Në lëndën e fizikës së klasës së 7-të keni studiuar fenomenin graviteti universal. Ajo qëndron në faktin se ka forca gravitacionale midis të gjithë trupave në Univers.
Njutoni arriti në përfundimin për ekzistencën e forcave gravitacionale universale (ato quhen edhe forca gravitacionale) si rezultat i studimit të lëvizjes së Hënës rreth Tokës dhe planetëve rreth Diellit.
Merita e Njutonit nuk qëndron vetëm në supozimin e tij brilant për tërheqjen e ndërsjellë të trupave, por edhe në faktin se ai ishte në gjendje të gjente ligjin e ndërveprimit të tyre, domethënë një formulë për llogaritjen e forcës gravitacionale midis dy trupave.
Ligji i gravitetit universal thotë:
- çdo dy trupa tërheq njëri-tjetrin me një forcë drejtpërdrejt proporcionale me masën e secilit prej tyre dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre
ku F është madhësia e vektorit të tërheqjes gravitacionale midis trupave me masa m 1 dhe m 2, g është distanca midis trupave (qendrave të tyre); G është koeficienti, i cili quhet konstante gravitacionale.
Nëse m 1 = m 2 = 1 kg dhe g = 1 m, atëherë, siç shihet nga formula, konstanta e gravitetit G është numerikisht e barabartë me forcën F. Me fjalë të tjera, konstanta e gravitetit është numerikisht e barabartë me forcën F e tërheqjes së dy trupave me peshë 1 kg secili, të vendosur në një distancë 1 m larg njëri-tjetrit. Matjet tregojnë se
G = 6,67 10 -11 Nm 2 / kg 2.
Formula jep një rezultat të saktë gjatë llogaritjes së forcës së gravitetit universal në tre raste: 1) nëse madhësitë e trupave janë të papërfillshme në krahasim me distancën ndërmjet tyre (Fig. 32, a); 2) nëse të dy trupat janë homogjenë dhe kanë formë sferike (Fig. 32, b); 3) nëse njëri prej trupave ndërveprues është një top, përmasat dhe masa e të cilit janë dukshëm më të mëdha se trupi i dytë (i çdo forme) që ndodhet në sipërfaqen e këtij topi ose afër tij (Fig. 32, c).
Oriz. 32. Kushtet që përcaktojnë kufijtë e zbatueshmërisë së ligjit të gravitetit universal
E treta e rasteve të shqyrtuara është baza për llogaritjen, duke përdorur formulën e dhënë, forcën e tërheqjes në Tokë të ndonjë prej trupave të vendosur në të. Në këtë rast, rrezja e Tokës duhet të merret si distanca midis trupave, pasi madhësitë e të gjithë trupave të vendosur në sipërfaqen e saj ose afër saj janë të papërfillshme në krahasim me rrezen e Tokës.
Sipas ligjit të tretë të Njutonit, një mollë varet në një degë ose bie prej saj me nxitim. renie e lire, e tërheq Tokën drejt vetes me të njëjtën forcë absolute me të cilën e tërheq Toka. Por nxitimi i Tokës, i shkaktuar nga forca e tërheqjes së saj ndaj mollës, është afër zeros, pasi masa e Tokës është në mënyrë të pakrahasueshme më e madhe se masa e mollës.
Pyetje
- Çfarë quhej graviteti universal?
- Cili është emri tjetër për forcat e gravitetit universal?
- Kush e zbuloi ligjin e gravitetit universal dhe në cilin shekull?
- Formuloni ligjin e gravitetit universal. Shkruani një formulë që shpreh këtë ligj.
- Në cilat raste duhet të zbatohet ligji i gravitetit universal për të llogaritur forcat gravitacionale?
- A tërhiqet Toka nga një mollë e varur në një degë?
Ushtrimi 15
- Jepni shembuj të manifestimit të gravitetit.
- Stacioni hapësinor fluturon nga Toka në Hënë. Si ndryshon moduli i vektorit të forcës së tij të tërheqjes ndaj Tokës në këtë rast; në hënë? A tërhiqet stacioni nga Toka dhe Hëna me forca të barabarta ose me madhësi të ndryshme kur është në mes mes tyre? Nëse forcat janë të ndryshme, cila është më e madhe dhe sa herë? Arsyetoni të gjitha përgjigjet. (Dihet se masa e Tokës është rreth 81 herë më e madhe se masa e Hënës.)
- Dihet se masa e Diellit është 330.000 herë më e madhe se masa e Tokës. A është e vërtetë që Dielli e tërheq Tokën 330,000 herë më fort se sa Toka e tërheq Diellin? Shpjegoni përgjigjen tuaj.
- Topi i hedhur nga djali lëvizi lart për disa kohë. Në të njëjtën kohë, shpejtësia e tij u ul gjatë gjithë kohës derisa u bë e barabartë me zero. Më pas topi filloi të binte me shpejtësi në rritje. Shpjegoni: a) nëse forca e rëndesës drejt Tokës ka vepruar mbi topin gjatë lëvizjes së tij lart; poshtë; b) çfarë e shkaktoi uljen e shpejtësisë së topit kur ai lëvizte lart; rritja e shpejtësisë së tij kur lëviz poshtë; c) pse, kur topi lëvizte lart, shpejtësia e tij zvogëlohej dhe kur lëvizte poshtë, rritej.
- A tërhiqet një person që qëndron në Tokë nga Hëna? Nëse po, çfarë tërhiqet më shumë - Hëna apo Toka? A tërhiqet Hëna nga ky person? Arsyetoni përgjigjet tuaja.
Ky artikull do të fokusohet në historinë e zbulimit të ligjit të gravitetit universal. Këtu do të njihemi me informacione biografike nga jeta e shkencëtarit që zbuloi këtë dogmë fizike, do të shqyrtojmë dispozitat kryesore të saj, marrëdhënien me gravitetin kuantik, rrjedhën e zhvillimit dhe shumë më tepër.
Gjeniu
Sir Isaac Newton është një shkencëtar me origjinë nga Anglia. Në një kohë, ai i kushtoi shumë vëmendje dhe përpjekje shkencave të tilla si fizika dhe matematika, dhe gjithashtu solli shumë gjëra të reja në mekanikë dhe astronomi. Ai konsiderohet me të drejtë një nga themeluesit e parë të fizikës në modelin e saj klasik. Ai është autor i veprës themelore "Parimet matematikore të filozofisë natyrore", ku paraqiti informacione për tre ligjet e mekanikës dhe ligjin e gravitetit universal. Isak Njutoni hodhi themelet e mekanikës klasike me këto vepra. Ai gjithashtu zhvilloi një tip integral, teorinë e dritës. Ai gjithashtu dha një kontribut të madh në optikën fizike dhe zhvilloi shumë teori të tjera në fizikë dhe matematikë.
Ligji
Ligji i gravitetit universal dhe historia e zbulimit të tij shkojnë në të kaluarën e largët.Forma e tij klasike është një ligj që përshkruan ndërveprimet e tipit gravitacional që nuk shkojnë përtej kornizës së mekanikës.
Thelbi i tij ishte se treguesi i forcës F të shtytjes gravitacionale që lind midis 2 trupave ose pikave të materies m1 dhe m2, të ndara nga njëri-tjetri me një distancë të caktuar r, ruan proporcionalitetin në lidhje me të dy treguesit e masës dhe ka proporcionaliteti i anasjelltë Distanca në katror ndërmjet trupave:
F = G, ku simboli G tregon konstanten gravitacionale të barabartë me 6,67408(31).10 -11 m 3 / kgf 2.
graviteti i Njutonit
Para se të shqyrtojmë historinë e zbulimit të ligjit të gravitetit universal, le të njihemi më në detaje me karakteristikat e tij të përgjithshme.
Në teorinë e krijuar nga Njutoni, të gjithë trupat me masë të madhe duhet të krijojnë një fushë të veçantë rreth vetes që tërheq objekte të tjera në vetvete. Quhet fushë gravitacionale dhe ka potencial.
Një trup me simetri sferike formon një fushë jashtë vetes, e ngjashme me atë që krijon pika materiale të së njëjtës masë, e vendosur në qendër të trupit.
Drejtimi i trajektores së një pike të tillë në fushën gravitacionale të krijuar nga një trup me një masë shumë më të madhe i bindet. Objektet e universit, të tilla si, për shembull, një planet ose një kometë, gjithashtu i binden asaj, duke lëvizur përgjatë një elipsi ose hiperbolë. Shtrembërimi që krijojnë trupa të tjerë masivë merret parasysh duke përdorur dispozitat e teorisë së perturbimit.
Duke analizuar saktësinë
Pasi Njutoni zbuloi ligjin e gravitetit universal, ai duhej të testohej dhe vërtetohej shumë herë. Për këtë qëllim janë bërë një sërë llogaritjesh dhe vëzhgimesh. Pasi ka rënë dakord me dispozitat e tij dhe bazuar në saktësinë e treguesit të tij, forma eksperimentale e vlerësimit shërben si një konfirmim i qartë i relativitetit të përgjithshëm. Matja e ndërveprimeve katërpolëshe të një trupi që rrotullohet, por antenat e tij mbeten të palëvizshme, na tregon se procesi i rritjes së δ varet nga potenciali r -(1+δ), në një distancë prej disa metrash dhe është në kufi (2,1± 6.2) .10 -3. Një sërë konfirmimesh të tjera praktike lejuan që ky ligj të vendosej dhe të merrte një formë të vetme, pa modifikime. Në vitin 2007, kjo dogmë u rishikua në një distancë prej më pak se një centimetër (55 mikron-9,59 mm). Duke marrë parasysh gabimet e eksperimentit, shkencëtarët ekzaminuan rrezen e distancës dhe nuk gjetën devijime të dukshme në këtë ligj.
Vëzhgimi i orbitës së Hënës në lidhje me Tokën gjithashtu konfirmoi vlefshmërinë e saj.
Hapësira Euklidiane
Teoria klasike e gravitetit të Njutonit është e lidhur me hapësirën Euklidiane. Barazia aktuale me një saktësi mjaft të lartë (10 -9) e treguesve të masës së distancës në emëruesin e barazisë së diskutuar më sipër na tregon bazën Euklidiane të hapësirës së mekanikës njutoniane, me një formë fizike tredimensionale. Në një pikë të tillë të materies, sipërfaqja e sipërfaqes sferike ka proporcionalitet të saktë në lidhje me katrorin e rrezes së saj.
Të dhëna nga historia
Le të shqyrtojmë përmbledhje historia e zbulimit të ligjit të gravitetit universal.
Idetë u parashtruan nga shkencëtarë të tjerë që jetuan para Njutonit. Epicurus, Kepleri, Descartes, Roberval, Gassendi, Huygens dhe të tjerë menduan për të. Kepleri hipotezoi se forca e gravitetit është në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën nga Dielli dhe shtrihet vetëm në rrafshet ekliptike; sipas Dekartit ishte pasojë e aktivitetit të vorbullave në trashësinë e eterit. Kishte një numër supozimesh që pasqyronin supozimet e sakta në lidhje me varësinë nga distanca.
Një letër nga Njutoni drejtuar Halley përmbante informacione se paraardhësit e vetë Sir Isaac ishin Hooke, Wren dhe Buyot Ismael. Megjithatë, para tij, askush nuk kishte qenë në gjendje të qartë, duke përdorur metodat matematikore, lidh ligjin e gravitetit dhe lëvizjen planetare.
Historia e zbulimit të ligjit të gravitetit universal është e lidhur ngushtë me veprën "Parimet Matematikore të Filozofisë Natyrore" (1687). Në këtë vepër, Njutoni ishte në gjendje të nxirrte ligjin në fjalë falë ligjit empirik të Keplerit, i cili ishte i njohur tashmë në atë kohë. Ai na tregon se:
- forma e lëvizjes së çdo planeti të dukshëm tregon praninë e një force qendrore;
- forca e tërheqjes së tipit qendror formon orbita eliptike ose hiperbolike.
Rreth teorisë së Njutonit
Një ekzaminim i historisë së shkurtër të zbulimit të ligjit të gravitetit universal mund të na tregojë gjithashtu një sërë ndryshimesh që e dalluan atë nga hipotezat e mëparshme. Njutoni jo vetëm që publikoi formulën e propozuar për fenomenin në shqyrtim, por gjithashtu propozoi një model matematik në tërësinë e tij:
- pozicioni mbi ligjin e gravitetit;
- dispozita për ligjin e lëvizjes;
- sistematika e metodave të kërkimit matematikor.
Kjo treshe mund të ekzaminojë me saktësi edhe më shumë lëvizje komplekse objektet qiellore, duke krijuar kështu bazën për mekanikën qiellore. Derisa Ajnshtajni filloi punën e tij, ky model nuk kërkonte një grup themelor korrigjimesh. Vetëm aparati matematik duhej të përmirësohej ndjeshëm.
Objekti për diskutim
Ligji i zbuluar dhe i provuar gjatë gjithë shekullit të tetëmbëdhjetë u bë një temë e njohur e debatit aktiv dhe verifikimit të përpiktë. Megjithatë, shekulli përfundoi me pajtim të përgjithshëm me postulatet dhe deklaratat e tij. Duke përdorur llogaritjet e ligjit, ishte e mundur të përcaktoheshin me saktësi shtigjet e lëvizjes së trupave në qiej. Verifikimi i drejtpërdrejtë u krye në 1798. Ai e bëri këtë duke përdorur një ekuilibër të tipit rrotullues me ndjeshmëri të madhe. Në historinë e zbulimit të ligjit universal të gravitetit, është e nevojshme t'i kushtohet një vend i veçantë interpretimeve të paraqitura nga Poisson. Ai zhvilloi konceptin e potencialit gravitacional dhe ekuacionin Poisson, me të cilin ishte e mundur të llogaritet ky potencial. Ky lloj modeli bëri të mundur studimin e fushës gravitacionale në prani të një shpërndarje arbitrare të materies.
Teoria e Njutonit kishte shumë vështirësi. Kryesorja mund të konsiderohet pashpjegueshmëria e veprimit me rreze të gjatë. Ishte e pamundur t'i përgjigjesh me saktësi pyetjes se si forcat gravitacionale dërgohen nëpër hapësirën e vakumit me shpejtësi të pafundme.
"Evolucioni" i ligjit
Gjatë dyqind viteve të ardhshme, dhe madje edhe më shumë, shumë fizikanë u përpoqën të propozonin mënyra të ndryshme për të përmirësuar teorinë e Njutonit. Këto përpjekje përfunduan me triumf në vitin 1915, përkatësisht krijimi i Teorisë së Përgjithshme të Relativitetit, e cila u krijua nga Ajnshtajni. Ai ishte në gjendje të kapërcejë të gjithë gamën e vështirësive. Në përputhje me parimin e korrespondencës, teoria e Njutonit doli të ishte një qasje për fillimin e punës për një teori në më shumë pamje e përgjithshme, i cili mund të përdoret nëse plotësohen disa kushte:
- Potenciali natyra gravitacionale nuk mund të jetë shumë i madh në sistemet në studim. sistem diellorështë një shembull i respektimit të të gjitha rregullave për lëvizjen e trupave qiellorë. Fenomeni relativist e gjen veten në një manifestim të dukshëm të zhvendosjes perihelion.
- Shpejtësia e lëvizjes në këtë grup sistemesh është e parëndësishme në krahasim me shpejtësinë e dritës.
Prova që në një fushë gravitacionale të dobët stacionare, llogaritjet e relativitetit të përgjithshëm marrin formën e atyre Njutoniane është prania e një potenciali gravitacional skalar në një fushë të palëvizshme me karakteristika të forcës të shprehura dobët, e cila është në gjendje të plotësojë kushtet e ekuacionit të Poisson.
Shkalla kuantike
Megjithatë, në histori zbulimi shkencor ligji i gravitetit universal, as Teoria e Përgjithshme e Relativitetit nuk mund të shërbenin si teoria përfundimtare gravitacionale, pasi që të dyja nuk i përshkruajnë në mënyrë të kënaqshme proceset e tipit gravitacional në shkallën kuantike. Një përpjekje për të krijuar një teori gravitacionale kuantike është një nga detyrat më të rëndësishme të fizikës moderne.
Nga pikëpamja e gravitetit kuantik, ndërveprimi midis objekteve krijohet përmes shkëmbimit të gravitoneve virtuale. Në përputhje me parimin e pasigurisë, potenciali energjetik i gravitoneve virtuale është në përpjesëtim të zhdrejtë me periudhën kohore në të cilën ka ekzistuar, nga pika e emetimit nga një objekt deri në momentin kohor në të cilin është përthithur nga një pikë tjetër.
Duke pasur parasysh këtë, rezulton se në një shkallë të vogël largësie ndërveprimi i trupave përfshin shkëmbimin e gravitoneve të tipit virtual. Falë këtyre konsideratave, është e mundur të konkludohet një deklaratë në lidhje me ligjin e potencialit të Njutonit dhe varësinë e tij në përputhje me indeksin e proporcionalitetit të anasjelltë në lidhje me distancën. Analogjia midis ligjeve të Kulombit dhe Njutonit shpjegohet me faktin se pesha e gravitoneve është zero. Pesha e fotoneve ka të njëjtin kuptim.
Keqkuptim
Në kurrikulën e shkollës, përgjigja e pyetjes nga historia, se si Njutoni zbuloi ligjin e gravitetit universal, është historia e një fruti molle që bie. Sipas kësaj legjende, ajo ra mbi kokën e shkencëtarit. Sidoqoftë, ky është një keqkuptim i përhapur, dhe në realitet gjithçka ishte e mundur pa një rast të tillë të lëndimit të mundshëm të kokës. Vetë Njutoni ndonjëherë e konfirmoi këtë mit, por në realitet ligji nuk ishte një zbulim spontan dhe nuk erdhi në një vështrim të çastit. Siç u shkrua më lart, ajo u zhvillua për një kohë të gjatë dhe u prezantua për herë të parë në veprat mbi "Parimet Matematikore", të lëshuara për publikun në 1687.
Ligji i gravitetit të Njutonit ligji i gravitetit universal, një nga ligjet universale natyra; sipas N. z. dmth të gjithë trupat materialë tërheqin njëri-tjetrin, dhe madhësia e forcës gravitacionale nuk varet nga fizike dhe vetitë kimike trupat, mbi gjendjen e lëvizjes së tyre, mbi vetitë e mjedisit ku ndodhen trupat. Në Tokë, graviteti manifestohet kryesisht në ekzistencën e gravitetit, i cili është rezultat i tërheqjes së çdo trupi material nga Toka. I lidhur me këtë është termi "gravitet" (nga latinishtja gravitas - rëndë), ekuivalent me termin "gravitet". Ndërveprimi gravitacional në përputhje me Ligjin e Ri. luan një rol të madh në lëvizje sistemet e yjeve të tilla si yje të dyfishtë dhe të shumtë, brenda grupimeve yjore dhe galaktikave. Sidoqoftë, fushat gravitacionale brenda grupimeve dhe galaktikave të yjeve janë të një natyre shumë komplekse dhe ende nuk janë studiuar mjaftueshëm, si rezultat i të cilave lëvizjet brenda tyre studiohen me metoda të ndryshme nga metodat e mekanikës qiellore (shih astronominë yjore). Ndërveprimi gravitacional gjithashtu luan një rol të rëndësishëm në të gjitha proceset kozmike në të cilat marrin pjesë akumulimet e masave të mëdha të materies. N. z. t. është baza për studimin e lëvizjes së trupave qiellorë artificialë, në veçanti satelitëve artificialë të Tokës dhe Hënës, dhe sondave hapësinore. Më N. z. t. mbështetet në gravimetri. Forcat e tërheqjes midis trupave të zakonshëm materialë makroskopikë në Tokë mund të zbulohen dhe maten, por nuk luajnë ndonjë rol praktik të dukshëm. Në mikrokozmos, forcat e tërheqjes janë të papërfillshme në krahasim me forcat intramolekulare dhe intranukleare. Njutoni u largua pyetje e hapur për natyrën e gravitetit. Supozimi për përhapjen e menjëhershme të gravitetit në hapësirë (d.m.th., supozimi se me një ndryshim në pozicionet e trupave, forca gravitacionale midis tyre ndryshon menjëherë), e cila është e lidhur ngushtë me natyrën e gravitetit, gjithashtu nuk u shpjegua. Vështirësitë që lidhen me këtë u eliminuan vetëm në teorinë e gravitetit të Ajnshtajnit, e cila përfaqësonte një fazë të re në njohjen e ligjeve objektive të natyrës. Lit.: Isak Njuton. 1643-1727. Shtu. Art. në 100 vjetorin e lindjes së tij, ed. akad. S. I. Vavilova, M. - L., 1943; Berry A., Histori e shkurtër astronomi, përkth. nga anglishtja, M. - L., 1946; Subbotin M.F., Hyrje në astronominë teorike, M., 1968. Yu. A. Ryabov.
Enciklopedia e Madhe Sovjetike. - M.: Enciklopedia Sovjetike . 1969-1978 .
Shihni se çfarë është "ligji i gravitetit të Njutonit" në fjalorë të tjerë:
- (ligji i gravitetit universal), shih Art. (shih GRAVITETIN). Fizike fjalor enciklopedik. M.: Enciklopedia Sovjetike. Kryeredaktor A. M. Prokhorov. 1983... Enciklopedia fizike
LIGJI I GRAVITETIT I Njutonit, i njejte me ligjin e gravitacionit universal... Enciklopedi moderne
Njësoj si ligji i gravitetit universal... Fjalori i madh enciklopedik
Ligji i gravitetit të Njutonit- LIGJI I GRAVITETIT I Njutonit, i njejte me ligjin e gravitacionit universal. ... Fjalor Enciklopedik i Ilustruar
LIGJI I GRAVITETIT I Njutonit- njësoj si (shih) ...
Njësoj si ligji i gravitetit universal. * * * LIGJI I GRAVITITETIT I NJUTONIT LIGJI I GRAVITETIT I Njutonit, i njejte si ligji i gravitacionit universal (shih LIGJI I GRAVITACIONIT UNIVERSAL) ... fjalor enciklopedik
Ligji i gravitetit të Njutonit- Niutono gravitacijos dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Ligji i Njutonit të gravitetit vok. Newtonsches Gravitationsgesetz, n; Newtonsches Massenanziehungsgesetz, n rus. ligji i gravitetit të Njutonit, m; Ligji i Njutonit i gravitetit, m pranc.… … Fizikos terminų žodynas
Graviteti (gravitacioni universal, gravitacioni) (nga latinishtja gravitas "gravity") është një ndërveprim themelor me rreze të gjatë në natyrë, të cilit i nënshtrohen të gjithë trupat materialë. Sipas të dhënave moderne, është një ndërveprim universal në atë... ... Wikipedia
LIGJI I GRAVITETIT- (Ligji i gravitetit të Njutonit) të gjithë trupat materialë tërheqin njëri-tjetrin me forca drejtpërdrejt proporcionale me masat e tyre dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre: ku F është moduli i forcës së gravitetit, m1 dhe m2, masat e bashkëveprimit trupat, R...... Enciklopedia e Madhe Politeknike
Ligji i gravitetit- I. Ligji i gravitetit të Njutonit (1643–1727) në mekanikën klasike, sipas të cilit forca e tërheqjes gravitacionale të dy trupave me masa m1 dhe m2 është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës r ndërmjet tyre; koeficienti i proporcionalitetit G gravitacional... Konceptet shkenca moderne natyrore. Fjalor i termave bazë
Obi-Wan Kenobi tha se forca e mban të bashkuar galaktikën. E njëjta gjë mund të thuhet për gravitetin. Fakt: Graviteti na lejon të ecim në Tokë, Toka të rrotullohet rreth Diellit dhe Dielli të lëvizë rreth vrimës së zezë supermasive në qendër të galaktikës sonë. Si ta kuptojmë gravitetin? Kjo diskutohet në artikullin tonë.
Le të themi menjëherë se nuk do të gjeni këtu një përgjigje unike të saktë për pyetjen "Çfarë është graviteti". Sepse thjesht nuk ekziston! Graviteti është një nga fenomenet më misterioze, mbi të cilin shkencëtarët janë në mëdyshje dhe ende nuk mund ta shpjegojnë plotësisht natyrën e tij.
Ka shumë hipoteza dhe mendime. Ka më shumë se një duzinë teorish të gravitetit, alternative dhe klasike. Ne do të shikojmë ato më interesante, relevante dhe moderne.
Dua më shumë informacione të dobishme dhe lajme të reja çdo ditë? Bashkohuni me ne në telegram.
Graviteti është një ndërveprim themelor fizik
Ekzistojnë 4 ndërveprime themelore në fizikë. Falë tyre, bota është pikërisht ajo që është. Graviteti është një nga këto ndërveprime.
Ndërveprimet themelore:
- graviteti;
- elektromagnetizëm;
- ndërveprim i fortë;
- ndërveprim i dobët.
Aktualisht, teoria aktuale që përshkruan gravitetin është relativiteti i përgjithshëm ( teori e përgjithshme relativiteti). Ajo u propozua nga Albert Einstein në 1915-1916.
Megjithatë, ne e dimë se është shumë herët për të folur për të vërtetën përfundimtare. Në fund të fundit, disa shekuj para shfaqjes së relativitetit të përgjithshëm në fizikë, teoria e Njutonit dominoi për të përshkruar gravitetin, i cili u zgjerua ndjeshëm.
Në kuadrin e relativitetit të përgjithshëm, aktualisht është e pamundur të shpjegohen dhe përshkruhen të gjitha çështjet që lidhen me gravitetin.
Para Njutonit, besohej gjerësisht se graviteti në tokë dhe graviteti në parajsë ishin gjëra të ndryshme. Besohej se planetët lëvizin sipas ligjeve të tyre ideale, të ndryshme nga ato në Tokë.
Njutoni zbuloi ligjin e gravitetit universal në 1667. Sigurisht, ky ligj ka ekzistuar edhe në kohën e dinosaurëve dhe shumë më herët.
Filozofët e lashtë menduan për ekzistencën e gravitetit. Galileo llogariti në mënyrë eksperimentale përshpejtimin e gravitetit në Tokë, duke zbuluar se është i njëjtë për trupat e çdo mase. Kepleri studioi ligjet e lëvizjes së trupave qiellorë.
Njutoni arriti të formulojë dhe përgjithësojë rezultatet e vëzhgimeve të tij. Ja çfarë mori ai:
Dy trupa tërheqin njëri-tjetrin me një forcë të quajtur forcë gravitacionale ose gravitacion.
Formula për forcën e tërheqjes midis trupave:
G është konstanta gravitacionale, m është masa e trupave, r është distanca midis qendrave të masës së trupave.
Cili është kuptimi fizik i konstantës gravitacionale? Është e barabartë me forcën me të cilën trupat me masë prej 1 kilogram secili veprojnë mbi njëri-tjetrin, duke qenë në një distancë prej 1 metër nga njëri-tjetri.
Sipas teorisë së Njutonit, çdo objekt krijon një fushë gravitacionale. Saktësia e ligjit të Njutonit është testuar në distanca më të vogla se një centimetër. Sigurisht, për masat e vogla këto forca janë të parëndësishme dhe mund të neglizhohen.
Formula e Njutonit është e zbatueshme si për llogaritjen e forcës së tërheqjes së planetëve ndaj diellit ashtu edhe për objektet e vogla. Thjesht nuk e vërejmë forcën me të cilën tërhiqen, të themi, topat në tryezën e bilardos. Megjithatë, kjo forcë ekziston dhe mund të llogaritet.
Forca e tërheqjes vepron midis çdo trupi në Univers. Efekti i tij shtrihet në çdo distancë.
Ligji i gravitetit universal i Njutonit nuk shpjegon natyrën e forcës së gravitetit, por vendos ligje sasiore. Teoria e Njutonit nuk kundërshton GTR. Është mjaft e mjaftueshme për zgjidhjen e problemeve praktike në shkallën e Tokës dhe për llogaritjen e lëvizjes së trupave qiellorë.
Graviteti në relativitetin e përgjithshëm
Përkundër faktit se teoria e Njutonit është mjaft e zbatueshme në praktikë, ajo ka një sërë disavantazhesh. Ligji i gravitetit universal është një përshkrim matematikor, por nuk jep njohuri mbi natyrën themelore fizike të gjërave.
Sipas Njutonit, forca e gravitetit vepron në çdo distancë. Dhe funksionon menjëherë. Duke marrë parasysh që shpejtësia më e shpejtë në botë është shpejtësia e dritës, ka një mospërputhje. Si mund të veprojë graviteti në çast në çdo distancë, kur dritës i duhet jo një çast, por disa sekonda apo edhe vite për t'i kapërcyer ato?
Në kuadrin e relativitetit të përgjithshëm, graviteti konsiderohet jo si një forcë që vepron mbi trupat, por si një lakim i hapësirës dhe kohës nën ndikimin e masës. Kështu, graviteti nuk është një ndërveprim i forcës.
Cili është efekti i gravitetit? Le të përpiqemi ta përshkruajmë atë duke përdorur një analogji.
Le të imagjinojmë hapësirën në formën e një fletë elastike. Nëse vendosni një top të lehtë tenisi mbi të, sipërfaqja do të mbetet e niveluar. Por nëse vendosni një peshë të rëndë pranë topit, ajo do të shtypë një vrimë në sipërfaqe dhe topi do të fillojë të rrotullohet drejt peshës së madhe dhe të rëndë. Ky është "graviteti".
Meqe ra fjala! Për lexuesit tanë tani ka një zbritje prej 10%.
Zbulimi i valëve gravitacionale
Valët gravitacionale u parashikuan nga Albert Einstein në vitin 1916, por ato u zbuluan vetëm njëqind vjet më vonë, në 2015.
Çfarë janë valët gravitacionale? Le të bëjmë një analogji përsëri. Nëse hidhni një gur në ujë të qetë, në sipërfaqen e ujit do të shfaqen rrathë nga ku bie. Valët gravitacionale janë të njëjtat valëzime, shqetësime. Vetëm jo në ujë, por në hapësirë-kohë botërore.
Në vend të ujit ka hapësirë-kohë, dhe në vend të një guri, le të themi, një vrimë e zezë. Çdo lëvizje e përshpejtuar e masës gjeneron një valë gravitacionale. Nëse trupat janë në gjendje të rënies së lirë, kur kalon një valë gravitacionale, distanca midis tyre do të ndryshojë.
Meqenëse graviteti është një forcë shumë e dobët, zbulimi i valëve gravitacionale është shoqëruar me vështirësi të mëdha teknike. Teknologjitë moderne bëri të mundur zbulimin e një shpërthimi valësh gravitacionale vetëm nga burime supermasive.
Një ngjarje e përshtatshme për zbulimin e një valë gravitacionale është bashkimi i vrimave të zeza. Fatkeqësisht ose për fat të mirë, kjo ndodh mjaft rrallë. Sidoqoftë, shkencëtarët arritën të regjistrojnë një valë që fjalë për fjalë u rrotullua në hapësirën e Universit.
Për të regjistruar valët gravitacionale, u ndërtua një detektor me një diametër prej 4 kilometrash. Gjatë kalimit të valës, u regjistruan dridhjet e pasqyrave në pezullimet në vakum dhe ndërhyrja e dritës së reflektuar prej tyre.
Valët gravitacionale konfirmuan vlefshmërinë e relativitetit të përgjithshëm.
Graviteti dhe grimcat elementare
Në modelin standard, çdo ndërveprim është përgjegjës për disa grimcat elementare. Mund të themi se grimcat janë bartëse të ndërveprimeve.
Gravitoni, një grimcë hipotetike pa masë me energji, është përgjegjëse për gravitetin. Nga rruga, në materialin tonë të veçantë, lexoni më shumë rreth bozonit Higgs, i cili ka shkaktuar shumë zhurmë, dhe grimca të tjera elementare.
Së fundi, këtu janë disa fakte interesante rreth gravitetit.
10 fakte rreth gravitetit
- Për të kapërcyer forcën e gravitetit të Tokës, një trup duhet të ketë një shpejtësi prej 7.91 km/s. Kjo është shpejtësia e parë e ikjes. Mjafton që një trup (për shembull, një sondë hapësinore) të lëvizë në orbitë rreth planetit.
- Për t'i shpëtuar fushës gravitacionale të Tokës, anija kozmike duhet të ketë një shpejtësi prej të paktën 11.2 km/s. Kjo është shpejtësia e dytë e ikjes.
- Objektet me gravitetin më të fortë janë vrimat e zeza. Graviteti i tyre është aq i fortë sa që tërheqin edhe dritën (fotonet).
- Jo në asnjë ekuacion Mekanika kuantike ju nuk do të gjeni gravitetin. Fakti është se kur përpiqeni të përfshini gravitetin në ekuacione, ato humbasin rëndësinë e tyre. Kjo është një nga më çështje të rëndësishme fizika moderne.
- Fjala gravitet vjen nga latinishtja "gravis", që do të thotë "i rëndë".
- Sa më masiv të jetë objekti, aq më i fortë është graviteti. Nëse një person që peshon 60 kilogramë në Tokë peshon në Jupiter, peshore do të tregojë 142 kilogramë.
- Shkencëtarët e NASA-s po përpiqen të zhvillojnë një rreze graviteti që do të lejojë që objektet të lëvizin pa kontakt, duke kapërcyer forcën e gravitetit.
- Astronautët në orbitë gjithashtu përjetojnë gravitetin. Më saktësisht, mikrograviteti. Ata duket se bien pafund së bashku me anijen ku ndodhen.
- Graviteti gjithmonë tërheq dhe kurrë nuk zmbrapset.
- Vrima e zezë, me madhësinë e një topi tenisi, tërheq objekte me të njëjtën forcë si planeti ynë.
Tani ju e dini përkufizimin e gravitetit dhe mund të tregoni se çfarë formule përdoret për të llogaritur forcën e tërheqjes. Nëse graniti i shkencës po ju shtyn në tokë më i fortë se graviteti, kontaktoni shërbimin tonë të studentëve. Ne do t'ju ndihmojmë të studioni lehtësisht nën ngarkesat më të rënda!
Ne të gjithë ecim në Tokë sepse ajo na tërheq. Nëse Toka nuk do të tërhiqte të gjithë trupat në sipërfaqen e saj, atëherë ne do të largoheshim prej saj dhe do të fluturonim në hapësirë. Por kjo nuk ndodh, dhe të gjithë e dinë për ekzistencën e gravitetit.
A e tërheqim Tokën? Hëna tërheq!
A e tërheqim Tokën drejt vetes? Pyetje qesharake, apo jo? Por le ta kuptojmë. A e dini se çfarë janë baticat në dete dhe oqeane? Çdo ditë uji largohet nga brigjet, rri në një vend të panjohur për disa orë dhe më pas, sikur të mos kishte ndodhur asgjë, kthehet.
Pra, uji në këtë kohë nuk është diku i panjohur, por afërsisht në mes të oqeanit. Aty formohet diçka si një mal me ujë. E pabesueshme, apo jo? Uji, i cili ka vetinë e përhapjes, jo vetëm rrjedh poshtë, por edhe formon male. Dhe në këto male është përqendruar një masë e madhe uji.
Mjafton të vlerësoni të gjithë vëllimin e ujit që largohet nga brigjet gjatë baticave dhe do të kuptoni se po flasim për sasi gjigante. Por nëse kjo ndodh, duhet të ketë ndonjë arsye. Dhe ka një arsye. Arsyeja qëndron në faktin se ky ujë tërhiqet nga Hëna.
Ndërsa Hëna rrotullohet rreth Tokës, ajo kalon mbi oqeane dhe tërheq ujërat e oqeanit. Hëna rrotullohet rreth Tokës sepse tërhiqet nga Toka. Por rezulton se ajo vetë tërheq Tokën drejt vetes. Toka, megjithatë, është shumë e madhe për të, por ndikimi i saj është i mjaftueshëm për të lëvizur ujin në oqeane.
Forca dhe ligji i gravitetit universal: koncepti dhe formula
Tani le të shkojmë më tej dhe të mendojmë: nëse dy trupa të mëdhenj, duke qenë afër, të dy tërheqin njëri-tjetrin, a nuk është logjike të supozojmë se edhe trupat më të vegjël do të tërheqin njëri-tjetrin? A janë ato thjesht shumë më të vogla dhe forca e tyre tërheqëse do të jetë e vogël?
Rezulton se ky supozim është absolutisht i saktë. Midis absolutisht të gjithë trupave në Univers ka forca tërheqëse ose, me fjalë të tjera, forca të gravitetit universal.
Isak Njutoni ishte i pari që zbuloi këtë fenomen dhe e formuloi atë në formën e një ligji. Ligji i gravitetit universal thotë: të gjithë trupat tërhiqen nga njëri-tjetri, dhe forca e tërheqjes së tyre është drejtpërdrejt proporcionale me masën e secilit prej trupave dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës midis tyre:
F = G * (m_1 * m_2) / r^2,
ku F është madhësia e vektorit të tërheqjes ndërmjet trupave, m_1 dhe m_2 janë masat e këtyre trupave, r është distanca midis trupave, G është konstanta gravitacionale.
Konstanta e gravitetit është numerikisht e barabartë me forcën që ekziston midis trupave me masë 1 kg të vendosur në një distancë prej 1 metër. Kjo vlerë u gjet eksperimentalisht: G=6,67*〖10〗^(-11) N* m^2⁄〖kg〗^2.
Duke iu rikthyer pyetjes sonë origjinale: "a e tërheqim Tokën?", ne mund të përgjigjemi me besim: "po". Sipas ligjit të tretë të Njutonit, ne e tërheqim Tokën me të njëjtën forcë me të cilën na tërheq Toka. Kjo forcë mund të llogaritet nga ligji i gravitetit universal.
Dhe sipas ligjit të dytë të Njutonit, ndikimi i trupave mbi njëri-tjetrin nga çdo forcë shprehet në formën e nxitimit që ata i japin njëri-tjetrit. Por nxitimi i dhënë varet nga masa e trupit.
Masa e Tokës është e madhe dhe na jep përshpejtimin e gravitetit. Dhe masa jonë është e papërfillshme në krahasim me Tokën, dhe për këtë arsye nxitimi që ne i japim Tokës është praktikisht zero. Kjo është arsyeja pse ne jemi të tërhequr nga Toka dhe ecim mbi të, dhe jo anasjelltas.