重力:その計算式を適用する概念と特徴

重力は、地球上と地球外のさまざまな物体間の多様性として現れる 4 つの主要な力の 1 つです。 それらに加えて、電磁波、弱いもの、核(強い)も区別されます。 おそらく人類が初めてその存在に気づいたのでしょう。 地球の側から見ることは古くから知られていました。 しかし、この種の相互作用が地球と物体の間だけでなく、異なる物体間でも起こることに人類が気づくまでに何世紀もかかりました。 それらがどのように機能するかを最初に理解したのは、イギリスの物理学者 I. ニュートンでした。 今ではよく知られているものを生み出したのは彼でした。

重力の公式

ニュートンは、惑星が系内を移動する法則を分析することにしました。 その結果、彼は、太陽の周りの天体の回転は、太陽と惑星自体の間に重力が作用する場合にのみ可能であるという結論に達しました。 天体が他の天体と異なるのは大きさと質量だけであることに気づき、科学者は次の公式を導き出しました。

F = f x (m 1 x m 2) / r 2、ここで:

  • m 1 、m 2 は 2 つの物体の質量です。
  • r は直線上のそれらの間の距離です。
  • f は重力定数で、その値は 6.668 x 10 -8 cm 3 /g x sec 2 です。

したがって、任意の 2 つの物体は互いに引き付けられると主張できます。 重力によって行われる仕事は、大きさにおいてこれらの物体の質量に正比例し、物体の間の距離の二乗に反比例します。

公式を使用する際の特徴

一見すると、引き寄せの法則の数学的記述を使用することは非常に簡単であるように思えます。 しかし、よく考えてみると、この公式は 2 つの質量、つまりそれらの間の距離に比べてサイズが無視できるほど小さい場合にのみ意味を持ちます。 そして、それらは2つの点で誤解される可能性があるほどです。 しかし、その距離が物体の大きさに匹敵し、物体自体が不規則な形をしている場合はどうすればよいでしょうか? それらを部分に分割し、それらの間の重力を決定し、その合力を計算しますか? その場合、何点を考慮して計算すればよいのでしょうか? ご覧のとおり、すべてがそれほど単純ではありません。
そして、点には次元がないことを(数学の観点から)考慮すると、この状況は完全に絶望的であるように見えます。 幸いなことに、科学者はこの場合に計算を行う方法を思いつきました。 彼らは一体型の装置を使用しており、この方法の本質は、物体を無数の小さな立方体に分割し、その質量が中心に集中していることです。 次に、合力を求める公式が作成され、各構成要素の体積が点 (ゼロ) まで減少し、そのような要素の数が無限に急増する制限遷移が適用されます。 この技術のおかげで、いくつかの重要な結論を得ることができました。

  1. 物体が密度が均一なボール (球) である場合、すべての質量がその中心に集中しているかのように、他の物体を自分自身に引き付けます。 したがって、多少の誤差はあるものの、この結論は惑星にも適用できます。
  2. オブジェクトの密度が中心の球対称性によって特徴付けられる場合、そのオブジェクトは、あたかもその質量のすべてが対称点に位置しているかのように他のオブジェクトと相互作用します。 したがって、中空のボール (たとえば、入れ子になった複数のボール (入れ子人形など) を使用すると、それらは共通の質量を持ち、中心に位置する物質点と同じように他の物体を引き付けます。そうするだろう。


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