Gravitačné sily: koncepcia a vlastnosti použitia vzorca na ich výpočet

Gravitačné sily sú jedným zo štyroch hlavných typov síl, ktoré sa prejavujú v celej svojej rozmanitosti medzi rôznymi telesami na Zemi aj mimo nej. Okrem nich sa rozlišujú aj elektromagnetické, slabé a jadrové (silné). Pravdepodobne to bola ich existencia, ktorú si ľudstvo uvedomilo v prvom rade. O zo strany Zeme je známe už od staroveku. Uplynuli však celé storočia, kým si človek uvedomil, že k tomuto druhu interakcie nedochádza len medzi Zemou a akýmkoľvek telom, ale aj medzi rôznymi objektmi. Prvý, kto pochopil, ako fungujú, bol anglický fyzik I. Newton. Práve on priniesol dnes už známe

Vzorec gravitačnej sily

Newton sa rozhodol analyzovať zákony, podľa ktorých sa planéty pohybujú v systéme. Vďaka tomu dospel k záveru, že rotácia nebeských telies okolo Slnka je možná len vtedy, ak medzi ním a samotnými planétami pôsobia gravitačné sily. Vedec si uvedomil, že nebeské telesá sa líšia od iných objektov iba svojou veľkosťou a hmotnosťou, odvodil nasledujúci vzorec:

F \u003d f x (m 1 x m 2) / r 2, kde:

  • m 1 , m 2 sú hmotnosti dvoch telies;
  • r je vzdialenosť medzi nimi v priamke;
  • f je gravitačná konštanta, ktorej hodnota je 6,668 x 10-8 cm3/g x sek2.

Dá sa teda tvrdiť, že akékoľvek dva objekty sa navzájom priťahujú. Práca gravitačnej sily v jej veľkosti je priamo úmerná hmotnostiam týchto telies a nepriamo úmerná vzdialenosti medzi nimi, na druhú.

Vlastnosti aplikácie vzorca

Na prvý pohľad sa zdá, že použitie matematického popisu zákona príťažlivosti je celkom jednoduché. Ak sa však nad tým zamyslíte, tento vzorec má zmysel len pre dve hmoty, ktorých rozmery sú v porovnaní so vzdialenosťou medzi nimi zanedbateľné. A to až tak, že ich možno brať za dva body. Ale čo keď je vzdialenosť porovnateľná s veľkosťou tiel a tie samotné majú nepravidelný tvar? Rozdeliť ich na časti, určiť gravitačné sily medzi nimi a vypočítať výslednicu? Ak áno, koľko bodov treba vziať na výpočet? Ako vidíte, nie všetko je také jednoduché.
A ak vezmeme do úvahy (z pohľadu matematiky), že bod nemá žiadne rozmery, potom sa takáto situácia javí ako úplne beznádejná. Našťastie vedci prišli na spôsob, ako v tomto prípade urobiť výpočty. Využívajú integrálny aparát a podstatou metódy je, že objekt je rozdelený na nekonečné množstvo malých kociek, ktorých hmoty sú sústredené v ich stredoch. Potom sa zostaví vzorec na zistenie výslednej sily a aplikuje sa limitný prechod, pomocou ktorého sa objem každého základného prvku zníži na bod (nulu) a počet takýchto prvkov sa blíži k nekonečnu. Vďaka tomuto prístupu boli dosiahnuté niektoré dôležité závery.

  1. Ak je telo guľa (guľa), ktorej hustota je rovnomerná, potom k sebe priťahuje akýkoľvek iný predmet, ako keby sa celá jeho hmota sústredila v jeho strede. Preto s určitou chybou možno tento záver aplikovať na planéty.
  2. Keď je hustota objektu charakterizovaná stredovou sférickou symetriou, interaguje s inými objektmi, ako keby celá jeho hmotnosť bola v bode symetrie. Ak teda zoberieme dutú guľu (napríklad niekoľko loptičiek vnorených do seba (ako matriošky), budú priťahovať iné telá rovnako ako hmotný bod, ktorý má spoločnú hmotnosť a nachádza sa v centrum.


Páčil sa vám článok? Zdieľaj s priateľmi!