnelle n’a pas changé de cette manière. Ce chiffre énorme reste encore aujourd’hui un mystère.

Einstein a dû modifier les lois de la gravité conformément aux principes de la relativité. Le premier de ces principes stipule qu'une distance x ne peut être franchie instantanément, alors que selon la théorie de Newton, les forces agissent instantanément. Einstein a dû changer les lois de Newton. Ces changements et clarifications sont très minimes. L'une d'elles est la suivante : puisque la lumière a de l'énergie, l'énergie est équivalente à la masse, et toutes les masses sont attirées, la lumière est également attirée et, par conséquent, en passant par le Soleil, elle doit être déviée. C’est ainsi que cela se passe réellement. La force de gravité est également légèrement modifiée dans la théorie d'Einstein. Mais ce très léger changement dans la loi de la gravitation suffit juste à expliquer certaines des irrégularités apparentes du mouvement de Mercure.

Les phénomènes physiques dans le micromonde sont soumis à des lois différentes de celles des phénomènes dans le monde. à grande échelle. La question se pose : comment la gravité se manifeste-t-elle dans le monde des petites échelles ? La théorie quantique de la gravité y répondra. Mais théorie des quanta il n'y a pas encore de gravité. Les gens n’ont pas encore réussi à créer une théorie de la gravité qui soit pleinement cohérente avec les principes de la mécanique quantique et avec le principe d’incertitude.

La gravité est un concept apparemment simple, connu de tous depuis l'école. Nous nous souvenons tous de l'histoire de la façon dont une pomme est tombée sur la tête de Newton et où il a découvert la loi de la gravitation universelle. Cependant, tout n’est pas aussi simple qu’il y paraît. Dans cet article, nous tenterons de donner une réponse claire et complète à la question : qu’est-ce que la gravité ? Nous examinerons également les principaux mythes et idées fausses concernant ce phénomène intéressant.

Parlant en mots simples, la gravité est l’attraction entre deux objets quelconques de l’univers. La gravité peut être déterminée en connaissant la masse des corps et la distance qui les sépare. Plus le champ gravitationnel est fort, plus le poids du corps est important et plus son accélération est élevée. Par exemple, sur la Lune, le poids d’un astronaute sera six fois inférieur à celui de la Terre. La force du champ gravitationnel dépend de la taille de l’objet qu’il entoure. Ainsi, la gravité lunaire est six fois inférieure à celle de la Terre. Pour la première fois, il l'a étayé scientifiquement et l'a prouvé à l'aide de calculs mathématiques au XVIIe siècle, Isaac Newton.

Qu'est-ce qui est tombé sur la tête de Newton ?

Malgré le fait que le grand scientifique anglais lui-même a partiellement confirmé la légende bien connue sur la pomme et le traumatisme crânien, nous pouvons désormais affirmer avec certitude que lors de la découverte de la loi de la gravitation universelle, il n'y a eu ni blessure ni intuition. La fondation qui a jeté les bases d’une nouvelle ère dans sciences naturelles, est devenu l’ouvrage « Principes mathématiques de la philosophie naturelle ». Newton y décrit la loi de la gravité et lois importantes mécanique découverte par lui pour depuis de nombreuses années un travail acharné. Physicien célèbreétait une nature tranquille et judicieuse, comme il sied à un brillant scientifique. Et donc, depuis le début de la réflexion sur la nature de la gravité jusqu'à la publication travail scientifique Plus de 20 ans se sont écoulés autour d'elle. Cependant, la légende du fruit tombé pourrait avoir une base réelle, mais la tête du physicien est définitivement restée intacte.

Les lois de l’attraction ont été étudiées avant Isaac Newton par divers scientifiques. Mais il fut le premier à prouver mathématiquement la relation directe entre la gravité et le mouvement des planètes. C'est-à-dire qu'une pomme tombant d'une branche et la rotation de la lune autour de la terre sont contrôlées par la même force : la gravité. Et il agit sur deux corps quelconques dans l’univers. Ces découvertes ont jeté les bases de ce qu'on appelle mécanique céleste, ainsi que la science de la dynamique. Le modèle newtonien a dominé la science pendant plus de deux siècles jusqu’à l’avènement de la théorie de la relativité et de la mécanique quantique.

Que pensent les scientifiques modernes de la gravité ?

La gravité est la plus faible des quatre connues sur à l'heure actuelle interactions fondamentales, auquel obéissent toutes les particules et tous les corps qui les composent. En plus interaction gravitationnelle Cela inclut également les électromagnétiques, forts et faibles. Ils sont étudiés sur la base différentes théories, par exemple, dans les vitesses approximatives de faible gravité, la théorie de la gravitation de Newton est utilisée. Et dans cas général utiliser la théorie générale de la relativité d'Einstein. De plus, la description de la gravité dans limite quantique devra être réalisé à l’aide d’une théorie quantique qui n’est pas encore apparue.

Bien entendu, la physique d’aujourd’hui est complexe et va bien au-delà des idées sur le monde qui nous entoure. personne ordinaire. Mais il faut s'y intéresser au moins au niveau des concepts de base, car il est fort possible que dans un avenir proche nous assistions à des découvertes étonnantes dans ce domaine qui changeront radicalement la vie de l'humanité. Ce sera gênant si vous ne comprenez pas du tout ce qui se passe.

Mythes sur la gravité

Non seulement l'ignorance, mais aussi de nouvelles découvertes constantes dans ce domaine domaine scientifique donner lieu à diverses absurdités et mythes sur la gravité. Voici donc quelques idées fausses courantes sur ce phénomène unique :

• Les satellites artificiels ne quitteront jamais l'orbite terrestre et tourneront pour toujours autour d'elle. Ce n'est pas vrai. Le fait est qu'en plus de pesanteur il y en a d'autres dans l'espace divers facteurs, affectant l'orbite des corps. Cela inclut la décélération atmosphérique pour les orbites basses et champs gravitationnels Lune et autres planètes. Très probablement, si vous laissez le satellite tourner sans contrôle sur pendant longtemps, son orbite changera et, finalement, soit il s'envolera dans l'espace, soit il tombera sur la surface du corps le plus proche.
• Il n'y a pas de gravité dans l'espace. Même dans les stations où les astronautes sont en apesanteur, la gravité est assez forte, légèrement inférieure à celle sur Terre. Pourquoi alors ne tombent-ils pas ? On peut dire que les employés de la gare semblent être dans un état chute constante, mais ils ne tomberont pas.
• Un objet qui s'approche trou noir, sera déchiré. Assez mythe célèbre. La force gravitationnelle d’un trou noir va en effet augmenter à mesure que vous vous en approchez, mais il n’est pas du tout nécessaire que les forces de marée soient aussi puissantes. Très probablement, ils l'ont à l'horizon des événements valeur finale, puisque la distance est calculée à partir du centre du trou.

1. Obi-Wan Kenobi de Star Wars a déclaré que la force est "autour de nous et nous pénètre ; elle maintient la galaxie ensemble". Il pourrait très bien dire cela de la gravité. Ses propriétés attractives maintiennent littéralement la galaxie ensemble, et elle nous « pénètre », nous attirant physiquement vers la Terre.

2. cependant, contrairement à la force avec ses aspects sombres et côtés clairs, la gravité n’est pas double ; il ne fait qu'attirer et ne repousse jamais.
Afficher en entier.

3. La Nasa tente de développer un rayon tracteur capable de se déplacer objets physiques, créant une force attractive, force supérieure les effets de la gravité.

4. Les passagers des montagnes russes et les astronautes de la station spatiale subissent la microgravité (appelée à tort apesanteur) lorsqu'ils tombent à la même vitesse que le navire sur lequel ils se trouvent.

5. quelqu'un qui pèse 60 kg sur terre pèserait sur Jupiter (si c'était possible - tenez-vous dessus géante gazeuse) 142 kilogrammes. Grande masse planètes signifie et grande force attirance

Qu'est-ce que la gravité en mots simples | Concept général La gravité La gravité est un concept apparemment simple, connu de tous depuis l'école. Nous nous souvenons tous de l'histoire de la façon dont une pomme est tombée sur la tête de Newton et où il a découvert la loi de la gravitation universelle. Pourtant, tout n'est pas si simple...

6. Pour quitter le puits gravitationnel de la Terre, tout objet doit atteindre une vitesse de 11,2 kilomètres par seconde - c'est la vitesse de fuite de notre planète.

7. Curieusement, la gravité est la plus faible de toutes quatre fondamentaux forces de l'univers. Les trois autres sont l'électromagnétisme, faible interaction nucléaire, qui détermine la désintégration des atomes ; et la forte force nucléaire, qui maintient les noyaux des atomes ensemble.

8. Un aimant de la taille d'une pièce de monnaie possède une force électromagnétique suffisante pour vaincre toute la gravité terrestre et adhérer au réfrigérateur.

9. La pomme n'est pas tombée sur la tête d'Isaac Newton, mais cela l'a amené à se demander si la force qui fait tomber la pomme affecte le mouvement de la lune autour de la terre.

10. Cette pomme même a conduit à l’émergence de la première loi de proportionnalité quadratique inverse en science, F = G * (mM) / r2. Cela signifie qu’un objet deux fois plus éloigné n’exerce qu’un quart de l’attraction gravitationnelle précédente.

11. La loi de proportionnalité quadratique inverse signifie également que techniquement, l’attraction gravitationnelle a un champ d’action illimité. 12. Une autre signification du mot « Gravity » – qui signifie « quelque chose de lourd ou de sérieux » – est apparue plus tôt et vient du latin « Gravis », qui signifie « lourd ».

13. La force de gravité accélère tous les objets dans également, quel que soit le poids. Si vous laissez tomber deux balles de même taille mais de poids différents depuis le toit, elles toucheront le sol en même temps. La plus grande inertie d'un objet plus lourd annulera tout vitesse supplémentaire, qu'il aurait pu comparer à un modèle plus léger.

14. La théorie de la relativité générale d'Einstein a été la première théorie à considérer la gravité comme la courbure de l'espace-temps – le « tissu » qui constitue l'univers physique.

15. tout objet ayant une masse courbe l'espace-temps autour de lui-même. En 2011, l'expérience Gravity Probe B de la NASA a montré que la Terre faisait tourner l'univers sur elle-même comme une boule de bois dans un ruisseau - exactement comme l'avait prédit Einstein.

16. En courbant l'espace-temps autour de lui-même, un objet massif redirige parfois les rayons lumineux qui le traversent, tout comme le fait une lentille de verre. Lentilles gravitationnelles peut facilement augmenter taille visible galaxies lointaines ou brouiller leur lumière dans formes étranges. 17. "Problème de trois corps", qui décrit tous les schémas possibles selon lesquels trois objets peuvent tourner les uns autour des autres uniquement sous l'influence de la gravité, a occupé les scientifiques pendant trois cents ans. À ce jour, seules 16 solutions ont été trouvées. 18. Bien que les trois autres les forces s'entendent bien avec mécanique quantique- la science de l'ultra-petit - la gravité refuse de coopérer avec elle ; équations quantiques sont violés par toute tentative d’y inclure la gravité. Comment concilier ces deux descriptions absolument exactes et complètement opposées de l’univers est l’une des les plus gros problèmes physique moderne. 19. Pour mieux comprendre la gravité, les scientifiques recherchent ondes gravitationnelles- les ondulations dans l'espace-temps résultant d'événements tels que les collisions de trous noirs et les explosions d'étoiles.

20. Une fois qu’ils auront réussi à détecter les ondes gravitationnelles, les scientifiques pourront observer le cosmos d’une manière jamais vue auparavant. "Chaque fois que nous regardons l'Univers d'une manière nouvelle", déclare Amber Stuever, physicienne au Louisiana Gravitational Wave Observatory, "cela révolutionne notre compréhension de celui-ci."

Causes de la gravité. Il y a des lacunes dans la théorie de la gravité – et c’est un fait !

Toute théorie est imparfaite, la théorie de la gravité ne fait pas exception

La théorie de la gravité est imparfaite, mais certaines de ses lacunes ne sont pas perceptibles depuis la Terre. Par exemple, selon la théorie, la force gravitationnelle du Soleil devrait être plus forte sur la Lune que sur Terre, mais alors la Lune tournerait autour du Soleil et non autour de la Terre. En observant le mouvement de la Lune dans le ciel nocturne, nous pouvons déterminer avec certitude qu’elle tourne autour de la Terre. À l’école, on nous a aussi parlé d’Isaac Newton, qui a découvert des lacunes dans la théorie de la gravité. Il a également présenté un nouveau terme mathématique"fluxion", à partir duquel il développa plus tard la théorie de la gravité. Le concept de « fluxion » peut sembler peu familier ; on l'appelle aujourd'hui « fonction ». D’une manière ou d’une autre, nous apprenons tous des fonctions à l’école, mais elles ne sont pas sans défauts. Par conséquent, il est probable que les « preuves » de la théorie de la gravité de Newton ne soient pas non plus aussi simples.

Le poids corporel, contrairement à la masse, peut changer sous l’influence de l’accélération. Modifications mineures les poids peuvent être ressentis, par exemple, lorsque l'ascenseur commence à bouger ou s'arrête. État absence totale le poids est appelé apesanteur.

Le phénomène d'apesanteur

La physique définit le poids comme la force avec laquelle tout corps agit sur une surface, un support ou une suspension. Le poids est dû à l’attraction gravitationnelle de la Terre. Numériquement, le poids est égal à la force de gravité, mais cette dernière est appliquée au centre de masse du corps, tandis que le poids est appliqué au support. L'apesanteur - un poids nul, peut se produire s'il n'y a pas de force gravitationnelle, c'est-à-dire. , le corps est suffisamment éloigné des objets massifs susceptibles de l'attirer.

International Station spatiale est situé à une distance de 350 km de la Terre. À cette distance, l’accélération de la gravité (g) est de 8,8 m/s2, soit seulement 10 % de moins qu’à la surface de la planète.

Dans la pratique, on le voit rarement – ​​l’influence gravitationnelle existe toujours. Les astronautes de l'ISS sont toujours influencés par la Terre, mais l'apesanteur y est présente. Un autre cas d'apesanteur se produit lorsque la gravité est compensée par d'autres forces. Par exemple, l'ISS est soumise à la gravité, légèrement réduite en raison de la distance, mais la station se déplace également sur une orbite circulaire à une vitesse de fuite et force centrifuge compense la gravité.

L'apesanteur sur Terre

Le phénomène d’apesanteur est également possible sur Terre. Sous l'influence de l'accélération, le poids corporel peut diminuer et même devenir négatif. Exemple classique, que citent les physiciens - un ascenseur en chute Si l'ascenseur descend avec accélération, alors la pression sur le plancher de l'ascenseur et, par conséquent, le poids diminueront. De plus, si l'accélération est égale à l'accélération de la gravité, c'est-à-dire que l'ascenseur tombe, le poids des corps deviendra nul.

Un poids négatif est observé si l'accélération de l'ascenseur dépasse l'accélération de la gravité - les corps à l'intérieur « colleront » au plafond de la cabine.

Cet effet est largement utilisé pour simuler l’apesanteur lors de l’entraînement des astronautes. L'avion, équipé d'une chambre d'entraînement, s'élève à une hauteur considérable. Après quoi il plonge selon une trajectoire balistique, en fait, l'engin se stabilise à la surface de la terre. En plongeant à partir de 11 000 mètres, vous pouvez obtenir 40 secondes d'apesanteur, qui sont utilisées pour l'entraînement. Il existe une idée fausse selon laquelle ces personnes exécutent des figures complexes, comme la « boucle Nesterov », pour atteindre l'apesanteur. En fait, des avions de ligne modifiés de série, incapables d'effectuer des manœuvres complexes, sont utilisés pour la formation.

Expression physique

Le poids physique (P) lors du mouvement accéléré du support, qu'il s'agisse d'un corsage tombant ou d'un corsage plongeant, a la forme suivante : P = m (g-a), où m – poids corporel, g– accélération chute libre, un– accélération de l'appui Lorsque g et a sont égaux, P = 0, c'est-à-dire que l'apesanteur est atteinte.

Qui a découvert la loi de la gravitation universelle

Ce n'est un secret pour personne, la loi de la gravitation universelle a été découverte par les grands Anglais. le scientifique Isaac Newton, selon la légende, se promenait dans le jardin du soir et réfléchissait aux problèmes de physique. A ce moment-là, une pomme tomba d'un arbre (selon une version, directement sur la tête du physicien, selon une autre, elle tomba simplement), qui devint plus tard pomme célèbre Newton, car il a conduit le scientifique à une vision, un eurêka. La pomme qui est tombée sur la tête de Newton l'a inspiré à découvrir la loi de la gravitation universelle, car la Lune dans le ciel nocturne est restée immobile, mais la pomme est tombée, peut-être que le scientifique pensait qu'une certaine force agissait sur la Lune (la faisant tourner dans orbite), donc sur la pomme, la faisant tomber au sol.

Or, selon certains historiens des sciences, toute cette histoire de pomme n’est qu’une belle fiction. En fait, que la pomme soit tombée ou non n'est pas si important ; ce qui compte, c'est que le scientifique ait réellement découvert et formulé la loi de la gravitation universelle, qui est aujourd'hui l'une des plus importantes. pierres angulaires, à la fois en physique et en astronomie.

Bien sûr, bien avant Newton, les gens observaient à la fois les objets tombant sur le sol et les étoiles dans le ciel, mais avant lui, ils croyaient qu'il existait deux types de gravité : terrestre (agissant exclusivement à l'intérieur de la Terre, provoquant la chute des corps) et céleste ( agissant sur les étoiles et la lune). Newton fut le premier à combiner dans sa tête ces deux types de gravité, le premier à comprendre qu'il n'y a qu'une seule gravité et que son action peut être décrite par une loi physique universelle.

Définition de la loi de la gravitation universelle

Selon cette loi, tous les corps matériels s'attirent les uns les autres et la force d'attraction ne dépend pas des forces physiques ou physiques. propriétés chimiques tél. Cela ne dépend, si tout est simplifié au maximum, que du poids des corps et de la distance qui les sépare. Vous devez également prendre en compte le fait que tous les corps sur Terre sont affectés par la force gravitationnelle de notre planète elle-même, appelée gravité (du latin, le mot « gravitas » est traduit par lourdeur).

Essayons maintenant de formuler et d'écrire le plus brièvement possible la loi de la gravitation universelle : la force d'attraction entre deux corps de masses m1 et m2 et séparés par une distance R est directement proportionnelle aux deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Formule de la loi de la gravitation universelle

Ci-dessous, nous présentons à votre attention la formule de la loi de la gravitation universelle.

G dans cette formule est la constante gravitationnelle égale à 6,67408(31) 10−11, c'est l'ampleur de l'impact sur tout objet matériel la force gravitationnelle de notre planète.

La loi de la gravitation universelle et de l'apesanteur des corps

La loi de la gravitation universelle découverte par Newton, ainsi que l'appareil mathématique qui l'accompagne, formèrent plus tard la base de la mécanique céleste et de l'astronomie, car avec son aide, il est possible d'expliquer la nature du mouvement des corps célestes, ainsi que le phénomène d'apesanteur. Tandis que dans espace extra-atmosphériqueà une distance considérable de la force d'attraction-gravité d'un tel grand corps comme une planète, tout objet matériel (par exemple, vaisseau spatial avec des astronautes à bord) sera en état d'apesanteur, puisque la force de l'influence gravitationnelle de la Terre (G dans la formule de la loi de la gravité) ou d'une autre planète ne l'influencera plus.

Et en conclusion, une vidéo instructive sur la découverte de la loi de la gravitation universelle.

Interaction gravitationnelle. Faible interaction.

La force faible est l'une des quatre forces fondamentales. L'existence d'une telle interaction a été indiquée par la découverte de l'instabilité du neutron et de certains noyaux atomiques. Il est plus faible que fort et électromagnétique, mais plus fort que gravitationnel. Mais dans la vie quotidienne le rôle de l’interaction gravitationnelle est bien plus important que celui de l’interaction faible. Cela a à voir avec la portée. L'interaction gravitationnelle a rvz~ ∞. Par conséquent, les corps situés à la surface de la Terre sont soumis à l’attraction gravitationnelle de tous les atomes de la Terre. Le rayon de l’interaction faible est très petit et est supposé être d’environ 10 à 16 cm. (trois ordres de grandeur inférieurs à forts). Mais malgré cette faible interaction, les jeux rôle important dans la nature. S'il était possible de « désactiver » l'interaction faible, alors le Soleil s'éteindrait, car le processus de conversion d'un proton en neutron, positron et neutrino ne serait pas possible :

p → n + e + + ν, ce qui entraîne la conversion de quatre protons en hélium. C'est ce processus qui sert de source d'énergie au Soleil et aux autres étoiles. Les processus d'interaction faible avec l'émission de neutrinos sont particulièrement importants dans l'évolution des étoiles. Si ce n'était pas pour interactions faibles, serait stable et répandu dans la matière ordinaire, les muons, les pimésons, les particules étranges et charmeuses, qui se désintègrent en conséquence interactions fortes. Le rôle important des interactions faibles est dû au fait qu'elles n'obéissent pas à un certain nombre d'interdits caractéristiques des interactions fortes et électromagnétiques. En particulier, il n'obéit pas à la loi de conservation de la parité.

Le processus le plus courant provoqué par une interaction faible est la désintégration β. noyaux radioactifs. À la suite de ce processus, un électron et un neutrino naissent dans le noyau. Le début de l'étude des interactions faibles est la découverte d'A. Becquerel en 1896. radioactivité naturelle, c'est-à-dire la désintégration spontanée des noyaux d'uranium, accompagnée de radiations. L'analyse de ce rayonnement a montré qu'il se compose de trois types, dont l'un était appelé rayonnement β, qui s'est avéré plus tard être un flux d'électrons. Des études sur les caractéristiques du rayonnement β, l'émission d'électrons à partir de noyaux qui n'y existent pas, la nature continue de leur spectre énergétique, la difficulté de respecter la loi de conservation du spin ont conduit à l'idée de l'existence type spécial interaction fondamentale, non réductible aux interactions connues. Cette interaction était dite faible.

En physique moderne, on suppose que tout types connus les interactions représentent des phénomènes de même nature et doivent être décrites de manière unifiée. (Grande Unification, Super Unification). Actuellement développé théorie unifiée interactions faibles et électromagnétiques.

Interaction gravitationnelle.

La gravité, la gravitation, l'interaction gravitationnelle est une interaction universelle entre tout type de matière. La loi de la gravitation universelle formulée par Newton est valable si l'interaction est relativement faible et que les corps se déplacent à des vitesses bien inférieures à la vitesse de la lumière. En général, la gravité est décrite par la théorie de la relativité générale d'Einstein comme l'effet de la matière sur les propriétés espace à quatre dimensions- temps. Ces propriétés de l'espace-temps, à leur tour, affectent le mouvement des corps et autres processus physiques. Cela rend la gravité très différente des autres interactions fondamentales. Mais la physique moderne considère qu'il est possible qu'avec hautes énergies tous les types sont combinés en une seule interaction.

L'hypothèse de la gravité comme propriété universelle des corps est apparue dans l'Antiquité et a été relancée au XVIe et XVIIe siècles en Europe. Par exemple, I. Kepler a soutenu que « la gravité est le désir mutuel de tous les corps ». Enfin, en 1678, I. Newton œuvre célèbre"Principes mathématiques de philosophie naturelle" a donné formulation mathématique loi de la gravitation universelle. Dans cette formulation, la loi est applicable à condition que les corps puissent être considérés comme des points matériels. La valeur numérique de la constante gravitationnelle a été déterminée par G. Cavendish en 1798 : G = 6,6745(8) * 10 -11 m 3 s -2 kg -1 . L'interaction de plusieurs corps, soumis à des points matériels, est déterminée par le principe de superposition des forces. En utilisant le même principe, vous pouvez déterminer la force d'interaction entre des corps de tailles finies si vous les divisez d'abord en parties pouvant être considérées comme des points matériels. Selon la formule (1), la force gravitationnelle dépend uniquement de la position des particules à un instant donné. Cela correspond à la condition que l’interaction se propage instantanément. Compte tenu de la vitesse de propagation finie mais plutôt élevée des interactions, affirme physique moderne, la formule (1) peut être appliquée lorsqu'elle n'est pas vitesses élevées mouvement et pour les corps qui ne sont pas très longues distances. Cette situation se produit pour les corps du système solaire.

La gravité, qu'est-ce que c'est ? Comment expliquer à un enfant. Qu'est-ce que la gravité ?

La gravité, ou gravitation, est la force d'attraction entre deux particules de matière (ou deux objets) qui maintient les planètes dans leurs orbites autour du Soleil ou la Lune dans son orbite autour de la Terre. (À mesure que la distance entre deux objets augmente, leur attraction gravitationnelle diminue.) La gravité est également la force qui retient tout objet sur Terre ou sur tout autre corps céleste, l'empêchant de s'envoler dans l'espace. Comment objet plus grand, plus son attraction gravitationnelle est forte, et vice versa. Parce que la Lune est beaucoup plus petit que la Terre, son attraction gravitationnelle n’est qu’un sixième de celle de notre planète. C'est pourquoi les astronautes américains sur la Lune pourraient effort particulier avancer à grands pas.

La gravité explique également pourquoi la Terre - et d'autres planètes et corps célestes - ont en commun forme ronde. Lorsque notre système solaire s’est formé, la gravité a rassemblé la poussière et les gaz volant dans l’espace. Quand grand nombre la matière se rassemble simultanément en un seul endroit, cette matière forme une boule, puisque la gravité attire tout vers un point central. Pourtant, la Terre n’est pas parfaitement ronde. Au cours de sa rotation autour de son axe, une force supplémentaire apparaît, sous l'influence de laquelle la Terre « gonfle » légèrement dans la région médiane.

Vidéo Qu'est-ce que la gravité

L'incroyable complexité de l'espace qui nous entoure est en grande partie due à nombre infini particules élémentaires. Il existe également diverses interactions entre eux à des niveaux que nous ne pouvons que deviner. Cependant, tous les types d’interactions entre particules élémentaires diffèrent considérablement par leur force.

Les forces les plus puissantes que nous connaissons lient les composants entre eux noyau atomique. Pour les séparer, il faut dépenser une quantité d'énergie vraiment colossale. Quant aux électrons, ils ne sont « liés » au noyau que par une interaction électromagnétique ordinaire. Pour l'arrêter, parfois l'énergie qui apparaît à la suite des choses les plus ordinaires réaction chimique. La gravité (vous savez déjà ce que c'est) sous forme d'atomes et particules subatomiques est le type d’interaction le plus simple.

Le champ gravitationnel dans ce cas est si faible qu'il est difficile de l'imaginer. Curieusement, ce sont eux qui « surveillent » le mouvement des corps célestes, dont la masse est parfois impossible à imaginer. Tout cela est possible grâce à deux caractéristiques de la gravité, particulièrement prononcées dans le cas des grands corps physiques :

• Contrairement aux forces atomiques, l’attraction gravitationnelle est plus perceptible à distance d’un objet. Ainsi, la gravité terrestre retient même la Lune dans son champ, et une force similaire provenant de Jupiter soutient facilement les orbites de plusieurs satellites à la fois, dont la masse de chacun est tout à fait comparable à celle de la Terre !
• De plus, cela assure toujours une attraction entre les objets, et avec la distance, cette force s'affaiblit à faible vitesse.

La formation d'une théorie plus ou moins cohérente de la gravité s'est produite relativement récemment et repose précisément sur les résultats d'observations séculaires du mouvement des planètes et d'autres corps célestes. La tâche a été grandement facilitée par le fait qu'ils se déplacent tous dans le vide, où il n'y a tout simplement aucune autre interaction probable. Galilée et Kepler, deux astronomes exceptionnels de l'époque, ont contribué à préparer le terrain pour de nouvelles découvertes grâce à leurs observations les plus précieuses.

Mais seulement le grand Isaac Newton a pu créer la première théorie de la gravité et l'exprimer mathématiquement. Ce fut la première loi de la gravité dont la représentation mathématique est présentée ci-dessus.

C'est la gravité. Qu'est-ce que la gravité

La gravité (gravité) est la force qui attire deux corps l'un vers l'autre, la force qui fait tomber les pommes vers le sol et fait tourner les planètes autour du soleil. Plus un objet est massif, plus son attraction gravitationnelle est forte.

Force fondamentale

La gravité est l’une des quatre forces fondamentales, avec les forces électromagnétiques et les forces nucléaires fortes et faibles.

C’est ce qui donne du poids aux objets. Lorsque vous vous pesez, la balance vous indique la gravité qui s'exerce sur votre corps. Sur Terre, la gravité est de 9,8 mètres par seconde carrée, soit 9,8 m/s2.

Des philosophes comme Aristote pensaient que les objets plus lourds accélèrent plus rapidement vers le sol. Mais des expériences ultérieures ont montré que ce n’était pas le cas. La raison pour laquelle une plume tombe plus lentement qu'une boule de bowling est due à la résistance de l'air qui agit dans direction opposée, comme l'accélération de la gravité.

La loi de Newton sur la gravitation universelle stipule que la force de gravité est directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Isaac Newton a développé sa théorie de la gravité universelle dans les années 1680. Il a découvert que la gravité affecte toute matière et est fonction à la fois de la masse et de la distance. Chaque objet en attire un autre avec une force proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Théorie de la relativité

Newton a publié ses travaux sur la gravité en 1687, qui étaient considérés comme la meilleure explication jusqu'à ce qu'Einstein propose sa théorie de la relativité générale en 1915. Dans la théorie d’Einstein, la gravité n’est pas une force, mais plutôt une conséquence de la déformation de la matière dans l’espace-temps. Une des prédictions Théorie générale la relativité est que la lumière se courbe autour d'objets massifs.

Faits amusants

• La gravité sur la Lune représente environ 16 pour cent de celle de la Terre, sur Mars environ 38 pour cent de celle de la Terre, tandis que la plus grande gravité grande planète V système solaire, Jupiter, a une gravité 2,5 fois supérieure à celle de la Terre.
• Bien que personne n'ait « découvert » la gravité, la légende raconte que le célèbre astronome Galileo Galilei a réalisé certaines des premières expériences sur la gravité en laissant tomber des boules de la tour penchée de Pise pour voir à quelle vitesse elles tombaient.
• Isaac Newton n'avait que 23 ans et rentrait de l'université lorsqu'il remarqua une pomme tomber dans son jardin et commença à percer les mystères de la gravité. (C'est peut-être un mythe selon lequel une pomme lui est tombée sur la tête).
• Une des premières mesures de la théorie de la relativité d'Einstein était la déviation de la lumière des étoiles près du Soleil pendant éclipse solaire 29 mai 1919.
• Les trous noirs sont objets massifs avec une gravité si forte que même la lumière ne peut leur échapper.
• La théorie de la relativité générale d'Einstein est incompatible avec la mécanique quantique, les lois bizarres qui régissent le comportement des minuscules particules telles que les photons et les électrons qui composent l'univers.

DÉFINITION

La loi de la gravitation universelle a été découverte par I. Newton :

Deux corps s'attirent avec , directement proportionnelle à leur produit et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare :

Description de la loi de la gravitation universelle

Le coefficient est la constante gravitationnelle. Dans le système SI, la constante gravitationnelle a la signification :

Cette constante, comme on peut le voir, est très petite, donc les forces gravitationnelles entre des corps de petites masses sont également faibles et pratiquement insensibles. Cependant, le mouvement corps cosmiques entièrement déterminé par la gravité. La présence de la gravitation universelle ou, en d'autres termes, de l'interaction gravitationnelle explique par quoi la Terre et les planètes sont « soutenues » et pourquoi elles se déplacent autour du Soleil le long de certaines trajectoires et ne s'en éloignent pas. La loi de la gravitation universelle nous permet de déterminer de nombreuses caractéristiques des corps célestes - les masses des planètes, des étoiles, des galaxies et même des trous noirs. Cette loi permet de calculer avec une grande précision les orbites des planètes et de créer modèle mathématique Univers.

Grâce à la loi de la gravitation universelle, les vitesses cosmiques peuvent également être calculées. Par exemple, la vitesse minimale à laquelle un corps se déplaçant horizontalement au-dessus de la surface de la Terre ne tombera pas dessus, mais se déplacera sur une orbite circulaire est de 7,9 km/s (la première vitesse de fuite). Afin de quitter la Terre, c'est-à-dire pour vaincre son attraction gravitationnelle, le corps doit avoir une vitesse de 11,2 km/s (deuxième vitesse de fuite).

La gravité est l'un des phénomènes naturels les plus étonnants. En l’absence de forces gravitationnelles, l’existence de l’Univers serait impossible ; l’Univers ne pourrait même pas naître. La gravité est responsable de nombreux processus dans l'Univers : sa naissance, l'existence de l'ordre au lieu du chaos. La nature de la gravité n’est pas encore entièrement comprise. Jusqu'à présent, personne n'a été en mesure de développer un mécanisme et un modèle décent d'interaction gravitationnelle.

Pesanteur

Un cas particulier de manifestation forces gravitationnelles est la force de gravité.

La gravité est toujours dirigée verticalement vers le bas (vers le centre de la Terre).

Si la force de gravité agit sur un corps, alors le corps agit. Le type de mouvement dépend de la direction et de l'ampleur de la vitesse initiale.

Nous sommes quotidiennement confrontés aux effets de la gravité. , au bout d'un moment il se retrouve au sol. Le livre, libéré des mains, tombe. Après avoir sauté, une personne ne vole pas espace ouvert, mais tombe au sol.

Considérant la chute libre d'un corps près de la surface de la Terre résultant de l'interaction gravitationnelle de ce corps avec la Terre, on peut écrire :

d'où vient l'accélération de la chute libre :

L’accélération de la gravité ne dépend pas de la masse du corps, mais de la hauteur du corps au-dessus de la Terre. Globe légèrement aplati aux pôles, donc les corps situés près des pôles sont situés un peu plus près du centre de la Terre. A cet égard, l'accélération de la gravité dépend de la latitude de la zone : au pôle elle est légèrement supérieure à celle à l'équateur et aux autres latitudes (à l'équateur m/s, au pôle Nord équateur m/s.

La même formule vous permet de trouver l'accélération de la gravité à la surface de n'importe quelle planète avec une masse et un rayon.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1 (problème de « peser » la Terre)

EXEMPLE 2