Az egyetemes gravitációs gravitáció gravitációs erőtörvénye. Mi az egyetemes gravitáció törvénye: a nagy felfedezés képlete

A 16. - 17. századot sokan joggal nevezik az egyik legtöbbnek dicső időszakok Nagyrészt ekkor tették le az alapokat, anélkül további fejlődés ez a tudomány egyszerűen elképzelhetetlen lenne. Kopernikusz, Galilei, Kepler tette Nagyszerű munka, hogy a fizikát tudománynak nyilvánítsuk, amely szinte minden kérdésre választ tud adni. A törvény a felfedezések egész sorában különbözik egymástól egyetemes gravitáció, melynek végső megfogalmazása a kiváló angol tudósé, Isaac Newtoné.

E tudós munkájának fő jelentősége nem az egyetemes gravitációs erő felfedezésében rejlett – Galilei és Kepler is beszélt ennek a mennyiségnek a jelenlétéről már Newton előtt is, hanem abban, hogy ő volt az első, aki bebizonyította, hogy mind a Földön, mind a ban ben világűr ugyanazok a testek közötti kölcsönhatási erők hatnak.

Newton a gyakorlatban megerősítette és elméletileg alátámasztotta azt a tényt, hogy az Univerzumban minden test, beleértve a Földön található testeket is, kölcsönhatásba lép egymással. Ezt a kölcsönhatást gravitációsnak, míg magát az egyetemes gravitáció folyamatát gravitációnak nevezzük.
Ez a kölcsönhatás a testek között jön létre, mert létezik egy speciális, eltérő típusú anyag, amelyet a tudomány gravitációs mezőnek nevez. Ez a mező abszolút bármely tárgy körül létezik és működik, és nincs ellene védelem, mivel egyedülálló képessége van bármilyen anyagon áthatolni.

Az univerzális gravitáció ereje, amelynek meghatározását és megfogalmazását megadtuk, közvetlenül függ a kölcsönható testek tömegeinek szorzatától, és fordított kapcsolat ezen objektumok közötti távolság négyzetéből. Newton gyakorlati kutatásokkal cáfolhatatlanul megerősített véleménye szerint az egyetemes gravitációs erőt a következő képlet alapján találjuk meg:

Benne különleges jelentése a G gravitációs állandóhoz tartozik, amely megközelítőleg 6,67*10-11(N*m2)/kg2.

Az egyetemes gravitáció ereje, amellyel a testeket a Föld vonzza különleges eset Newton törvényét gravitációnak nevezzük. BAN BEN ebben az esetben A gravitációs állandó és magának a Földnek a tömege elhanyagolható, így a gravitáció megtalálásának képlete így fog kinézni:

Itt a g nem más, mint a gyorsulás számérték ami megközelítőleg 9,8 m/s2.

A Newton-törvény nemcsak a közvetlenül a Földön végbemenő folyamatokat magyarázza meg, hanem sok kérdésre ad választ az egész Föld szerkezetével kapcsolatban. Naprendszer. Különösen az egyetemes gravitáció ereje van döntő befolyással a bolygók mozgására a pályájukon. Ennek a mozgásnak az elméleti leírását Kepler adta meg, de igazolása csak azután vált lehetségessé, hogy Newton megfogalmazta híres törvényét.

Newton maga kapcsolta össze a földi és földönkívüli gravitáció jelenségeit egyszerű példa: Lövéskor nem egyenesen repül, hanem egy íves pálya mentén. Ráadásul a lőpor töltetének és a mag tömegének növekedésével az utóbbi egyre tovább repül. Végül, ha feltételezzük, hogy lehetséges annyi lőport beszerezni és egy ilyen ágyút megépíteni, hogy az ágyúgolyó körberepülje a földgolyót, akkor ezt a mozgást követően nem áll meg, hanem folytatja körkörös (ellipszoid) mozgását, mesterségesvé alakul át Ennek következtében az univerzális gravitáció ereje azonos a természetben a Földön és a világűrben.

A fizikusok által folyamatosan vizsgált legfontosabb jelenség a mozgás. Elektromágneses jelenségek, a mechanika törvényei, a termodinamikai és kvantumfolyamatok- ez mind széleskörű a fizika által vizsgált univerzum töredékei. És mindezek a folyamatok, így vagy úgy, egy dologhoz vezetnek.

Az Univerzumban minden mozog. A gravitáció gyerekkora óta minden emberre jellemző jelenség, bolygónk gravitációs mezejében születtünk, ez fizikai jelenség a legmélyebb intuitív szinten érzékeljük, és úgy tűnik, nem is igényel tanulmányozást.

De sajnos az a kérdés, hogy miért és hogyan vonzza egymást minden test, a mai napig nem hozták nyilvánosságra teljesen, bár széles körben tanulmányozták.

Ebben a cikkben megvizsgáljuk, mi Newton egyetemes gravitációja - klasszikus elmélet gravitáció. Mielőtt azonban a képletekre és példákra térnénk át, beszélünk a vonzás problémájának lényegéről, és definíciót adunk neki.

Talán a gravitáció tanulmányozása lett a természetfilozófia (a dolgok lényegének megértésének tudománya) kezdete, talán a természetfilozófia adta a gravitáció lényegének kérdését, de így vagy úgy, a testek gravitációjának kérdése. érdeklődni kezdett az ókori Görögország iránt.

A mozgást a test érzékszervi jellemzőinek lényegeként fogták fel, vagy inkább a test mozog, miközben a megfigyelő látja. Ha nem tudunk mérni, mérlegelni vagy érezni egy jelenséget, ez azt jelenti, hogy ez a jelenség nem létezik? Természetesen ez nem azt jelenti. És mivel Arisztotelész megértette ezt, elkezdődtek a gravitáció lényegéről való elmélkedések.

Mint ma kiderült, sok tíz évszázad után a gravitáció nemcsak az alapja gravitációés bolygónk vonzása az Univerzum és szinte minden létező elemi részecske keletkezésének alapja.

Mozgásos feladat

Hajtsuk végre gondolatkísérlet. Fogadjunk be bal kéz kis labda. Vegyük ugyanazt a jobb oldalon. Engedjük el a megfelelő labdát, és az elkezd leesni. A bal kézben marad, még mindig mozdulatlan.

Állítsuk meg gondolatban az idő múlását. A leeső jobb labda „lóg” a levegőben, a bal még mindig a kézben marad. A jobb labda fel van ruházva a mozgás „energiájával”, a bal nem. De mi a mély, értelmes különbség köztük?

Hol, a leeső labda melyik részén van kiírva, hogy mozognia kell? Ugyanolyan tömegű, azonos térfogatú. Ugyanazok az atomjai, és semmiben sem különböznek a nyugalmi labda atomjaitól. Labda van? Igen, ez a helyes válasz, de honnan tudja a labda, hogy van? helyzeti energia, hol van ez benne rögzítve?

Pontosan ezt a feladatot tűzte ki magának Arisztotelész, Newton és Albert Einstein. És mind a három zseniális gondolkodó Ezt a problémát részben megoldottuk magunknak, de ma már számos probléma megoldásra szorul.

Newton gravitációja

1666-ban a legnagyobb angol fizikus és szerelő, I. Newton felfedezett egy törvényt, amely kvantitatívan ki tudja számítani azt az erőt, amelynek hatására az Univerzumban lévő összes anyag egymáshoz hajlik. Ezt a jelenséget univerzális gravitációnak nevezik. Amikor azt kérdezik tőled: „Fogalmazd meg az egyetemes gravitáció törvényét”, a válaszod így hangzik:

Kényszerítés gravitációs kölcsönhatás, két test vonzását elősegítő található egyenes vonalban arányos kapcsolat e testek tömegévelés fordított arányban a köztük lévő távolsággal.

Fontos! Newton vonzási törvénye a „távolság” kifejezést használja. Ezt a kifejezést nem a testek felületei közötti távolságként, hanem a súlypontjaik közötti távolságként kell érteni. Például, ha két r1 és r2 sugarú golyó egymáson fekszik, akkor a felületeik távolsága nulla, de van vonzó erő. A helyzet az, hogy a középpontjaik r1+r2 távolsága különbözik nullától. BAN BEN kozmikus léptékű Ez a pontosítás nem fontos, de egy pályán keringő műhold esetében ez a távolság egyenlő a felszín feletti magassággal plusz a bolygónk sugarával. A Föld és a Hold közötti távolságot is a középpontjaik, nem pedig a felszínük közötti távolságként mérik.

A gravitációs törvény képlete a következő:

,

• F – vonzási erő,
• - tömegek,
• r – távolság,
• G – 6,67·10–11 m³/(kg·s²) gravitációs állandó.

Mi a súly, ha csak a gravitációs erőt nézzük?

Az erő az vektor mennyiség, azonban az egyetemes gravitáció törvényében hagyományosan skalárként írják. Vektoros képen a törvény így fog kinézni:

.

De ez nem jelenti azt, hogy az erő fordítottan arányos a középpontok közötti távolság kockájával. A hozzáállást úgy kell felfogni egységvektor, egyik központból a másikba irányítva:

.

A gravitációs kölcsönhatás törvénye

Súly és gravitáció

Ha figyelembe vesszük a gravitáció törvényét, megérthetjük, hogy nem meglepő, hogy mi személy szerint sokkal gyengébbnek érezzük a Nap gravitációját, mint a Földét. Bár a hatalmas Nap tömege nagy, nagyon messze van tőlünk. szintén messze van a Naptól, de vonzódik hozzá, hiszen van nagy tömeg. Hogyan találjuk meg két test gravitációs erejét, nevezetesen hogyan számoljuk ki a Nap, a Föld és te és én gravitációs erejét - ezzel a kérdéssel egy kicsit később foglalkozunk.

Amennyire tudjuk, a gravitációs erő:

ahol m a tömegünk, és g a gyorsulás szabadesés Föld (9,81 m/s 2).

Fontos! Nincs két, három, tíz fajta vonzó erő. A gravitáció az egyetlen erő, amely ad mennyiségi jellemzők vonzerő. A tömeg (P = mg) és a gravitációs erő ugyanaz.

Ha m a tömegünk, akkor M a tömegünk földgolyó, R a sugara tehát gravitációs erő, ránk ható, egyenlő:

Így, mivel F = mg:

.

Az m tömegek csökkennek, és a szabadesés gyorsulásának kifejezése megmarad:

Amint látjuk, a szabadesés gyorsulása valóban állandó, mivel képlete állandó mennyiségeket tartalmaz - sugarat, a Föld tömegét és a gravitációs állandót. Ezen állandók értékeit behelyettesítve megbizonyosodunk arról, hogy a gravitációs gyorsulás 9,81 m/s 2 legyen.

Tovább különböző szélességi fokok a bolygó sugara kissé eltér, mivel a Föld még mindig nem tökéletes labda. Emiatt a szabadesés gyorsulása a földgömb egyes pontjain eltérő.

Térjünk vissza a Föld és a Nap vonzására. Próbáljuk meg egy példával bebizonyítani, hogy a földgömb erősebben vonz téged és engem, mint a Nap.

A kényelem kedvéért vegyük egy személy tömegét: m = 100 kg. Akkor:

• Az ember és a földgömb távolsága megegyezik a bolygó sugarával: R = 6,4∙10 6 m.
• A Föld tömege: M ≈ 6∙10 24 kg.
• A Nap tömege: Mc ≈ 2∙10 30 kg.
• Bolygónk és a Nap távolsága (a Nap és az ember között): r=15∙10 10 m.

Gravitációs vonzás ember és Föld között:

Ez az eredmény egészen nyilvánvaló a többből egyszerű kifejezés tömegre (P = mg).

A gravitációs vonzás ereje az ember és a Nap között:

Amint látjuk, bolygónk közel 2000-szer erősebben vonz bennünket.

Hogyan lehet megtalálni a vonzás erejét a Föld és a Nap között? A következő módon:

Most azt látjuk, hogy a Nap több mint egymilliárdszor erősebben vonzza bolygónkat, mint a bolygó téged és engem.

Első menekülési sebesség

Miután Isaac Newton felfedezte az egyetemes gravitáció törvényét, érdeklődni kezdett, hogy milyen gyorsan kell egy testet eldobni ahhoz, hogy a gravitációs mezőt legyőzve örökre elhagyja a Földet.

Igaz, kicsit másképp képzelte el, megértése szerint nem egy függőlegesen álló rakéta volt az ég felé célozva, hanem egy test, amely vízszintesen ugrott le egy hegy tetejéről. Ez logikus szemléltetés volt, mert A hegy tetején a gravitációs erő valamivel kisebb.

Az Everest csúcsán tehát nem a szokásos 9,8 m/s 2, hanem majdnem m/s 2 lesz a gravitációs gyorsulás. Emiatt olyan vékony ott a levegő, hogy a levegő részecskéi már nincsenek annyira a gravitációhoz kötve, mint azok, amelyek a felszínre „hullottak”.

Próbáljuk meg kideríteni, mi az szökési sebesség.

Az első szökési sebesség v1 az a sebesség, amellyel a test elhagyja a Föld (vagy egy másik bolygó) felszínét, és körpályára lép.

Próbáljuk meg kideríteni numerikus érték ez az érték bolygónk számára.

Írjuk fel Newton második törvényét egy bolygó körül körpályán forgó testre:

,

ahol h a test magassága a felszín felett, R a Föld sugara.

A pályán a test centrifugális gyorsulásnak van kitéve, így:

.

A tömegek csökkennek, így kapjuk:

,

Ezt a sebességet nevezzük első szökési sebességnek:

Amint látja, a szökési sebesség abszolút független a testtömegtől. Így minden 7,9 km/s sebességre felgyorsult objektum elhagyja bolygónkat és pályájára lép.

Első menekülési sebesség

Második menekülési sebesség

Azonban még ha felgyorsítottuk is a testet az első szökési sebességre, nem tudjuk teljesen megszakítani gravitációs kapcsolatát a Földdel. Ezért van szükségünk egy második szökési sebességre. Amikor ezt a sebességet eléri a test elhagyja a bolygó gravitációs terétés minden lehetséges zárt pálya.

Fontos! Gyakran tévesen gondolják, hogy a Holdra jutáshoz az űrhajósoknak el kellett érniük a második menekülési sebességet, mert először „le kellett szakadniuk” a bolygó gravitációs teréről. Ez nem így van: a Föld-Hold pár a Föld gravitációs terében van. Az övék általános központ a gravitáció a földgömb belsejében található.

Annak érdekében, hogy megtaláljuk ezt a sebességet, tegyük fel a problémát egy kicsit másképp. Tegyük fel, hogy egy test a végtelenből egy bolygóra repül. Kérdés: milyen sebesség érhető el a felszínen leszálláskor (természetesen a légkör figyelembevétele nélkül)? Pontosan ez a sebesség a testnek el kell hagynia a bolygót.

Második menekülési sebesség

Írjuk fel az energiamegmaradás törvényét:

,

ahol az egyenlőség jobb oldalán a gravitáció munkája: A = Fs.

Ebből azt kapjuk, hogy a második szökési sebesség egyenlő:

Így a második szökési sebesség szor nagyobb, mint az első:

Az egyetemes gravitáció törvénye. Fizika 9. osztály

Az egyetemes gravitáció törvénye.

Következtetés

Megtudtuk, hogy bár a gravitáció a fő erő az Univerzumban, ennek a jelenségnek számos oka továbbra is rejtély marad. Megtanultuk, mi az univerzális gravitációs ereje Newtonnak, megtanultuk kiszámítani azt különböző testekre, és megvizsgáltuk néhány hasznos következményt is, amelyek egy olyan jelenségből származnak, mint az egyetemes gravitációs törvény.

A természetben bármely test között létezik egy kölcsönös vonzóerő, az úgynevezett egyetemes gravitációs erő(vagy gravitációs erők).

Isaac Newton fedezte fel 1682-ben. Amikor még 23 éves volt, azt javasolta, hogy azok az erők, amelyek a Holdat keringési pályán tartják, ugyanolyan természetűek, mint azok az erők, amelyek miatt az alma a Földre esik. (Gravitáció mg ) szigorúan függőlegesen van irányítva a föld közepére ; A földgömb felszínének távolságától függően a gravitációs gyorsulás eltérő. A Föld felszínén a középső szélességi fokokon értéke körülbelül 9,8 m/s 2 . ahogy távolodsz a Föld felszínétől g

csökken. – Testtömeg (súlyerősség)az az erő, amellyel a test hat vízszintes alátámasztása vagy a felfüggesztés nyújtása. Feltételezhető, hogy a test mozdulatlan a támaszhoz vagy felfüggesztéshez képest. Hagyja, hogy a test mozdulatlanul feküdjön a Földhöz képest vízszintes asztal . Betűvel jelölve.

R A testtömeg és a gravitáció természetükben különbözik:

A test súlya az intermolekuláris erők hatásának megnyilvánulása, a gravitációs erő pedig gravitációs jellegű. Ha gyorsulás a = 0 , akkor a súly egyenlő az erővel , amellyel a testet a Föld vonzza, mégpedig ..

Ha az állapot eltérő, akkor a súly megváltozik:

• ha gyorsulás A nem egyenlő 0 , akkor a súly P = mg - ma (le) vagy P = mg + ma (fel);
• ha a test szabadon esik vagy szabadesési gyorsulással mozog, pl. a =; A földgömb felszínének távolságától függően a gravitációs gyorsulás eltérő. A Föld felszínén a középső szélességi fokokon értéke körülbelül 9,8 m/s 2 . ahogy távolodsz a Föld felszínétől(2. ábra), akkor a testtömeg egyenlő 0 (P=0 ). A test állapota, amelyben a súlya egyenlő nullával, hívott súlytalanság.

BAN BEN súlytalanság Vannak űrhajósok is. BAN BEN súlytalanság Egy pillanatra te is azon kapod magad, amikor kosárlabdázás vagy tánc közben ugrálsz.

Otthoni kísérlet: Műanyag palack lyukkal az alján és megtelik vízzel. Egy bizonyos magasságból kiengedjük a kezünkből. Amíg a palack leesik, a víz nem folyik ki a lyukból.

Gyorsulással mozgó test súlya (liftben) A liftben lévő test túlterhelést tapasztal

Abszolút minden anyagi test, mind a közvetlenül a Földön elhelyezkedők, mind a Világegyetemben létezők folyamatosan vonzódnak egymáshoz. Az a tény, hogy ez a kölcsönhatás nem mindig látható vagy érezhető, csak azt jelzi, hogy a vonzalom az adatokban rejlik konkrét esetek viszonylag gyenge.

Az anyagi testek közötti kölcsönhatás, ami az alap szerint állandó egymás iránti vágyaikból áll fizikai kifejezések, gravitációsnak, míg magát a vonzás jelenségét gravitációnak nevezzük.

A gravitáció jelensége azért lehetséges, mert minden anyagi test körül van gravitációs mező (beleértve az embert is). Ez a mező képviseli különleges fajta anyag, amelynek hatásától semmi nem védhető meg, és amelynek segítségével egyik test befolyásolja a másikat, gyorsulást okozva ennek a mezőnek a forrásának középpontja felé. Pontosan ez szolgált az egyetemes gravitáció alapjául, amelyet I. angol természettudós és filozófus fogalmazott meg 1682-ben.

Ennek a törvénynek a fő fogalma a gravitációs erő, amely, mint fentebb említettük, nem más, mint a gravitációs tér erre vagy arra gyakorolt ​​hatásának eredménye. anyagi test. abban rejlik, hogy az erő, amellyel a testek kölcsönös vonzása mind a Földön, mind a világűrben fellép, közvetlenül függ e testek tömegének szorzatától, és fordítottan arányos az ezeket a tárgyakat elválasztó távolsággal.

Így a gravitációs erő, amelynek meghatározását maga Newton adta meg, csak két fő tényezőtől függ - a kölcsönhatásban lévő testek tömegétől és a köztük lévő távolságtól.

Ennek megerősítése ez a jelenség az anyag tömegétől függ, a Föld és az őt körülvevő testek kölcsönhatásának tanulmányozásával találhatjuk meg. Nem sokkal Newton után egy másik híres tudós, Galilei meggyőzően kimutatta, hogy amikor bolygónk minden testünknek pontosan ugyanolyan gyorsulást ad. Ez csak akkor lehetséges, ha a test a Föld felé közvetlenül függ ennek a testnek a tömegétől. Valójában ebben az esetben a tömeg többszörös növekedésével a ható gravitációs erő pontosan ugyanannyira nő, miközben a gyorsulás változatlan marad.

Ha folytatjuk ezt a gondolatot, és figyelembe vesszük a „kék bolygó” felszínén lévő bármely két test kölcsönhatását, akkor arra a következtetésre juthatunk, hogy mindegyikre ugyanaz az erő hat „Föld Anyánkból”. Ugyanakkor az ugyanazon Newton által megfogalmazott híres törvényre támaszkodva bátran kijelenthetjük, hogy ennek az erőnek a nagysága közvetlenül függ a test tömegétől, ezért a testek közötti gravitációs erő közvetlenül függ a szorzattól. tömegükből.

Annak bizonyítására, hogy ez a testek közötti rés méretétől függ, Newtonnak „szövetségesként” kellett bevonnia a Holdat. Régóta megállapították, hogy a testek Földre esésének gyorsulása megközelítőleg 9,8 m/s^2, de a Hold bolygónkhoz viszonyítva számos kísérlet eredményeként egyenlőnek bizonyult csak 0,0027 m/s^2.

Így a gravitációs erő a legfontosabb fizikai mennyiség, ami megmagyarázza a bolygónkon és a környező világűrben lezajló számos folyamatot.

Milyen törvény alapján akarsz felakasztani?
- És mindenkit felakasztunk egyetlen törvény szerint - az egyetemes gravitáció törvénye szerint.

A gravitáció törvénye

A gravitáció jelensége az egyetemes gravitáció törvénye. Két test olyan erővel hat egymásra, amely fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével és egyenesen arányos tömegük szorzatával.

Matematikailag ezt a nagy törvényt a képlettel fejezhetjük ki

A gravitáció hatalmas távolságokra hat az Univerzumban. Newton azonban azzal érvelt, hogy minden tárgy kölcsönösen vonzódik. Igaz, hogy bármely két tárgy vonzza egymást? Képzeld csak el, köztudott, hogy a Föld vonz téged egy széken ülve. De gondoltál már arra, hogy a számítógép és az egér vonzza egymást? Vagy egy ceruza és toll hever az asztalon? Ebben az esetben a toll és a ceruza tömegét behelyettesítjük a képletbe, elosztjuk a köztük lévő távolság négyzetével, figyelembe véve a gravitációs állandót, és megkapjuk a kölcsönös vonzás erejét. De olyan kicsi lesz (a toll és ceruza kis tömegei miatt), hogy nem érezzük a jelenlétét. Más kérdés, hogy mikor arról beszélünk a Földről és a székről, vagy a Napról és a Földről. A tömegek jelentősek, vagyis már tudjuk értékelni az erő hatását.

Emlékezzünk a szabadesés gyorsulására. Ez a vonzás törvényének hatása. Erő hatására a test sebessége annál lassabban változik több tömeg. Ennek eredményeként minden test ugyanolyan gyorsulással esik a Földre.

Mi okozza ezt a láthatatlan egyedi erőt? Ma már ismert és bizonyított a gravitációs tér létezése. Itt tudhat meg többet a gravitációs mező természetéről kiegészítő anyag Témák.

Gondolj bele, mi a gravitáció? Honnan van? Mi az? Biztosan nem fordulhat elő, hogy a bolygó a Napra néz, látja, milyen messze van, és ennek a törvénynek megfelelően kiszámítja a távolság fordított négyzetét?

A gravitáció iránya

Két test van, mondjuk az A és a B test. Az A test vonzza a B testet. Az az erő, amellyel A test hat, a B testre hat, és az A test felé irányul. Vagyis „elveszi” a B testet és maga felé húzza. . A B test ugyanazt „csinálja” az A testtel.

Minden testet vonz a Föld. A föld „elveszi” a testet és a középpontja felé húzza. Ezért ez az erő mindig függőlegesen lefelé irányul, és a test súlypontjából fejtik ki, ezt nevezik gravitációs erőnek.

A legfontosabb, hogy emlékezzen

Néhány módszer geológiai feltárás, árapály előrejelzés és Utóbbi időben mozgás számítás mesterséges műholdakÉs bolygóközi állomások. A bolygóállások előre kiszámítása.

Elvégezhetünk-e magunk is egy ilyen kísérletet, és nem találjuk ki, hogy vonzzák-e a bolygókat és a tárgyakat?

Ilyen közvetlen tapasztalat született Cavendish ( Henry Cavendish(1731-1810) - angol fizikus és kémikusábrán látható készülék segítségével. Az ötlet az volt, hogy egy nagyon vékony kvarcszálra akasztanak fel egy rudat két golyóval, majd oldalról két nagy ólomgolyót hozzanak feléjük. A golyók vonzása kissé megcsavarja a szálat - kissé, mert a közönséges tárgyak közötti vonzási erők nagyon gyengék. Egy ilyen eszköz segítségével a Cavendish közvetlenül meg tudta mérni mindkét tömeg erejét, távolságát és nagyságát, és így meghatározni. G gravitációs állandó.

A térbeli gravitációs teret jellemző G gravitációs állandó egyedülálló felfedezése lehetővé tette a Föld, a Nap és egyéb tömegek meghatározását. égitestek. Ezért Cavendish "a Föld mérlegelésének" nevezte tapasztalatát.

Érdekes ez különféle törvények van néhány fizikus közös vonásai. Térjünk rá az elektromosság törvényeire (Coulomb-erő). Az elektromos erők is fordítottan arányosak a távolság négyzetével, de a töltések között, és önkéntelenül is felmerül a gondolat, hogy ez a minta elfedi mély jelentés. Eddig senki sem tudta elképzelni a gravitációt és az elektromosságot kettőnek különböző megnyilvánulásai ugyanaz az entitás.

Az erő itt is fordítottan változik a távolság négyzetével, de szembetűnő a különbség az elektromos és a gravitációs erők nagyságában. Telepíteni próbál általános jellegű gravitáció és elektromosság, felfedezzük az elektromos erők olyan fölényét a gravitációs erőkkel szemben, hogy nehéz elhinni, hogy mindkettőnek ugyanaz a forrása. Hogyan mondhatod, hogy az egyik erősebb, mint a másik? Végül is minden attól függ, hogy mekkora a tömeg és mi a töltés. Amikor arról beszélünk, hogy a gravitáció milyen erősen hat, nincs joga azt mondani: „Vegyünk egy ekkora és ekkora tömeget”, mert te magad választod ki. De ha megvesszük, amit a természet kínál nekünk (ő sajátértékekés olyan mértékeket, amelyeknek semmi közük hüvelykünkhöz, éveinkhez, mértékeinkhez), akkor összehasonlíthatjuk. Vegyünk egy elemi töltött részecskét, például egy elektront. Kettő elemi részecskék, két elektron miatt elektromos töltés taszítják egymást a köztük lévő távolság négyzetével fordítottan arányos erővel, és a gravitáció hatására ismét a távolság négyzetével fordítottan arányos erővel vonzzák egymást.

Kérdés: mennyi a gravitációs erő aránya elektromos erő? A gravitáció olyan az elektromos taszításhoz, mint egy a 42 nullával rendelkező számhoz. Ez okozza a legmélyebb zavart. Honnan jöhetett ekkora szám?

Az emberek más természeti jelenségekben keresik ezt a hatalmas együtthatót. Mindenfélén átmennek nagy számokés ha kell nagy szám, miért ne vesszük mondjuk az Univerzum átmérőjének és a proton átmérőjének arányát – meglepő módon ez is egy 42 nullás szám. És így mondják: talán ez az együttható egyenlő az aránnyal egy proton átmérője az Univerzum átmérőjéhez? Ez érdekes ötlet, de ahogy az Univerzum fokozatosan tágul, a gravitációs állandónak is változnia kell. Bár ezt a hipotézist még nem cáfolták meg, nincs bizonyítékunk a mellett. Éppen ellenkezőleg, egyes bizonyítékok arra utalnak, hogy a gravitációs állandó nem változott így. Ez a hatalmas szám a mai napig rejtély marad.

Einsteinnek módosítania kellett a gravitáció törvényeit a relativitáselmélet elveinek megfelelően. Ezen elvek közül az első kimondja, hogy az x távolságot nem lehet azonnal leküzdeni, míg Newton elmélete szerint az erők azonnal hatnak. Einsteinnek meg kellett változtatnia Newton törvényeit. Ezek a változtatások és pontosítások nagyon kicsik. Ezek egyike a következő: mivel a fénynek energiája van, az energia egyenértékű a tömeggel, és minden tömeget vonz, a fényt is vonzza, ezért a Nap mellett elhaladva el kell téríteni. Ez valójában így történik. A gravitációs erő is kissé módosul Einstein elméletében. De a gravitáció törvényének ez az igen csekély változása éppen elég ahhoz, hogy megmagyarázza a Merkúr mozgásának néhány látszólagos szabálytalanságát.

A mikrovilág fizikai jelenségeire más törvények vonatkoznak, mint a világ nagy léptékű jelenségeire. Felmerül a kérdés: hogyan jelenik meg a gravitáció a kis mérlegek világában? A gravitáció kvantumelmélete válaszol rá. De kvantum elmélet még nincs gravitáció. Az emberek még nem jártak túl sikeresen egy olyan gravitációs elmélet megalkotásában, amely teljes mértékben összhangban van a kvantummechanikai elvekkel és a bizonytalanság elvével.