ગુરુત્વાકર્ષણ અને સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ. ગુરુત્વાકર્ષણ: સૂત્ર, વ્યાખ્યા સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ બળની અવલંબન

ઓબી-વાન કેનોબીએ કહ્યું કે શક્તિ આકાશગંગાને એકસાથે પકડી રાખે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ વિશે પણ એવું જ કહી શકાય. હકીકત: ગુરુત્વાકર્ષણ આપણને પૃથ્વી પર ચાલવા દે છે, પૃથ્વી સૂર્યની આસપાસ ફરે છે અને સૂર્યને આપણી આકાશગંગાના કેન્દ્રમાં આવેલા સુપરમાસિવ બ્લેક હોલની આસપાસ ફરવા દે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ કેવી રીતે સમજવું? આ અમારા લેખમાં ચર્ચા કરવામાં આવી છે.

ચાલો આપણે તરત જ કહીએ કે તમને અહીં પ્રશ્ન "ગુરુત્વાકર્ષણ શું છે" નો અનન્ય રીતે સાચો જવાબ મળશે નહીં. કારણ કે તે ફક્ત અસ્તિત્વમાં નથી! ગુરુત્વાકર્ષણ એ સૌથી રહસ્યમય ઘટનાઓમાંની એક છે, જેના પર વૈજ્ઞાનિકો કોયડારૂપ છે અને હજુ પણ તેની પ્રકૃતિને સંપૂર્ણ રીતે સમજાવી શકતા નથી.

ત્યાં ઘણી ધારણાઓ અને મંતવ્યો છે. ગુરુત્વાકર્ષણ, વૈકલ્પિક અને ક્લાસિકલના ડઝનથી વધુ સિદ્ધાંતો છે. અમે સૌથી વધુ રસપ્રદ, સંબંધિત અને આધુનિકને જોઈશું.

શું તમને દરરોજ વધુ ઉપયોગી માહિતી અને નવીનતમ સમાચાર જોઈએ છે? ટેલિગ્રામ પર અમારી સાથે જોડાઓ.

ગુરુત્વાકર્ષણ એ ભૌતિક મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે

ભૌતિકશાસ્ત્રમાં 4 મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ છે. તેમના માટે આભાર, વિશ્વ જે છે તે બરાબર છે. ગુરુત્વાકર્ષણ આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાંથી એક છે.

મૂળભૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ:

• ગુરુત્વાકર્ષણ;
• ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ;
• મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા;
• નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા.

હાલમાં, ગુરુત્વાકર્ષણનું વર્ણન કરતો વર્તમાન સિદ્ધાંત GTR (સામાન્ય સાપેક્ષતા) છે. આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા 1915-1916માં તેની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી.

જો કે, આપણે જાણીએ છીએ કે અંતિમ સત્ય વિશે વાત કરવી ખૂબ જ વહેલું છે. છેવટે, ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સામાન્ય સાપેક્ષતાના દેખાવની ઘણી સદીઓ પહેલાં, ન્યુટનના સિદ્ધાંતમાં ગુરુત્વાકર્ષણનું વર્ણન કરવા માટે પ્રભુત્વ હતું, જે નોંધપાત્ર રીતે વિસ્તૃત થયું હતું.

સામાન્ય સાપેક્ષતાના માળખામાં, ગુરુત્વાકર્ષણ સંબંધિત તમામ મુદ્દાઓને સમજાવવું અને તેનું વર્ણન કરવું હાલમાં અશક્ય છે.

ન્યૂટન પહેલાં, એવું વ્યાપકપણે માનવામાં આવતું હતું કે પૃથ્વી પર ગુરુત્વાકર્ષણ અને સ્વર્ગમાં ગુરુત્વાકર્ષણ અલગ વસ્તુઓ છે. એવું માનવામાં આવતું હતું કે ગ્રહો તેમના પોતાના આદર્શ કાયદાઓ અનુસાર આગળ વધે છે, જે પૃથ્વી પરના લોકો કરતા અલગ છે.

ન્યૂટને 1667માં સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ શોધી કાઢ્યો હતો. અલબત્ત, આ કાયદો ડાયનાસોરના સમયમાં અને તેનાથી ઘણા પહેલા પણ અસ્તિત્વમાં હતો.

પ્રાચીન ફિલસૂફો ગુરુત્વાકર્ષણના અસ્તિત્વ વિશે વિચારતા હતા. ગેલિલિયોએ પ્રાયોગિક રીતે પૃથ્વી પરના ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રવેગની ગણતરી કરી, શોધ્યું કે તે કોઈપણ સમૂહના શરીર માટે સમાન છે. કેપ્લરે અવકાશી પદાર્થોની ગતિના નિયમોનો અભ્યાસ કર્યો.

ન્યૂટન તેમના અવલોકનોના પરિણામોને ઘડવામાં અને સામાન્યીકરણ કરવામાં વ્યવસ્થાપિત થયા. તેને જે મળ્યું તે અહીં છે:

ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અથવા ગુરુત્વાકર્ષણ તરીકે ઓળખાતા બળ વડે બે શરીર એકબીજાને આકર્ષે છે.

શરીર વચ્ચેના આકર્ષણના બળ માટેનું સૂત્ર:

G એ ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંક છે, m એ શરીરનો સમૂહ છે, r એ શરીરના સમૂહના કેન્દ્રો વચ્ચેનું અંતર છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરનો ભૌતિક અર્થ શું છે? તે એક બીજાથી 1 મીટરના અંતરે રહીને, 1 કિલોગ્રામ વજનવાળા દરેક શરીર એકબીજા પર કાર્ય કરે છે તે બળ જેટલું છે.

ન્યુટનના સિદ્ધાંત મુજબ, દરેક પદાર્થ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર બનાવે છે. ન્યૂટનના નિયમની ચોકસાઈ એક સેન્ટીમીટરથી ઓછા અંતરે ચકાસવામાં આવી છે. અલબત્ત, નાના લોકો માટે આ દળો નજીવા છે અને અવગણના કરી શકાય છે.

ન્યૂટનનું સૂત્ર સૂર્ય તરફના ગ્રહોના આકર્ષણના બળની ગણતરી કરવા અને નાની વસ્તુઓ બંને માટે લાગુ પડે છે. બિલિયર્ડ ટેબલ પરના દડાઓ જે બળથી આકર્ષાય છે તે આપણે ફક્ત ધ્યાન આપતા નથી. તેમ છતાં, આ બળ અસ્તિત્વમાં છે અને તેની ગણતરી કરી શકાય છે.

બ્રહ્માંડના કોઈપણ શરીર વચ્ચે આકર્ષણનું બળ કાર્ય કરે છે. તેની અસર કોઈપણ અંતર સુધી વિસ્તરે છે.

ન્યુટનનો સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ ગુરુત્વાકર્ષણ બળની પ્રકૃતિને સમજાવતો નથી, પરંતુ માત્રાત્મક નિયમો સ્થાપિત કરે છે. ન્યુટનની થિયરી જીટીઆરનો વિરોધ કરતી નથી. તે પૃથ્વી સ્કેલ પર વ્યવહારુ સમસ્યાઓ હલ કરવા અને અવકાશી પદાર્થોની ગતિની ગણતરી કરવા માટે પૂરતું છે.

સામાન્ય સાપેક્ષતામાં ગુરુત્વાકર્ષણ

ન્યુટનનો સિદ્ધાંત વ્યવહારમાં તદ્દન લાગુ પડતો હોવા છતાં, તેના અનેક ગેરફાયદા છે. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ ગાણિતિક વર્ણન છે, પરંતુ તે વસ્તુઓની મૂળભૂત ભૌતિક પ્રકૃતિની સમજ આપતું નથી.

ન્યૂટન અનુસાર, ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કોઈપણ અંતરે કાર્ય કરે છે. અને તે તરત જ કામ કરે છે. વિશ્વમાં સૌથી ઝડપી ગતિ એ પ્રકાશની ગતિ છે તે ધ્યાનમાં લેતા, ત્યાં એક વિસંગતતા છે. કોઈ પણ અંતરે ગુરુત્વાકર્ષણ તરત જ કેવી રીતે કાર્ય કરી શકે છે, જ્યારે તેને દૂર કરવા માટે પ્રકાશને ત્વરિત નહીં, પરંતુ કેટલીક સેકન્ડો અથવા વર્ષો પણ લાગે છે?

સામાન્ય સાપેક્ષતાના માળખામાં, ગુરુત્વાકર્ષણને શરીર પર કાર્ય કરતા બળ તરીકે નહીં, પરંતુ સમૂહના પ્રભાવ હેઠળ અવકાશ અને સમયની વક્રતા તરીકે ગણવામાં આવે છે. આમ, ગુરુત્વાકર્ષણ એ બળની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નથી.

ગુરુત્વાકર્ષણની અસર શું છે? ચાલો સાદ્રશ્યનો ઉપયોગ કરીને તેનું વર્ણન કરવાનો પ્રયાસ કરીએ.

ચાલો એક સ્થિતિસ્થાપક શીટના સ્વરૂપમાં જગ્યાની કલ્પના કરીએ. જો તમે તેના પર લાઇટ ટેનિસ બોલ મૂકો છો, તો સપાટી સમાન રહેશે. પરંતુ જો તમે બોલની બાજુમાં ભારે વજન મૂકો છો, તો તે સપાટી પર એક છિદ્ર દબાવશે, અને બોલ મોટા, ભારે વજન તરફ વળવાનું શરૂ કરશે. આ "ગુરુત્વાકર્ષણ" છે.

માર્ગ દ્વારા! અમારા વાચકો માટે હવે 10% ડિસ્કાઉન્ટ છે

કોઈપણ પ્રકારનું કામ

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની શોધ

આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા 1916 માં ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોની આગાહી કરવામાં આવી હતી, પરંતુ તે માત્ર સો વર્ષ પછી 2015 માં મળી આવી હતી.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો શું છે? ચાલો ફરી એક સામ્યતા દોરીએ. જો તમે શાંત પાણીમાં પથ્થર ફેંકશો, તો પાણીની સપાટી પર વર્તુળો દેખાશે જ્યાંથી તે પડે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો એ જ લહેર, વિક્ષેપ છે. માત્ર પાણી પર જ નહીં, પરંતુ વિશ્વના અવકાશ-સમયમાં.

પાણીને બદલે સ્પેસ-ટાઇમ છે, અને પથ્થરને બદલે, કહો, બ્લેક હોલ. સમૂહની કોઈપણ ઝડપી ગતિ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ પેદા કરે છે. જો શરીર મુક્ત પડવાની સ્થિતિમાં હોય, જ્યારે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ પસાર થાય છે, ત્યારે તેમની વચ્ચેનું અંતર બદલાશે.

ગુરુત્વાકર્ષણ એ ખૂબ જ નબળું બળ હોવાથી, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો શોધવામાં મોટી તકનીકી મુશ્કેલીઓ સાથે સંકળાયેલું છે. આધુનિક તકનીકોએ માત્ર સુપરમાસિવ સ્ત્રોતોમાંથી જ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના વિસ્ફોટને શોધવાનું શક્ય બનાવ્યું છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોને રેકોર્ડ કરવા માટે, 4 કિલોમીટરના વ્યાસ સાથે ડિટેક્ટર બનાવવામાં આવ્યું હતું. તરંગ પસાર થવા દરમિયાન, શૂન્યાવકાશમાં સસ્પેન્શન પરના અરીસાઓના સ્પંદનો અને તેમાંથી પ્રતિબિંબિત પ્રકાશની દખલગીરી રેકોર્ડ કરવામાં આવી હતી.

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોએ સામાન્ય સાપેક્ષતાની માન્યતાની પુષ્ટિ કરી.

ગુરુત્વાકર્ષણ અને પ્રાથમિક કણો

પ્રમાણભૂત મોડેલમાં, દરેક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટે અમુક પ્રાથમિક કણો જવાબદાર છે. આપણે કહી શકીએ કે કણો ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના વાહક છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ, ઉર્જા સાથેનું કાલ્પનિક દ્રવ્યવિહીન કણ, ગુરુત્વાકર્ષણ માટે જવાબદાર છે. માર્ગ દ્વારા, અમારી અલગ સામગ્રીમાં, હિગ્સ બોસોન વિશે વધુ વાંચો, જેના કારણે ઘણો અવાજ થયો છે, અને અન્ય પ્રાથમિક કણો.

છેલ્લે, અહીં ગુરુત્વાકર્ષણ વિશે કેટલીક રસપ્રદ તથ્યો છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ વિશે 10 તથ્યો

1. પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ બળને દૂર કરવા માટે, શરીરની ઝડપ 7.91 કિમી/સેકન્ડ હોવી જોઈએ. આ પ્રથમ એસ્કેપ વેગ છે. શરીર (ઉદાહરણ તરીકે, સ્પેસ પ્રોબ) માટે ગ્રહની આસપાસની ભ્રમણકક્ષામાં ફરવા માટે તે પૂરતું છે.
2. પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રથી બચવા માટે, અવકાશયાનની ઝડપ ઓછામાં ઓછી 11.2 કિમી/સેકન્ડ હોવી જોઈએ. આ બીજી એસ્કેપ વેગ છે.
3. સૌથી મજબૂત ગુરુત્વાકર્ષણ ધરાવતી વસ્તુઓ બ્લેક હોલ છે. તેમની ગુરુત્વાકર્ષણ એટલી મજબૂત છે કે તેઓ પ્રકાશ (ફોટોન્સ) ને પણ આકર્ષે છે.
4. તમે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના કોઈપણ સમીકરણમાં ગુરુત્વાકર્ષણ બળ શોધી શકશો નહીં. હકીકત એ છે કે જ્યારે તમે સમીકરણોમાં ગુરુત્વાકર્ષણનો સમાવેશ કરવાનો પ્રયાસ કરો છો, ત્યારે તેઓ તેમની સુસંગતતા ગુમાવે છે. આ આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રની સૌથી મહત્વપૂર્ણ સમસ્યાઓમાંની એક છે.
5. ગુરુત્વાકર્ષણ શબ્દ લેટિન "ગ્રેવિસ" પરથી આવ્યો છે, જેનો અર્થ થાય છે "ભારે".
6. પદાર્થ જેટલું વિશાળ, ગુરુત્વાકર્ષણ વધુ મજબૂત. જો પૃથ્વી પર 60 કિલોગ્રામ વજન ધરાવતી વ્યક્તિ ગુરુ પર પોતાનું વજન કરે છે, તો ભીંગડા 142 કિલોગ્રામ બતાવશે.
7. નાસાના વૈજ્ઞાનિકો ગુરુત્વાકર્ષણના બળને વટાવીને પદાર્થોને સંપર્ક વિના ખસેડી શકે તેવા ગુરુત્વાકર્ષણ કિરણને વિકસાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે.
8. ભ્રમણકક્ષામાં અવકાશયાત્રીઓ પણ ગુરુત્વાકર્ષણનો અનુભવ કરે છે. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, માઇક્રોગ્રેવિટી. તેઓ જે વહાણમાં છે તેની સાથે તેઓ અવિરતપણે પડવા લાગે છે.
9. ગુરુત્વાકર્ષણ હંમેશા આકર્ષે છે અને ક્યારેય ભગાડતું નથી.
10. બ્લેક હોલ, ટેનિસ બોલનું કદ, આપણા ગ્રહ જેવા જ બળ સાથે પદાર્થોને આકર્ષે છે.

હવે તમે ગુરુત્વાકર્ષણની વ્યાખ્યા જાણો છો અને કહી શકો છો કે આકર્ષણ બળની ગણતરી કરવા માટે કયા સૂત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જો વિજ્ઞાનનો ગ્રેનાઈટ તમને ગુરુત્વાકર્ષણ કરતાં વધુ મજબૂત જમીન પર દબાવી રહ્યો હોય, તો અમારી વિદ્યાર્થી સેવાનો સંપર્ક કરો. અમે તમને સૌથી વધુ ભાર હેઠળ સરળતાથી અભ્યાસ કરવામાં મદદ કરીશું!

બધા શરીર પૃથ્વી પર પડે છે. તેનું કારણ ગુરુત્વાકર્ષણની અસર છે. જે બળ વડે પૃથ્વી શરીરને પોતાની તરફ આકર્ષે છે તેને કહેવાય છે ગુરુત્વાકર્ષણ. નિયુક્ત એફ ભારે. તે હંમેશા નીચે તરફ નિર્દેશિત થાય છે.

ગુરુત્વાકર્ષણ બળ આ શરીરના સમૂહના સીધા પ્રમાણસર છે:

, F = mg

ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ શરીરની હિલચાલ કહેવામાં આવે છે મુક્ત પતન. તેનો પ્રથમ અભ્યાસ જી. ગેલિલિયો દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. તેમણે પ્રસ્થાપિત કર્યું કે જો નીચે પડતા શરીરને માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણથી અસર થાય છે અને હવાના પ્રતિકારથી નહીં, તો તે બધા એક જ રીતે આગળ વધે છે, એટલે કે. સમાન પ્રવેગક સાથે. તેનું નામ આપવામાં આવ્યું હતું મુક્ત પતનનું પ્રવેગક (g).આ મૂલ્ય નિયમિત અંતરાલો પર ઘટી રહેલા શરીરની હિલચાલને માપવા દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરી શકાય છે. ગણતરીઓ દર્શાવે છે કે g = 9.8 m/s 2.

ધ્રુવો પર ગ્લોબ સહેજ ચપટી છે. તેથી ધ્રુવ પર gવિષુવવૃત્ત અથવા અન્ય અક્ષાંશો કરતાં સહેજ વધુ.

દરેક શરીરની આસપાસ એક ખાસ પ્રકારનો પદાર્થ હોય છે જેની મદદથી શરીર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. તેને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર કહેવામાં આવે છે.

પૃથ્વી તમામ શરીરને આકર્ષે છે: ઘરો, લોકો, ચંદ્ર, સૂર્ય, સમુદ્ર અને મહાસાગરોમાં પાણી, વગેરે. અને બધા શરીર એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે. બ્રહ્માંડના તમામ શરીરના એકબીજા પ્રત્યેના આકર્ષણને કહેવાય છે સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ. 1687 માં, I. ન્યૂટન એ સાબિત અને સ્થાપિત કરનાર પ્રથમ હતો સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો.

બે શરીર તેમના સમૂહના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણમાં અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર બળ વડે એકબીજાને આકર્ષે છે.

આ બળને ગુરુત્વાકર્ષણ બળ (અથવા ગુરુત્વાકર્ષણ બળ) કહેવામાં આવે છે.

કાયદાના ઉપયોગની મર્યાદાઓ: ભૌતિક મુદ્દાઓ માટે.

G – ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર G=6.67∙10 –11,

ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિરાંકનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. આ સૌપ્રથમ અંગ્રેજ વૈજ્ઞાનિક કેવેન્ડિશ દ્વારા ટોર્સનલ ડાયનેમોમીટર (ટોર્સનલ બેલેન્સ) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું. ભૌતિક અર્થ: એકબીજાથી 1 મીટરના અંતરે સ્થિત દરેક 1 કિગ્રા વજનના બે ભૌતિક બિંદુઓ 6.67 10 -11 એન સમાન ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દ્વારા પરસ્પર આકર્ષાય છે.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ પરથી તે અનુસરે છે કે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને તેના કારણે ગુરુત્વાકર્ષણનો પ્રવેગ પૃથ્વીથી વધતા અંતર સાથે ઘટે છે. પૃથ્વીની સપાટીથી h ઊંચાઈએ, ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રવેગક મોડ્યુલસ સૂત્ર દ્વારા નક્કી થાય છે

ગુરુત્વાકર્ષણ બળ બે રીતે પોતાને પ્રગટ કરે છે: a) જો શરીરને કોઈ આધાર ન હોય, તો ગુરુત્વાકર્ષણ બળ શરીરને મુક્ત પતનને વેગ આપે છે; b) જો શરીરને ટેકો હોય, તો પછી, પૃથ્વી તરફ આકર્ષિત થઈને, તે આધાર પર કાર્ય કરે છે. પૃથ્વી તરફના આકર્ષણને લીધે શરીર આધાર પર કાર્ય કરે છે તે બળ કહેવાય છે વજન. આધાર પર વજન લાગુ પડે છે.

જો સપોર્ટમાં કોઈ પ્રવેગક નથી, તો વજન મોડ્યુલસ ગુરુત્વાકર્ષણ મોડ્યુલસ જેટલું છે. P=F ભારે જો સપોર્ટમાં ઉપરની તરફ પ્રવેગક હોય, તો વજન મોડ્યુલસ ગુરુત્વાકર્ષણ મોડ્યુલસ કરતા વધારે હોય છે. P=F સ્ટ્રાન્ડ +ma. જો સપોર્ટમાં નીચે તરફ નિર્દેશિત પ્રવેગક હોય, તો વજન મોડ્યુલસ ગુરુત્વાકર્ષણ મોડ્યુલસ કરતા ઓછું હોય છે. P=F ભારે -ma. જો આધાર અને શરીર મુક્તપણે પડે છે, તો વજન શૂન્ય હશે. P=0. આ સ્થિતિ કહેવાય છે વજનહીનતા.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમનો ઉપયોગ કરીને, પ્રથમ એસ્કેપ વેગની ગણતરી કરી શકાય છે.

mg=ma; g=a; a=v 2 /R; g=v 2 /R; v 2 =gR; v = √gR., જ્યાં R એ ગ્રહની ત્રિજ્યા છે.

ટિકિટ નંબર 5. પદાર્થની રચનાના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતની મુખ્ય જોગવાઈઓની પ્રાયોગિક પુષ્ટિ. આદર્શ ગેસ. આદર્શ ગેસના મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતનું મૂળભૂત સમીકરણ. તાપમાન અને તેના ફેરફાર. સંપૂર્ણ તાપમાન.

બધા શરીર નાના કણો - અણુઓ અને પરમાણુઓથી બનેલા છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, પદાર્થ એક અલગ માળખું ધરાવે છે. દ્રવ્યની અલગ રચનાના સિદ્ધાંતના આધારે, તેની સંખ્યાબંધ ગુણધર્મો સમજાવી અને આગાહી કરી શકાય છે.

MKT ના ફંડામેન્ટલ્સ(મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત)

1. તમામ પદાર્થોમાં પરમાણુઓ (અણુઓ) હોય છે.

2. અણુઓ (અણુઓ) સતત અને અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધે છે.

3. અણુઓ (અણુઓ) એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

4. અણુઓ (અણુઓ) વચ્ચે અંતર છે.

ICT ની આ જોગવાઈઓ પ્રાયોગિક ધોરણે ધરાવે છે. પ્રસરણ અને બ્રાઉનિયન ગતિ આ સ્થિતિની પુષ્ટિ કરે છે. પ્રસરણ - એક પદાર્થના કણો જ્યારે સંપર્કમાં આવે ત્યારે બીજા પદાર્થના કણો વચ્ચે પરસ્પર પ્રવેશ. કારણ બ્રાઉનિયન ગતિપ્રવાહી (અથવા ગેસ) અણુઓની થર્મલ ગતિ અને બ્રાઉનિયન કણ સાથે તેમની અથડામણ છે.

શરીર બનાવે છે તે કણોની રેન્ડમ હિલચાલ કહેવામાં આવે છે થર્મલ ચળવળ.શરીરના તમામ અણુઓ થર્મલ ગતિમાં ભાગ લે છે, તેથી, થર્મલ ગતિમાં ફેરફાર સાથે, શરીરની સ્થિતિ અને તેના ગુણધર્મો પણ બદલાય છે. પદાર્થ એકત્રીકરણની ત્રણ અવસ્થામાં હોઈ શકે છે - ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ. એકત્રીકરણની સ્થિતિ તાપમાન અને બાહ્ય દબાણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

એવી અવસ્થા કે જેમાં પદાર્થનો પોતાનો આકાર હોતો નથી અને તે જથ્થાને જાળવી રાખતો નથી તેને વાયુ કહેવાય છે, જે બદલામાં વાયુ અને વરાળમાં વિભાજિત થાય છે. વાયુ એ નિર્ણાયક તાપમાનથી ઉપરના તાપમાને વાયુયુક્ત અવસ્થા છે. વાયુઓ જે પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે તેને વાસ્તવિક કહેવામાં આવે છે. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં વાયુઓના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરતી વખતે, તેઓ વાયુના મોડેલનો ઉપયોગ કરે છે જે પ્રકૃતિમાં અસ્તિત્વમાં નથી. આ મોડેલ કહેવામાં આવે છે આદર્શ ગેસ. તે નીચેની શરતોને સંતોષે છે: 1) તેના પરમાણુઓ વોલ્યુમ પર કબજો કરતા નથી; 2) અંતર પર હોવાથી, આદર્શ ગેસના પરમાણુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી; 3) પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ ફક્ત એકદમ સ્થિતિસ્થાપક અસરો દરમિયાન થાય છે; 4) મફત મુસાફરીનો સમય અથડામણના સમય કરતા ઘણો વધારે છે.

કોઈપણ ગેસ ત્રણ મેક્રોપેરામીટર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

A) દબાણ (p) એ ક્ષેત્રના બળનો ગુણોત્તર છે.( p=F/S)

B) વોલ્યુમ (V) જગ્યાના મર્યાદિત ભાગનું માપ છે.

C) તાપમાન (T) એ અણુઓની અનુવાદ ગતિની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાનું માપ છે.

થર્મલ પ્રક્રિયાઓ માટે આ સાચું છે મૂળભૂત MKT સમીકરણ, જે આના જેવું વાંચે છે:

સંબંધિત માહિતી.

પ્રકૃતિમાં, વિવિધ દળો છે જે શરીરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને લાક્ષણિકતા આપે છે. ચાલો મિકેનિક્સમાં થતા દળોને ધ્યાનમાં લઈએ.

ગુરુત્વાકર્ષણ દળો.સંભવતઃ સૌપ્રથમ બળ કે જેના અસ્તિત્વને માણસે સમજ્યો તે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ પૃથ્વીના શરીર પર કાર્ય કરે છે.

અને લોકોને એ સમજવામાં ઘણી સદીઓ લાગી કે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કોઈપણ શરીર વચ્ચે કાર્ય કરે છે. અને લોકોને એ સમજવામાં ઘણી સદીઓ લાગી કે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કોઈપણ શરીર વચ્ચે કાર્ય કરે છે. અંગ્રેજ ભૌતિકશાસ્ત્રી ન્યુટન આ હકીકતને સમજનારા પ્રથમ હતા. ગ્રહોની ગતિને સંચાલિત કરતા કાયદાઓ (કેપ્લરના નિયમો)નું વિશ્લેષણ કરીને, તે નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે ગ્રહોની ગતિના અવલોકન કરાયેલા નિયમો ફક્ત ત્યારે જ પરિપૂર્ણ થઈ શકે છે જો તેમની વચ્ચે આકર્ષક બળ હોય, જે તેમના દળના સીધા પ્રમાણસર હોય અને ગ્રહોના વિપરિત પ્રમાણમાં હોય. તેમની વચ્ચેના અંતરનો ચોરસ.

ન્યુટને ઘડ્યું સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો. કોઈપણ બે શરીર એકબીજાને આકર્ષે છે. પોઈન્ટ બોડી વચ્ચેના આકર્ષણનું બળ તેમને જોડતી સીધી રેખા સાથે નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, તે બંનેના સમૂહના સીધા પ્રમાણસર છે અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર છે:

આ કિસ્સામાં, પોઈન્ટ બોડીને એવા શરીર તરીકે સમજવામાં આવે છે કે જેના પરિમાણો તેમની વચ્ચેના અંતર કરતાં અનેક ગણા નાના હોય છે.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના દળોને ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કહેવામાં આવે છે. પ્રમાણસરતા ગુણાંક G ને ગુરુત્વાકર્ષણ સ્થિર કહેવામાં આવે છે. તેનું મૂલ્ય પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું: G = 6.7 10¯¹¹ N m² / kg².

ગુરુત્વાકર્ષણપૃથ્વીની સપાટીની નજીક કાર્ય તેના કેન્દ્ર તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે અને સૂત્ર દ્વારા ગણતરી કરવામાં આવે છે:

જ્યાં g એ ગુરુત્વાકર્ષણનું પ્રવેગ છે (g = 9.8 m/s²).

જીવંત પ્રકૃતિમાં ગુરુત્વાકર્ષણની ભૂમિકા ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે જીવંત પ્રાણીઓનું કદ, આકાર અને પ્રમાણ મોટાભાગે તેની તીવ્રતા પર આધારિત છે.

શરીર નુ વજન.ચાલો ધ્યાનમાં લઈએ કે જ્યારે કેટલાક લોડને આડી પ્લેન (સપોર્ટ) પર મૂકવામાં આવે ત્યારે શું થાય છે. લોડ ઘટાડ્યા પછી પ્રથમ ક્ષણે, તે ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ નીચે તરફ જવાનું શરૂ કરે છે (ફિગ. 8).

પ્લેન વળે છે અને ઉપર તરફ નિર્દેશિત સ્થિતિસ્થાપક બળ (સપોર્ટ પ્રતિક્રિયા) દેખાય છે. સ્થિતિસ્થાપક બળ (Fу) ગુરુત્વાકર્ષણ બળને સંતુલિત કર્યા પછી, શરીરનું નીચું થવું અને આધારનું વિચલન બંધ થઈ જશે.

આધારનું વિચલન શરીરની ક્રિયા હેઠળ ઉદ્ભવ્યું છે, તેથી, ચોક્કસ બળ (P) શરીરની બાજુથી આધાર પર કાર્ય કરે છે, જેને શરીરનું વજન કહેવામાં આવે છે (ફિગ. 8, b). ન્યુટનના ત્રીજા નિયમ મુજબ, શરીરનું વજન જમીનની પ્રતિક્રિયા બળની તીવ્રતામાં સમાન હોય છે અને તે વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્દેશિત થાય છે.

P = - Fу = Fheavy.

શરીર નુ વજન P એ બળ છે જેના વડે શરીર આડા આધાર પર કાર્ય કરે છે જે તેની સાપેક્ષ ગતિહીન છે.

આધાર પર ગુરુત્વાકર્ષણ બળ (વજન) લાગુ પડતું હોવાથી, તે વિકૃત છે અને તેની સ્થિતિસ્થાપકતાને લીધે, ગુરુત્વાકર્ષણ બળનો પ્રતિકાર કરે છે. આ કિસ્સામાં સમર્થનની બાજુથી વિકસિત દળોને સપોર્ટ પ્રતિક્રિયા દળો કહેવામાં આવે છે, અને પ્રતિક્રિયાના વિકાસની ખૂબ જ ઘટનાને સપોર્ટ પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે. ન્યુટનના ત્રીજા નિયમ મુજબ, આધાર પ્રતિક્રિયા બળ શરીરના ગુરુત્વાકર્ષણ બળની તીવ્રતામાં સમાન છે અને દિશામાં વિરુદ્ધ છે.

જો કોઈ આધાર પરની વ્યક્તિ તેના શરીરના ભાગોના પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે, જે ટેકોમાંથી નિર્દેશિત થાય છે, તો આધારનું પ્રતિક્રિયા બળ ma ની માત્રાથી વધે છે, જ્યાં m વ્યક્તિનું દળ છે અને તે પ્રવેગ છે જેની સાથે તેના શરીરના ભાગો ફરે છે. આ ગતિશીલ અસરો તાણ ગેજ ઉપકરણો (ડાયનેમોગ્રામ) નો ઉપયોગ કરીને રેકોર્ડ કરી શકાય છે.

વજનને શરીરના વજન સાથે મૂંઝવવું જોઈએ નહીં. શરીરનો સમૂહ તેના નિષ્ક્રિય ગુણધર્મોને દર્શાવે છે અને તે ગુરુત્વાકર્ષણના બળ પર અથવા તે ગતિશીલતા પર આધારિત નથી.

શરીરનું વજન તે બળને દર્શાવે છે જેની સાથે તે ટેકો પર કાર્ય કરે છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને ચળવળના પ્રવેગ બંને પર આધાર રાખે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ચંદ્ર પર શરીરનું વજન પૃથ્વી પરના શરીરના વજન કરતાં લગભગ 6 ગણું ઓછું હોય છે અને બંને કિસ્સાઓમાં સમાન હોય છે અને તે શરીરમાં પદાર્થની માત્રા દ્વારા નક્કી થાય છે.

રોજિંદા જીવનમાં, ટેક્નોલોજી અને રમતગમતમાં, વજન ઘણીવાર ન્યુટન (N) માં નહીં, પરંતુ કિલોગ્રામ બળ (kgf) માં સૂચવવામાં આવે છે. એક એકમથી બીજામાં સંક્રમણ સૂત્ર અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે: 1 kgf = 9.8 N.

જ્યારે આધાર અને શરીર ગતિહીન હોય છે, ત્યારે શરીરનું દળ આ શરીરના ગુરુત્વાકર્ષણ જેટલું હોય છે. જ્યારે ટેકો અને શરીર અમુક પ્રવેગ સાથે આગળ વધે છે, ત્યારે, તેની દિશાના આધારે, શરીર કાં તો વજનહીનતા અથવા ઓવરલોડ અનુભવી શકે છે. જ્યારે પ્રવેગક દિશામાં એકરુપ થાય છે અને ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રવેગ સમાન હોય છે, ત્યારે શરીરનું વજન શૂન્ય હશે, તેથી વજનહીનતાની સ્થિતિ ઊભી થાય છે (આઈએસએસ, જ્યારે નીચે આવે ત્યારે હાઇ-સ્પીડ એલિવેટર). જ્યારે સહાયક ચળવળનો પ્રવેગ ફ્રી ફોલના પ્રવેગની વિરુદ્ધ હોય છે, ત્યારે વ્યક્તિ ઓવરલોડ અનુભવે છે (પૃથ્વીની સપાટી પરથી માનવસહિત અવકાશયાનનું પ્રક્ષેપણ, એક હાઇ-સ્પીડ એલિવેટર ઉપરની તરફ વધી રહ્યું છે).

પૃથ્વીની આસપાસ ચંદ્રના ઉપગ્રહની ગતિનો અભ્યાસ કરતી વખતે ન્યૂટને 1687માં સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ શોધી કાઢ્યો હતો. ઇંગ્લીશ ભૌતિકશાસ્ત્રીએ સ્પષ્ટપણે આકર્ષણના દળોને દર્શાવતી પોસ્ટ્યુલેટ ઘડી હતી. વધુમાં, કેપ્લરના નિયમોનું વિશ્લેષણ કરીને, ન્યૂટને ગણતરી કરી કે ગુરુત્વાકર્ષણ દળો માત્ર આપણા ગ્રહ પર જ નહીં, પણ અવકાશમાં પણ હોવા જોઈએ.

પૃષ્ઠભૂમિ

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ સ્વયંભૂ જન્મ્યો ન હતો. પ્રાચીન કાળથી, લોકોએ આકાશનો અભ્યાસ કર્યો છે, મુખ્યત્વે કૃષિ કેલેન્ડરનું સંકલન કરવા, મહત્વપૂર્ણ તારીખો અને ધાર્મિક રજાઓની ગણતરી કરવા માટે. અવલોકનો દર્શાવે છે કે "વિશ્વ" ની મધ્યમાં એક લ્યુમિનરી (સૂર્ય) છે, જેની આસપાસ અવકાશી પદાર્થો ભ્રમણકક્ષામાં ફરે છે. ત્યારબાદ, ચર્ચના સિદ્ધાંતોએ આને ધ્યાનમાં લેવાની મંજૂરી આપી ન હતી, અને લોકોએ હજારો વર્ષોથી સંચિત જ્ઞાન ગુમાવ્યું હતું.

16મી સદીમાં, ટેલિસ્કોપની શોધ પહેલાં, ખગોળશાસ્ત્રીઓની એક ગેલેક્સી દેખાઈ જેણે ચર્ચના પ્રતિબંધોને ફગાવીને વૈજ્ઞાનિક રીતે આકાશ તરફ જોયું. ટી. બ્રાહે, ઘણા વર્ષોથી અવકાશનું નિરીક્ષણ કરી રહ્યા છે, ખાસ કાળજી સાથે ગ્રહોની ગતિવિધિઓને વ્યવસ્થિત બનાવી. આ અત્યંત સચોટ માહિતીએ I. કેપ્લરને પાછળથી તેના ત્રણ નિયમો શોધવામાં મદદ કરી.

આઇઝેક ન્યૂટને ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ (1667)ની શોધ કરી ત્યાં સુધીમાં, એન. કોપરનિકસની વિશ્વની સૂર્યકેન્દ્રીય પ્રણાલી આખરે ખગોળશાસ્ત્રમાં સ્થાપિત થઈ હતી. તે મુજબ, સિસ્ટમના દરેક ગ્રહો સૂર્યની આસપાસ ભ્રમણકક્ષામાં પરિભ્રમણ કરે છે, જે ઘણી ગણતરીઓ માટે પૂરતા અંદાજ સાથે, ગોળ ગણી શકાય. 17મી સદીની શરૂઆતમાં. I. કેપ્લરે, ટી. બ્રાહેના કાર્યોનું પૃથ્થકરણ કરીને, ગ્રહોની ગતિવિધિઓને દર્શાવતા ગતિના નિયમો સ્થાપિત કર્યા. આ શોધ ગ્રહોની ગતિની ગતિશીલતાને સ્પષ્ટ કરવા માટેનો પાયો બન્યો, એટલે કે, તે દળો કે જે તેમની ગતિના આ પ્રકારને બરાબર નક્કી કરે છે.

ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું વર્ણન

ટૂંકા ગાળાની નબળા અને મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓથી વિપરીત, ગુરુત્વાકર્ષણ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો લાંબા-અંતરના ગુણધર્મો ધરાવે છે: તેમનો પ્રભાવ પ્રચંડ અંતર પર પોતાને પ્રગટ કરે છે. મેક્રોકોઝમમાં યાંત્રિક ઘટનાઓ 2 દળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે: ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અને ગુરુત્વાકર્ષણ. ઉપગ્રહો પર ગ્રહોનો પ્રભાવ, ફેંકવામાં આવેલ અથવા લોન્ચ કરેલ પદાર્થની ઉડાન, પ્રવાહીમાં શરીરનું તરતું - આ દરેક ઘટનામાં ગુરુત્વાકર્ષણ બળ કાર્ય કરે છે. આ પદાર્થો ગ્રહ દ્વારા આકર્ષાય છે અને તેની તરફ ગુરુત્વાકર્ષણ કરે છે, તેથી તેનું નામ "સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો" છે.

તે સાબિત થયું છે કે ભૌતિક શરીરો વચ્ચે પરસ્પર આકર્ષણનું બળ ચોક્કસપણે છે. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણના દળોના પ્રભાવ હેઠળ પૃથ્વી પર પદાર્થોનું પતન, ચંદ્ર અને સૂર્યની આસપાસ ગ્રહોનું પરિભ્રમણ જેવી ઘટનાઓને ગુરુત્વાકર્ષણ કહેવામાં આવે છે.

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો કાયદો: સૂત્ર

સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણ નીચે પ્રમાણે ઘડવામાં આવે છે: કોઈપણ બે ભૌતિક પદાર્થો ચોક્કસ બળ સાથે એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે. આ બળની તીવ્રતા આ પદાર્થોના સમૂહના ઉત્પાદનના સીધા પ્રમાણસર છે અને તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વિપરિત પ્રમાણસર છે:

સૂત્રમાં, m1 અને m2 એ ભૌતિક પદાર્થોનો સમૂહ છે જેનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે; r એ ગણતરી કરેલ વસ્તુઓના સમૂહના કેન્દ્રો વચ્ચે નિર્ધારિત અંતર છે; G એ સતત ગુરુત્વાકર્ષણ જથ્થો છે જે બળને વ્યક્ત કરે છે જેની સાથે 1 કિગ્રા વજન ધરાવતા બે પદાર્થોનું પરસ્પર આકર્ષણ 1 મીટરના અંતરે આવે છે.

આકર્ષણનું બળ શેના પર આધાર રાખે છે?

પ્રદેશના આધારે ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ અલગ રીતે કાર્ય કરે છે. કારણ કે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ચોક્કસ ક્ષેત્રમાં અક્ષાંશના મૂલ્યો પર આધાર રાખે છે, તેવી જ રીતે, ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રવેગના વિવિધ સ્થળોએ અલગ અલગ મૂલ્યો છે. ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને તે મુજબ, મુક્ત પતનનું પ્રવેગ પૃથ્વીના ધ્રુવો પર મહત્તમ મૂલ્ય ધરાવે છે - આ બિંદુઓ પર ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ જેટલું છે. ન્યૂનતમ મૂલ્યો વિષુવવૃત્ત પર હશે.

ગ્લોબ થોડો સપાટ છે, તેની ધ્રુવીય ત્રિજ્યા વિષુવવૃત્તીય ત્રિજ્યા કરતા લગભગ 21.5 કિમી ઓછી છે. જો કે, પૃથ્વીના દૈનિક પરિભ્રમણની તુલનામાં આ અવલંબન ઓછું નોંધપાત્ર છે. ગણતરીઓ દર્શાવે છે કે વિષુવવૃત્ત પર પૃથ્વીની અસ્પષ્ટતાને લીધે, ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે પ્રવેગકની તીવ્રતા ધ્રુવ પર તેના મૂલ્ય કરતાં 0.18% અને દૈનિક પરિભ્રમણ પછી - 0.34% દ્વારા સહેજ ઓછી છે.

જો કે, પૃથ્વી પર તે જ જગ્યાએ, દિશા વેક્ટર વચ્ચેનો ખૂણો નાનો છે, તેથી આકર્ષણ બળ અને ગુરુત્વાકર્ષણ બળ વચ્ચેની વિસંગતતા નજીવી છે, અને ગણતરીમાં તેની અવગણના કરી શકાય છે. એટલે કે, આપણે ધારી શકીએ કે આ દળોના મોડ્યુલ સમાન છે - પૃથ્વીની સપાટીની નજીક ગુરુત્વાકર્ષણનું પ્રવેગ બધે સમાન છે અને લગભગ 9.8 m/s² છે.

નિષ્કર્ષ

આઇઝેક ન્યુટન એક વૈજ્ઞાનિક હતા જેમણે વૈજ્ઞાનિક ક્રાંતિ કરી, ગતિશીલતાના સિદ્ધાંતોનું સંપૂર્ણ પુનઃનિર્માણ કર્યું અને તેના આધારે વિશ્વનું એક વૈજ્ઞાનિક ચિત્ર બનાવ્યું. તેમની શોધે વિજ્ઞાનના વિકાસ અને ભૌતિક અને આધ્યાત્મિક સંસ્કૃતિની રચનાને પ્રભાવિત કરી. વિશ્વના વિચારના પરિણામોને સુધારવાનું ન્યુટનના ભાગ્યમાં પડ્યું. 17મી સદીમાં વૈજ્ઞાનિકોએ એક નવા વિજ્ઞાન - ભૌતિકશાસ્ત્રના પાયાનું નિર્માણ કરવાનું ભવ્ય કાર્ય પૂર્ણ કર્યું છે.