Atracția gravitațională. Gravitația artificială și modalități de a o crea

Din cele mai vechi timpuri, omenirea s-a gândit la modul în care funcționează lumea din jurul nostru. De ce crește iarba, de ce strălucește Soarele, de ce nu putem zbura... Acesta din urmă, apropo, a fost întotdeauna de interes deosebit pentru oameni. Acum știm că gravitația este motivul pentru tot. Ce este și de ce acest fenomen este atât de important la scara Universului, vom lua în considerare astăzi.

Parte introductivă

Oamenii de știință au descoperit că toate corpurile masive experimentează atracție reciprocă unul față de celălalt. Ulterior, s-a dovedit că această forță misterioasă determină și mișcarea corpurilor cerești pe orbitele lor constante. Însăși teoria gravitației a fost formulată de un geniu ale cărui ipoteze au predeterminat dezvoltarea fizicii pentru multe secole viitoare. Albert Einstein, una dintre cele mai mari minți ale secolului trecut, a dezvoltat și continuat (deși într-o direcție complet diferită) această învățătură.

Timp de secole, oamenii de știință au observat gravitația și au încercat să o înțeleagă și să o măsoare. În sfârșit, în ultimele decenii, chiar și un astfel de fenomen precum gravitația a fost pus în slujba umanității (într-un anumit sens, desigur). Ce este, care este definiția termenului în cauză în știința modernă?

Definiție științifică

Dacă studiezi lucrările gânditorilor antici, poți afla că cuvântul latin „gravitas” înseamnă „gravitație”, „atracție”. Astăzi oamenii de știință numesc aceasta interacțiune universală și constantă între corpurile materiale. Dacă această forță este relativ slabă și acționează numai asupra obiectelor care se mișcă mult mai încet, atunci teoria lui Newton este aplicabilă acestora. Dacă situația este inversă, ar trebui folosite concluziile lui Einstein.

Să facem imediat o rezervă: în prezent, însăși natura gravitației nu este pe deplin înțeleasă în principiu. Încă nu înțelegem pe deplin ce este.

Teoriile lui Newton și Einstein

Conform învățăturii clasice a lui Isaac Newton, toate corpurile se atrag reciproc cu o forță direct proporțională cu masa lor, invers proporțională cu pătratul distanței care se află între ele. Einstein a susținut că gravitația dintre obiecte se manifestă în cazul curburii spațiului și timpului (și curbura spațiului este posibilă doar dacă există materie în ea).

Această idee era foarte profundă, dar cercetările moderne demonstrează că este oarecum inexactă. Astăzi se crede că gravitația în spațiu doar îndoaie spațiul: timpul poate fi încetinit și chiar oprit, dar realitatea schimbării formei materiei temporare nu a fost confirmată teoretic. Prin urmare, ecuația clasică a lui Einstein nici măcar nu oferă șansa ca spațiul să continue să influențeze materia și câmpul magnetic rezultat.

Cel mai bine este cunoscută legea gravitației (gravitația universală), a cărei expresie matematică îi aparține lui Newton:

\[ F = γ \frac[-1,2](m_1 m_2)(r^2) \]

γ se referă la constanta gravitațională (uneori este folosit simbolul G), a cărei valoare este 6,67545 × 10−11 m³/(kg s²).

Interacțiunea dintre particulele elementare

Complexitatea incredibilă a spațiului din jurul nostru se datorează în mare măsură numărului infinit de particule elementare. Există, de asemenea, diverse interacțiuni între ei la niveluri pe care le putem doar ghici. Cu toate acestea, toate tipurile de interacțiune între particulele elementare diferă semnificativ în puterea lor.

Cele mai puternice forțe cunoscute de noi leagă împreună componentele nucleului atomic. Pentru a le separa, trebuie să cheltuiți o cantitate cu adevărat colosală de energie. În ceea ce privește electronii, aceștia sunt „atașați” nucleului doar de către cei obișnuiți. Pentru a-l opri, uneori este suficientă energia care apare ca urmare a celei mai obișnuite reacții chimice. Gravitația (știți deja ce este) sub formă de atomi și particule subatomice este cel mai ușor tip de interacțiune.

Câmpul gravitațional în acest caz este atât de slab încât este greu de imaginat. Destul de ciudat, ei sunt cei care „monitorizează” mișcarea corpurilor cerești, a căror masă este uneori imposibil de imaginat. Toate acestea sunt posibile datorită a două caracteristici ale gravitației, care sunt deosebit de pronunțate în cazul corpurilor fizice mari:

• Spre deosebire de cele atomice, este mai vizibilă la distanță de obiect. Astfel, gravitația Pământului ține chiar și Luna în câmpul său, iar o forță similară a lui Jupiter susține cu ușurință orbitele mai multor sateliți simultan, masa fiecăruia fiind destul de comparabilă cu cea a Pământului!
• În plus, asigură întotdeauna atracție între obiecte, iar odată cu distanța, această forță slăbește la o viteză mică.

Formarea unei teorii mai mult sau mai puțin coerente a gravitației a avut loc relativ recent și tocmai pe baza rezultatelor observațiilor de secole ale mișcării planetelor și a altor corpuri cerești. Sarcina a fost mult facilitată de faptul că toate se mișcă în vid, unde pur și simplu nu există alte interacțiuni probabile. Galileo și Kepler, doi astronomi remarcabili din acea vreme, au ajutat la pregătirea terenului pentru noi descoperiri cu cele mai valoroase observații ale lor.

Dar numai marele Isaac Newton a fost capabil să creeze prima teorie a gravitației și să o exprime matematic. Aceasta a fost prima lege a gravitației, a cărei reprezentare matematică este prezentată mai sus.

Concluziile lui Newton și a unora dintre predecesorii săi

Spre deosebire de alte fenomene fizice care există în lumea din jurul nostru, gravitația se manifestă întotdeauna și peste tot. Trebuie să înțelegeți că termenul „gravitație zero”, care se găsește adesea în cercurile pseudoștiințifice, este extrem de incorect: chiar și imponderabilitate în spațiu nu înseamnă că o persoană sau o navă spațială nu este afectată de gravitația unui obiect masiv.

În plus, toate corpurile materiale au o anumită masă, exprimată sub forma forței care le-a fost aplicată și a accelerației obținute datorită acestei influențe.

Astfel, forțele gravitaționale sunt proporționale cu masa obiectelor. Ele pot fi exprimate numeric obținând produsul maselor ambelor corpuri luate în considerare. Această forță se supune strict relației inverse cu pătratul distanței dintre obiecte. Toate celelalte interacțiuni depind complet diferit de distanțele dintre două corpuri.

Masa ca piatră de temelie a teoriei

Masa obiectelor a devenit un punct special de disputa în jurul căruia se construiește întreaga teorie modernă a gravitației și relativității a lui Einstein. Dacă vă amintiți de al doilea, probabil că știți că masa este o caracteristică obligatorie a oricărui corp material fizic. Acesta arată cum se va comporta un obiect dacă i se aplică forță, indiferent de originea acestuia.

Deoarece toate corpurile (după Newton) accelerează atunci când sunt expuse unei forțe externe, masa este cea care determină cât de mare va fi această accelerație. Să ne uităm la un exemplu mai înțeles. Imaginați-vă un scuter și un autobuz: dacă le aplicați exact aceeași forță, vor atinge viteze diferite în timpi diferiți. Teoria gravitației explică toate acestea.

Care este relația dintre masă și gravitație?

Dacă vorbim despre gravitație, atunci masa în acest fenomen joacă un rol complet opus celui pe care îl joacă în raport cu forța și accelerația unui obiect. Ea este cea care este sursa principală de atracție în sine. Dacă luați două corpuri și vă uitați la forța cu care atrag un al treilea obiect, care este situat la distanțe egale față de primele două, atunci raportul tuturor forțelor va fi egal cu raportul maselor primelor două obiecte. Astfel, forța gravitației este direct proporțională cu masa corpului.

Dacă luăm în considerare a treia lege a lui Newton, putem vedea că spune exact același lucru. Forța gravitației, care acționează asupra a două corpuri situate la distanțe egale față de sursa de atracție, depinde direct de masa acestor obiecte. În viața de zi cu zi, vorbim despre forța cu care un corp este atras de suprafața planetei ca greutate.

Să rezumam câteva rezultate. Deci, masa este strâns legată de accelerație. În același timp, ea este cea care determină forța cu care gravitația va acționa asupra corpului.

Caracteristici ale accelerației corpurilor într-un câmp gravitațional

Această dualitate uimitoare este motivul pentru care în același câmp gravitațional accelerația unor obiecte complet diferite va fi egală. Să presupunem că avem două corpuri. Să atribuim masa z unuia dintre ele și masa Z celuilalt. Ambele obiecte sunt aruncate la pământ, unde cad liber.

Cum se determină raportul forțelor atractive? Se arată prin cea mai simplă formulă matematică - z/Z. Dar accelerația pe care o primesc ca urmare a forței gravitaționale va fi absolut aceeași. Mai simplu spus, accelerația pe care o are un corp într-un câmp gravitațional nu depinde în niciun fel de proprietățile sale.

De ce depinde accelerația în cazul descris?

Depinde doar (!) de masa obiectelor care creează acest câmp, precum și de poziția lor spațială. Rolul dublu al masei și al accelerației egale a diferitelor corpuri într-un câmp gravitațional a fost descoperit de o perioadă relativ lungă de timp. Aceste fenomene au primit următoarea denumire: „Principiul echivalenței”. Acest termen subliniază încă o dată că accelerația și inerția sunt adesea echivalente (într-o anumită măsură, desigur).

Despre importanța valorii G

De la cursul școlii de fizică, ne amintim că accelerația gravitației pe suprafața planetei noastre (gravitația Pământului) este egală cu 10 m/sec.² (9,8, desigur, dar această valoare este folosită pentru simplitatea calculelor). Astfel, dacă nu țineți cont de rezistența aerului (la o înălțime semnificativă cu o distanță scurtă de cădere), veți obține efectul atunci când corpul capătă un increment de accelerație de 10 m/sec. fiecare secundă. Așadar, o carte căzută de la etajul doi al unei case se va mișca cu o viteză de 30-40 m/sec până la sfârșitul zborului. Mai simplu spus, 10 m/s este „viteza” gravitației în interiorul Pământului.

Accelerația gravitației în literatura fizică este notă cu litera „g”. Deoarece forma Pământului amintește într-o anumită măsură mai mult de o mandarine decât de o sferă, valoarea acestei cantități nu este aceeași în toate regiunile sale. Deci, accelerația este mai mare la poli, iar în vârfurile munților înalți devine mai mică.

Chiar și în industria minieră, gravitația joacă un rol important. Fizica acestui fenomen poate economisi uneori mult timp. Astfel, geologii sunt interesați în special de determinarea perfectă a lui g, deoarece aceasta le permite să exploreze și să localizeze zăcămintele minerale cu o acuratețe excepțională. Apropo, cum arată formula gravitației, în care cantitatea pe care am considerat-o joacă un rol important? Iată-l:

Fiţi atenți! În acest caz, formula gravitației înseamnă prin G „constanta gravitațională”, al cărei sens am dat deja mai sus.

La un moment dat, Newton a formulat principiile de mai sus. El înțelegea perfect atât unitatea, cât și universalitatea, dar nu putea descrie toate aspectele acestui fenomen. Această onoare i-a revenit lui Albert Einstein, care a putut explica și principiul echivalenței. Lui îi datorează omenirea înțelegerea modernă a naturii însăși a continuumului spațiu-timp.

Teoria relativității, lucrările lui Albert Einstein

Pe vremea lui Isaac Newton, se credea că punctele de referință pot fi reprezentate sub forma unui fel de „tije” rigide, cu ajutorul cărora se stabilește poziția unui corp într-un sistem de coordonate spațiale. În același timp, s-a presupus că toți observatorii care marchează aceste coordonate se vor afla în același spațiu temporal. În acei ani, această prevedere era considerată atât de evidentă încât nu s-a încercat să o conteste sau să o completeze. Și acest lucru este de înțeles, deoarece în limitele planetei noastre nu există abateri în această regulă.

Einstein a demonstrat că acuratețea măsurării ar conta cu adevărat dacă un ceas ipotetic s-ar mișca semnificativ mai lent decât viteza luminii. Pur și simplu, dacă un observator, care se mișcă mai lent decât viteza luminii, urmărește două evenimente, atunci ele se vor întâmpla pentru el în același timp. În consecință, pentru al doilea observator? a căror viteză este aceeași sau mai mare, evenimentele pot avea loc în momente diferite.

Dar cum se leagă gravitația de teoria relativității? Să ne uităm la această întrebare în detaliu.

Legătura dintre teoria relativității și forțele gravitaționale

În ultimii ani, s-au făcut un număr mare de descoperiri în domeniul particulelor subatomice. Convingerea devine din ce în ce mai puternică că suntem pe cale să găsim particula finală, dincolo de care lumea noastră nu se poate fragmenta. Cu atât mai insistentă devine nevoia de a afla exact cum cele mai mici „blocuri” ale universului nostru sunt influențate de acele forțe fundamentale care au fost descoperite în secolul trecut, sau chiar mai devreme. Este deosebit de dezamăgitor faptul că însăși natura gravitației nu a fost încă explicată.

De aceea, după Einstein, care a stabilit „incompetența” mecanicii clasice a lui Newton în domeniul luat în considerare, cercetătorii s-au concentrat pe o regândire completă a datelor obținute anterior. Gravitația în sine a suferit o revizuire majoră. Ce este la nivel de particule subatomice? Are vreo semnificație în această lume multidimensională uimitoare?

Soluție simplă?

La început, mulți au presupus că discrepanța dintre gravitația lui Newton și teoria relativității ar putea fi explicată destul de simplu prin trasarea analogiilor din domeniul electrodinamicii. S-ar putea presupune că câmpul gravitațional se propagă ca un câmp magnetic, după care poate fi declarat „mediator” în interacțiunile corpurilor cerești, explicând multe dintre inconsecvențele dintre vechile și noi teorii. Cert este că atunci vitezele relative de propagare a forțelor în cauză ar fi semnificativ mai mici decât viteza luminii. Deci, cum sunt legate gravitația și timpul?

În principiu, Einstein însuși aproape că a reușit să construiască o teorie relativistă bazată tocmai pe astfel de vederi, dar o singură circumstanță i-a împiedicat intenția. Niciunul dintre oamenii de știință din acea vreme nu avea deloc informații care ar putea ajuta la determinarea „vitezei” gravitației. Dar existau o mulțime de informații legate de mișcările maselor mari. După cum se știe, ele au fost tocmai sursa general acceptată a apariției câmpurilor gravitaționale puternice.

Vitezele mari afectează foarte mult masele corpurilor, iar acest lucru nu este în niciun fel similar cu interacțiunea vitezei și a încărcăturii. Cu cât viteza este mai mare, cu atât este mai mare masa corporală. Problema este că această din urmă valoare ar deveni automat infinită dacă se mișcă cu viteza luminii sau mai rapid. Prin urmare, Einstein a concluzionat că nu există un câmp gravitațional, ci un câmp tensor, pentru a descrie care mai multe variabile ar trebui folosite.

Adepții săi au ajuns la concluzia că gravitația și timpul sunt practic fără legătură. Cert este că acest câmp tensor în sine poate acționa asupra spațiului, dar nu este capabil să influențeze timpul. Cu toate acestea, genialul fizician modern Stephen Hawking are un alt punct de vedere. Dar asta e cu totul alta poveste...

Trăim pe Pământ, ne mișcăm de-a lungul suprafeței sale, ca de-a lungul marginii unei stânci stâncoase care se ridică deasupra unui abis fără fund. Rămânem pe această margine a prăpastiei doar datorită a ceea ce ne afectează Forța gravitațională a Pământului; nu cădem de pe suprafața pământului doar pentru că avem, după cum se spune, o anumită greutate. Am zbura instantaneu de pe această „stâncă” și am zbura rapid în abisul spațiului dacă gravitația planetei noastre ar înceta brusc să acționeze. Ne-am repezi la nesfârșit în abisul spațiului lumii, fără să știm nici partea de sus, nici de jos.

Mișcarea pe Pământ

la a lui deplasându-se în jurul Pământului o datorăm și gravitației. Mergem pe Pământ și depășim constant rezistența acestei forțe, simțindu-i acțiunea ca o greutate grea pe picioarele noastre. Această „încărcare” se face simțită mai ales atunci când urcăm în sus, când trebuie să o tragi, ca niște greutăți grele care atârnă de picioarele tale. Ne afectează nu mai puțin brusc atunci când coborâm muntele, obligându-ne să grăbim pașii. Depășirea gravitației atunci când vă deplasați în jurul Pământului. Aceste direcții - „sus” și „jos” - ne sunt arătate doar prin gravitație. În toate punctele de pe suprafața pământului este îndreptat aproape spre centrul pământului. Prin urmare, conceptele de „jos” și „sus” vor fi diametral opuse pentru așa-numitele antipozi, adică oamenii care trăiesc pe părți diametral opuse ale suprafeței Pământului. De exemplu, direcția care arată „jos” pentru cei care locuiesc la Moscova, arată „sus” pentru locuitorii din Țara de Foc. Direcțiile care arată „jos” pentru oamenii de la pol și de la ecuator sunt unghiuri drepte; sunt perpendiculare între ele. În afara Pământului, odată cu distanța față de acesta, forța gravitațională scade, pe măsură ce forța gravitațională scade (forța de atracție a Pământului, ca orice alt corp mondial, se extinde la infinit în spațiu), iar forța centrifugă crește, ceea ce reduce forța gravitației. În consecință, cu cât ridicăm o marfă mai sus, de exemplu, într-un balon, cu atât această încărcătură va cântări mai puțin.

Forța centrifugă a Pământului

Datorită rotației zilnice, forța centrifugă a pământului. Această forță acționează peste tot pe suprafața Pământului într-o direcție perpendiculară pe axa Pământului și departe de aceasta. Forța centrifugă mic comparativ cu gravitaţie. La ecuator atinge cea mai mare valoare. Dar aici, conform calculelor lui Newton, forța centrifugă este doar 1/289 din forța de atracție. Cu cât ești mai la nord de ecuator, cu atât forța centrifugă este mai mică. La pol în sine este zero.
Acțiunea forței centrifuge a Pământului. La o oarecare înălțime forta centrifuga va crește atât de mult încât va fi egală cu forța de atracție, iar forța gravitațională va deveni mai întâi zero, iar apoi, odată cu creșterea distanței de Pământ, va lua o valoare negativă și va crește continuu, fiind direcționată în direcție opusă față de Pământ.

Gravitaţie

Forța rezultantă a gravitației Pământului și a forței centrifuge se numește gravitaţie. Forța gravitației în toate punctele de pe suprafața pământului ar fi aceeași dacă a noastră ar fi o minge perfect precisă și regulată, dacă masa ei ar avea aceeași densitate peste tot și, în sfârșit, dacă nu ar exista o rotație zilnică în jurul axei sale. Dar, deoarece Pământul nostru nu este o sferă obișnuită, nu constă în toate părțile sale din roci de aceeași densitate și se rotește tot timpul, atunci, în consecință, forța gravitației în fiecare punct de pe suprafața pământului este ușor diferită. Prin urmare, în fiecare punct de pe suprafața pământului magnitudinea gravitației depinde de mărimea forței centrifuge, care reduce forța de atracție, de densitatea rocilor pământului și de distanța de la centrul Pământului.. Cu cât această distanță este mai mare, cu atât gravitația este mai mică. Razele Pământului, care la un capăt par să se sprijine pe ecuatorul Pământului, sunt cele mai mari. Razele care se termină la Polul Nord sau Sud sunt cele mai mici. Prin urmare, toate corpurile de la ecuator au mai puțină gravitație (greutate mai mică) decât la pol. Se stie ca la pol gravitația este mai mare decât la ecuator cu 1/289. Această diferență de gravitație a acelorași corpuri la ecuator și la pol poate fi determinată prin cântărirea lor folosind balanțe cu arc. Dacă cântărim corpurile pe cântare cu greutăți, atunci nu vom observa această diferență. Cantarul va prezenta aceeasi greutate atat la pol cat si la ecuator; Greutățile, precum corpurile care sunt cântărite, se vor schimba, desigur, în greutate.
Scale de arc ca o modalitate de a măsura gravitația la ecuator și la pol. Să presupunem că o navă cu marfă cântărește aproximativ 289 de mii de tone în regiunile polare, lângă pol. La sosirea în porturile din apropierea ecuatorului, nava cu marfă va cântări doar aproximativ 288 de mii de tone. Astfel, la ecuator nava a pierdut aproximativ o mie de tone în greutate. Toate corpurile sunt ținute pe suprafața pământului doar datorită faptului că gravitația acționează asupra lor. Dimineața, când te ridici din pat, poți să-ți cobori picioarele pe podea doar pentru că această forță le trage în jos.

Gravitația în interiorul Pământului

Să vedem cum se schimbă gravitația în interiorul pământului. Pe măsură ce ne îndreptăm mai adânc în Pământ, gravitația crește continuu până la o anumită adâncime. La o adâncime de aproximativ o mie de kilometri, gravitația va avea o valoare maximă (cea mai mare) și va crește față de valoarea sa medie pe suprafața pământului (9,81 m/sec) cu aproximativ cinci procente. Odată cu adâncirea în continuare, forța gravitațională va scădea continuu și în centrul Pământului va fi egală cu zero.

Ipoteze privind rotația Pământului

Noastre Pământul se învârte face o revoluție completă în jurul axei sale în 24 de ore. Forța centrifugă, după cum se știe, crește proporțional cu pătratul vitezei unghiulare. Prin urmare, dacă Pământul își accelerează rotația în jurul axei sale de 17 ori, atunci forța centrifugă va crește de 17 ori la pătrat, adică de 289 de ori. În condiții normale, așa cum sa menționat mai sus, forța centrifugă la ecuator este 1/289 din forța gravitațională. La crestere De 17 ori forța gravitațională și forța centrifugă devin egale. Forța gravitației - rezultanta acestor două forțe - cu o astfel de creștere a vitezei de rotație axială a Pământului va fi egală cu zero.
Valoarea forței centrifuge în timpul rotației Pământului. Această viteză de rotație a Pământului în jurul axei sale se numește critică, deoarece la o astfel de viteză de rotație a planetei noastre, toate corpurile de la ecuator și-ar pierde din greutate. Durata zilei în acest caz critic va fi de aproximativ 1 oră și 25 de minute. Odată cu o accelerare suplimentară a rotației Pământului, toate corpurile (în primul rând la ecuator) își vor pierde mai întâi greutatea, apoi vor fi aruncate în spațiu prin forța centrifugă, iar Pământul însuși va fi rupt în bucăți de aceeași forță. Concluzia noastră ar fi corectă dacă Pământul ar fi un corp absolut rigid și, atunci când își accelerează mișcarea de rotație, nu și-ar schimba forma, cu alte cuvinte, dacă raza ecuatorului pământului și-ar păstra valoarea. Dar se știe că, pe măsură ce rotația Pământului se accelerează, suprafața sa va trebui să sufere o anumită deformare: va începe să se comprime în direcția polilor și să se extindă în direcția ecuatorului; va căpăta un aspect din ce în ce mai turtit. Lungimea razei ecuatorului pământului va începe să crească și, prin urmare, va crește forța centrifugă. Astfel, corpurile de la ecuator își vor pierde din greutate înainte ca viteza de rotație a Pământului să crească de 17 ori, iar o catastrofă cu Pământul va avea loc înainte ca ziua să-și scurteze durata la 1 oră și 25 de minute. Cu alte cuvinte, viteza critică de rotație a Pământului va fi oarecum mai mică, iar durata maximă a zilei va fi puțin mai lungă. Imaginează-ți mental că viteza de rotație a Pământului, din motive necunoscute, se va apropia de critică. Ce se va întâmpla atunci cu locuitorii pământului? În primul rând, peste tot pe Pământ o zi va fi, de exemplu, aproximativ două până la trei ore. Ziua și noaptea se vor schimba caleidoscopic rapid. Soarele, ca într-un planetariu, se va mișca foarte repede pe cer și, de îndată ce ai timp să te trezești și să te speli, va dispărea deja în spatele orizontului, iar noaptea va veni să-l înlocuiască. Oamenii nu vor mai putea naviga cu precizie în timp. Nimeni nu va ști ce zi a lunii este sau ce zi a săptămânii este. Viața umană normală va fi dezorganizată. Ceasul cu pendul va încetini și apoi se va opri peste tot. Ei merg pentru că gravitația acționează asupra lor. La urma urmei, în viața noastră de zi cu zi, când „mergătorii” încep să întârzie sau să se grăbească, este necesar să-și scurteze sau să prelungească pendulul sau chiar să atârne o greutate suplimentară pe pendul. Corpurile de la ecuator își vor pierde în greutate. În aceste condiții imaginare va fi posibil să ridicați cu ușurință corpuri foarte grele. Nu va fi greu să pui pe umeri un cal, un elefant sau chiar să ridici o casă întreagă. Păsările își vor pierde capacitatea de a ateriza. Un stol de vrăbii se învârte peste un jgheab cu apă. Ciripesc tare, dar nu reușesc să coboare. O mână de cereale aruncate de el ar atârna deasupra Pământului în boabe individuale. Să presupunem în continuare că viteza de rotație a Pământului devine din ce în ce mai aproape de critică. Planeta noastră este foarte deformată și capătă un aspect din ce în ce mai aplatizat. Este asemănat cu un carusel care se rotește rapid și este pe cale să-și arunce locuitorii. Râurile se vor opri atunci din curgere. Vor fi mlaștini de mult timp. Uriașe nave oceanice abia vor atinge suprafața apei cu fundul lor, submarinele nu se vor putea scufunda în adâncurile mării, peștii și animalele marine vor pluti pe suprafața mărilor și oceanelor, nu se vor mai putea ascunde. în adâncurile mării. Marinarii nu vor mai putea arunca ancora, nu vor mai controla cârmele navelor lor, navele mari și mici vor sta nemișcate. Iată o altă imagine imaginară. Un tren feroviar de pasageri stă în gară. Fluierul a fost deja suflat; trenul trebuie să plece. Șoferul a luat toate măsurile în puterea lui. Pompierul aruncă cu generozitate cărbune în focar. Din hornul locomotivei zboară scântei mari. Roțile se întorc cu disperare. Dar locomotiva stă nemișcată. Roțile sale nu ating șinele și nu există frecare între ele. Va veni o vreme când oamenii nu vor putea coborî la podea; se vor lipi ca muștele de tavan. Lasă viteza de rotație a Pământului să crească. Forța centrifugă depășește din ce în ce mai mult forța gravitației în magnitudinea ei... Atunci oamenii, animalele, obiectele de uz casnic, casele, toate obiectele de pe Pământ, întreaga sa lume animală vor fi aruncate în spațiul cosmic. Continentul australian se va separa de Pământ și va atârna în spațiu ca un nor negru colosal. Africa va zbura în adâncurile abisului tăcut, departe de Pământ. Apele Oceanului Indian se vor transforma într-un număr imens de picături sferice și, de asemenea, vor zbura pe distanțe nemărginite. Marea Mediterană, neavând încă timp să se transforme în acumulări gigantice de picături, cu toată grosimea sa de apă va fi separată de fund, de-a lungul căruia se va putea trece liber din Napoli în Algeria. În cele din urmă, viteza de rotație va crește atât de mult, forța centrifugă va crește atât de mult, încât întregul Pământ va fi sfâșiat. Cu toate acestea, nici acest lucru nu se poate întâmpla. Viteza de rotație a Pământului, așa cum am spus mai sus, nu crește, ci, dimpotrivă, chiar scade ușor - totuși, atât de puțin încât, după cum știm deja, peste 50 de mii de ani lungimea zilei crește doar cu un doilea. Cu alte cuvinte, Pământul se rotește acum cu o viteză necesară pentru ca lumea animală și vegetală a planetei noastre să înflorească sub razele calorice și dătătoare de viață ale Soarelui timp de multe milenii.

Valoarea de frecare

Acum să vedem ce frecarea conteazași ce s-ar întâmpla dacă ar lipsi. Frecarea, după cum știți, are un efect dăunător asupra hainelor noastre: mânecile palturilor se uzează mai întâi, iar tălpile pantofilor se uzează mai întâi, deoarece mânecile și tălpile sunt cele mai susceptibile la frecare. Însă imaginați-vă pentru o clipă că suprafața planetei noastre era ca și cum bine lustruită, complet netedă, iar posibilitatea frecării ar fi exclusă. Am putea merge pe o astfel de suprafață? Desigur că nu. Toată lumea știe că chiar și pe gheață și o podea lustruită este foarte greu să mergi și trebuie să ai grijă să nu cazi. Dar suprafața de gheață și a podelelor lustruite mai are o oarecare frecare.
Forța de frecare pe gheață. Dacă forța de frecare ar dispărea pe suprafața Pământului, atunci haosul de nedescris ar domni pe planeta noastră pentru totdeauna. Dacă nu există frecare, marea se va furi pentru totdeauna și furtuna nu se va potoli niciodată. Furtunile de nisip nu vor înceta să atârne peste Pământ, iar vântul va sufla constant. Sunetele melodice ale pianului, viorii și vuietul teribil al animalelor prădătoare se vor amesteca și se vor răspândi la nesfârșit în aer. În absența frecării, un corp care a început să se miște nu s-ar opri niciodată. Pe o suprafață a pământului absolut netedă, diverse corpuri și obiecte ar fi pentru totdeauna amestecate în cele mai diverse direcții. Lumea Pământului ar fi ridicolă și tragică dacă nu ar exista frecare și atracție a Pământului.

Probabil ați auzit că gravitația nu este o forță. Și este adevărat. Cu toate acestea, acest adevăr lasă multe întrebări. De exemplu, de obicei spunem că gravitația „trage” obiecte. La ora de fizică ni s-a spus că gravitația trage obiectele spre centrul Pământului. Dar cum este posibil acest lucru? Cum poate gravitația să nu fie o forță, dar să atragă totuși obiecte?

Primul lucru de înțeles este că termenul corect este „accelerare” și nu „atracție”. De fapt, gravitația nu atrage deloc obiectele, deformează sistemul spațiu-timp (sistemul prin care trăim), obiectele urmează undele formate în urma deformării și uneori pot accelera.

Datorită lui Albert Einstein și teoriei sale a relativității, știm că spațiu-timp se schimbă sub influența energiei. Și cea mai importantă parte a acestei ecuații este masa. Energia masei unui obiect determină schimbarea spațiu-timpului. Masa curbează spațiu-timp, iar curbele rezultate canalizează energia. Astfel, este mai corect să ne gândim la gravitație nu ca o forță, ci ca o curbură a spațiului-timp. Așa cum un strat de cauciuc este îndoit sub o minge de bowling, spațiu-timp este îndoit de obiecte masive.

Așa cum o mașină călătorește de-a lungul unui drum cu diverse curbe și viraje, obiectele se deplasează de-a lungul curbelor și curbelor similare în spațiu și timp. Și la fel cum o mașină accelerează în josul unui deal, obiectele masive creează curbe extreme în spațiu și timp. Gravitația este capabilă să accelereze obiectele atunci când intră în puțuri gravitaționale adânci. Această cale pe care o urmează obiectele prin spațiu-timp este numită „traiectorie geodezică”.

Pentru a înțelege mai bine cum funcționează gravitația și cum poate accelera obiectele, luați în considerare locația Pământului și a Lunii unul față de celălalt. Pământul este un obiect destul de masiv, cel puțin în comparație cu Luna, iar planeta noastră face ca spațiu-timpul să se îndoaie. Luna se învârte în jurul Pământului din cauza distorsiunilor în spațiu și timp cauzate de masa planetei. Astfel, Luna pur și simplu călătorește de-a lungul curbei rezultate în spațiu-timp, pe care o numim o orbită. Luna nu simte nicio forță care acționează asupra ei, pur și simplu urmează o anumită cale care a apărut.

Gravitația este cea mai puternică forță din Univers, unul dintre cele patru principii fundamentale ale universului, care determină structura acestuia. Odată, datorită ei, au apărut planete, stele și galaxii întregi. Astăzi menține Pământul pe orbită în călătoria sa nesfârșită în jurul Soarelui.

Atracția este, de asemenea, de mare importanță pentru viața de zi cu zi a unei persoane. Datorită acestei forțe invizibile, oceanele lumii noastre pulsează, râurile curg și picăturile de ploaie cad pe pământ. Încă din copilărie, simțim greutatea corpului nostru și a obiectelor din jur. Influența gravitației asupra activităților noastre economice este, de asemenea, enormă.

Prima teorie a gravitației a fost creată de Isaac Newton la sfârșitul secolului al XVII-lea. Legea sa a gravitației universale descrie această interacțiune în cadrul mecanicii clasice. Acest fenomen a fost descris mai pe larg de Einstein în teoria sa generală a relativității, care a fost publicată la începutul secolului trecut. Procesele care au loc cu forța gravitațională la nivelul particulelor elementare ar trebui explicate prin teoria cuantică a gravitației, dar nu a fost încă creată.

Știm mult mai multe despre natura gravitației astăzi decât știam pe vremea lui Newton, dar în ciuda secolelor de studiu, ea rămâne încă o adevărată piatră de poticnire pentru fizica modernă. Există multe puncte goale în teoria gravitațională existentă și încă nu înțelegem exact ce o generează și cum este transferată această interacțiune. Și, desigur, suntem foarte departe de a putea controla forța gravitației, așa că antigravitația sau levitația vor exista multă vreme doar pe paginile romanelor științifico-fantastice.

Ce i-a căzut pe capul lui Newton?

Oamenii s-au întrebat întotdeauna despre natura forței care atrage obiectele pe pământ, dar abia în secolul al XVII-lea Isaac Newton a reușit să ridice vălul misterului. Baza descoperirii sale a fost pusă de lucrările lui Kepler și Galileo, oameni de știință străluciți care au studiat mișcările corpurilor cerești.

Chiar și cu un secol și jumătate înainte de Legea gravitației universale a lui Newton, astronomul polonez Copernic credea că atracția nu este „... nimic mai mult decât o dorință naturală cu care părintele Universului a înzestrat toate particulele, și anume de a se uni într-un întreg comun, formând corpuri sferice.” Descartes considera atracția ca fiind o consecință a tulburărilor din eterul lumii. Filosoful și omul de știință grec Aristotel era sigur că masa afectează viteza de cădere a corpurilor. Și doar Galileo Galilei la sfârșitul secolului al XVI-lea a dovedit că acest lucru nu era adevărat: dacă nu există rezistență aerului, toate obiectele accelerează în mod egal.

Spre deosebire de legenda populară a capului și a mărului, lui Newton i-a luat mai mult de douăzeci de ani să înțeleagă natura gravitației. Legea sa gravitației este una dintre cele mai semnificative descoperiri științifice din toate timpurile. Este universal și vă permite să calculați traiectoriile corpurilor cerești și să descrieți cu exactitate comportamentul obiectelor din jurul nostru. Teoria clasică a gravitației a pus bazele mecanicii cerești. Cele trei legi ale lui Newton le-au oferit oamenilor de știință oportunitatea de a descoperi noi planete literalmente „în vârful condeiului” în cele din urmă, datorită lor, omul a reușit să depășească gravitația Pământului și să zboare în spațiu. Ei au adus o bază științifică strictă conceptului filozofic al unității materiale a universului, în care toate fenomenele naturale sunt interconectate și guvernate de reguli fizice generale.

Newton nu numai că a publicat o formulă care permite cuiva să calculeze forța care atrage corpurile unul către celălalt, el a creat un model complet, care a inclus și analiză matematică. Aceste concluzii teoretice au fost confirmate în mod repetat în practică, inclusiv prin utilizarea celor mai moderne metode.

În teoria newtoniană, orice obiect material generează un câmp atractiv, care se numește gravitațional. În plus, forța este proporțională cu masa ambelor corpuri și invers proporțională cu distanța dintre ele:

F = (G m1 m2)/r2

G este constanta gravitațională, care este egală cu 6,67 × 10−11 m³/(kg s²). Henry Cavendish a fost primul care a calculat-o în 1798.

În viața de zi cu zi și în disciplinele aplicate, se vorbește despre forța cu care pământul atrage un corp drept greutatea lui. Atracția dintre oricare două obiecte materiale din Univers este ceea ce este gravitația în cuvinte simple.

Forța gravitației este cea mai slabă dintre cele patru interacțiuni fundamentale ale fizicii, dar datorită proprietăților sale este capabilă să regleze mișcarea sistemelor stelare și a galaxiilor:

• Atracția funcționează la orice distanță, aceasta este principala diferență dintre gravitație și interacțiuni nucleare puternice și slabe. Pe măsură ce distanța crește, efectul ei scade, dar nu devine niciodată egal cu zero, așa că putem spune că chiar și doi atomi aflați la capete diferite ale galaxiei au o influență reciprocă. Este doar foarte mic;
• Gravitația este universală. Câmpul de atracție este inerent oricărui corp material. Oamenii de știință nu au descoperit încă un obiect pe planeta noastră sau în spațiu care să nu participe la acest tip de interacțiune, așa că rolul gravitației în viața Universului este enorm. Aceasta distinge gravitația de interacțiunea electromagnetică, a cărei influență asupra proceselor cosmice este minimă, deoarece în natură majoritatea corpurilor sunt neutre din punct de vedere electric. Forțele gravitaționale nu pot fi limitate sau protejate;
• Gravitația acționează nu numai asupra materiei, ci și asupra energiei. Pentru el, compoziția chimică a obiectelor nu contează doar masa lor.

Folosind formula lui Newton, forța de atracție poate fi calculată cu ușurință. De exemplu, gravitația pe Lună este de câteva ori mai mică decât cea de pe Pământ, deoarece satelitul nostru are o masă relativ mică. Dar este suficient să se formeze fluxuri și reflux regulate în Oceanul Mondial. Pe Pământ, accelerația datorată gravitației este de aproximativ 9,81 m/s2. Mai mult, la poli este puțin mai mare decât la ecuator.

În ciuda importanței lor enorme pentru dezvoltarea ulterioară a științei, legile lui Newton aveau o serie de slăbiciuni care bântuiau cercetătorii. Nu era clar cum acționează gravitația prin spațiu absolut gol pe distanțe mari și cu o viteză de neînțeles. În plus, treptat au început să se acumuleze date care contrazic legile lui Newton: de exemplu, paradoxul gravitațional sau deplasarea periheliului lui Mercur. A devenit evident că teoria gravitației universale necesită îmbunătățiri. Această onoare i-a revenit genialului fizician german Albert Einstein.

Atracția și teoria relativității

Refuzul lui Newton de a discuta despre natura gravitației („Nu inventez nicio ipoteză”) a fost o slăbiciune evidentă a conceptului său. Nu este de mirare că multe teorii ale gravitației au apărut în anii următori.

Majoritatea lor aparțineau așa-numitelor modele hidrodinamice, care încercau să fundamenteze apariția gravitației prin interacțiunea mecanică a obiectelor materiale cu o substanță intermediară având anumite proprietăți. Cercetătorii l-au numit diferit: „vid”, „eter”, „flux graviton”, etc. În acest caz, forța de atracție dintre corpuri a apărut ca urmare a modificărilor acestei substanțe, atunci când a fost absorbită de obiecte sau de curgeri protejate. În realitate, toate astfel de teorii aveau un dezavantaj serios: prezicând destul de precis dependența forței gravitaționale de distanță, ar fi trebuit să ducă la frânarea corpurilor care se mișcau în raport cu „eterul” sau „fluxul gravitonului”.

Einstein a abordat această problemă dintr-un unghi diferit. În teoria sa generală a relativității (GTR), gravitația este considerată nu ca o interacțiune a forțelor, ci ca o proprietate a spațiu-timpului în sine. Orice obiect care are masă îl face să se îndoaie, ceea ce provoacă atracție. În acest caz, gravitația este un efect geometric care este considerat în cadrul geometriei non-euclidiene.

Pur și simplu, continuumul spațiu-timp afectează materia, cauzând mișcarea acesteia. Și ea, la rândul său, influențează spațiul, „spunându-i” cum să se îndoaie.

Forțele atractive acționează și în microcosmos, dar la nivelul particulelor elementare influența lor, în comparație cu interacțiunea electrostatică, este neglijabilă. Fizicienii cred că interacțiunea gravitațională nu a fost inferioară celorlalte în primele momente (10 -43 de secunde) după Big Bang.

În prezent, conceptul de gravitație propus în teoria generală a relativității este principala ipoteză de lucru acceptată de majoritatea comunității științifice și confirmată de rezultatele a numeroase experimente.

Einstein în lucrarea sa a prevăzut efectele uimitoare ale forțelor gravitaționale, dintre care majoritatea au fost deja confirmate. De exemplu, capacitatea corpurilor masive de a curba razele de lumină și chiar de a încetini curgerea timpului. Acest din urmă fenomen trebuie luat în considerare la operarea sistemelor globale de navigație prin satelit precum GLONASS și GPS, altfel după câteva zile eroarea lor ar fi de zeci de kilometri.

În plus, o consecință a teoriei lui Einstein sunt așa-numitele efecte subtile ale gravitației, cum ar fi câmpul gravimagnetic și tracțiunea cadrelor de referință inerțiale (cunoscut și sub numele de efectul Lense-Thirring). Aceste manifestări ale gravitației sunt atât de slabe încât nu au putut fi detectate mult timp. Abia în 2005, datorită misiunii unice a NASA Gravity Probe B, efectul Lense-Thirring a fost confirmat.

Radiația gravitațională sau cea mai fundamentală descoperire din ultimii ani

Undele gravitaționale sunt vibrații ale structurii geometrice spațiu-timp care se deplasează cu viteza luminii. Existența acestui fenomen a fost prezisă și de Einstein în Relativitatea Generală, dar din cauza slăbiciunii forței gravitaționale, magnitudinea sa este foarte mică, așa că nu a putut fi detectată mult timp. Doar dovezile indirecte au susținut existența radiațiilor.

Unde similare sunt generate de orice obiecte materiale care se deplasează cu accelerație asimetrică. Oamenii de știință le descriu drept „unduri în spațiu-timp”. Cele mai puternice surse de astfel de radiații sunt galaxiile care se ciocnesc și sistemele care se prăbușesc formate din două obiecte. Un exemplu tipic al acestui din urmă caz ​​este fuziunea găurilor negre sau a stelelor neutronice. În timpul unor astfel de procese, radiația gravitațională poate transfera mai mult de 50% din masa totală a sistemului.

Undele gravitaționale au fost descoperite pentru prima dată în 2015 de două observatoare LIGO. Aproape imediat, acest eveniment a primit statutul de cea mai mare descoperire în fizică din ultimele decenii. În 2017, a fost distins cu Premiul Nobel. După aceasta, oamenii de știință au reușit să detecteze radiația gravitațională de mai multe ori.

În anii 70 ai secolului trecut - cu mult înainte de confirmarea experimentală - oamenii de știință au propus utilizarea radiației gravitaționale pentru comunicarea la distanță lungă. Avantajul său neîndoielnic este capacitatea sa ridicată de a trece prin orice substanță fără a fi absorbită. Dar în prezent acest lucru este greu de posibil, deoarece există dificultăți enorme în generarea și recepția acestor unde. Și încă nu avem suficiente cunoștințe reale despre natura gravitației.

Astăzi, mai multe instalații similare cu LIGO funcționează în diferite țări ale lumii și se construiesc altele noi. Este probabil să învățăm mai multe despre radiația gravitațională în viitorul apropiat.

Teorii alternative ale gravitației universale și motivele creării lor

În prezent, conceptul dominant de gravitație este relativitatea generală. Întreaga gamă existentă de date și observații experimentale este în concordanță cu aceasta. În același timp, are un număr mare de slăbiciuni evidente și probleme controversate, așa că încercările de a crea noi modele care să explice natura gravitației nu se opresc.

Toate teoriile gravitației universale dezvoltate până în prezent pot fi împărțite în mai multe grupuri principale:

• standard;
• alternativă;
• cuantic;
• teoria câmpului unificat.

Încercările de a crea un nou concept de gravitație universală au fost făcute încă din secolul al XIX-lea. Diverși autori au inclus în ea eterul sau teoria corpusculară a luminii. Dar apariția Relativității Generale a pus capăt acestor cercetări. După publicarea sa, obiectivul oamenilor de știință s-a schimbat - acum eforturile lor au vizat îmbunătățirea modelului lui Einstein, inclusiv noi fenomene naturale în el: rotația particulelor, expansiunea Universului etc.

Până la începutul anilor 1980, fizicienii au respins experimental toate conceptele, cu excepția celor care includeau relativitatea generală ca parte integrantă. În acest moment, „teoriile corzilor” au intrat în modă, arătând foarte promițătoare. Dar aceste ipoteze nu au fost niciodată confirmate experimental. În ultimele decenii, știința a atins culmi semnificative și a acumulat o cantitate imensă de date empirice. Astăzi, încercările de a crea teorii alternative ale gravitației sunt inspirate în principal din cercetările cosmologice legate de concepte precum „materie întunecată”, „inflație”, „energie întunecată”.

Una dintre sarcinile principale ale fizicii moderne este unificarea a două direcții fundamentale: teoria cuantică și relativitatea generală. Oamenii de știință încearcă să conecteze atracția cu alte tipuri de interacțiuni, creând astfel o „teorie a tuturor”. Este exact ceea ce face gravitația cuantică - o ramură a fizicii care încearcă să ofere o descriere cuantică a interacțiunilor gravitaționale. O ramură a acestei direcții este teoria gravitației buclei.

În ciuda eforturilor active și de mulți ani, acest obiectiv nu a fost încă atins. Și nici măcar nu este complexitatea acestei probleme: doar că teoria cuantică și relativitatea generală se bazează pe paradigme complet diferite. Mecanica cuantică se ocupă de sistemele fizice care funcționează pe fundalul spațiu-timp obișnuit. Și în teoria relativității, spațiu-timp însuși este o componentă dinamică, în funcție de parametrii sistemelor clasice aflate în el.

Alături de ipotezele științifice ale gravitației universale, există și teorii care sunt foarte departe de fizica modernă. Din păcate, în ultimii ani, astfel de „opuse” au inundat pur și simplu internetul și rafturile librăriilor. Unii autori ai unor astfel de lucrări informează, în general, cititorul că gravitația nu există, iar legile lui Newton și Einstein sunt ficțiuni și farse.

Un exemplu sunt lucrările „omului de știință” Nikolai Levashov, care susțin că Newton nu a descoperit legea gravitației universale, iar doar planetele și satelitul nostru, Luna, au forță gravitațională în sistemul solar. Acest „om de știință rus” oferă dovezi destul de ciudate. Unul dintre ele este zborul sondei americane NEAR Shoemaker către asteroidul Eros, care a avut loc în 2000. Levashov consideră că lipsa de atracție dintre sondă și corpul ceresc este o dovadă a falsității lucrărilor lui Newton și a conspirației fizicienilor care ascund adevărul despre gravitație de oameni.

De fapt, nava spațială și-a încheiat cu succes misiunea: mai întâi a intrat pe orbita asteroidului, apoi a aterizat ușor pe suprafața sa.

Gravitația artificială și de ce este necesară

Există două concepte asociate gravitației care, în ciuda statutului lor teoretic actual, sunt bine cunoscute publicului larg. Acestea sunt antigravitația și gravitația artificială.

Antigravitația este un proces de contracarare a forței de atracție, care o poate reduce semnificativ sau chiar o poate înlocui cu repulsie. Stăpânirea unei astfel de tehnologii ar duce la o adevărată revoluție în transporturi, aviație, explorarea spațiului și ne-ar schimba radical întreaga viață. Dar în prezent, posibilitatea antigravitației nu are nici măcar confirmare teoretică. Mai mult, pe baza relativității generale, un astfel de fenomen nu este deloc fezabil, deoarece nu poate exista masă negativă în Universul nostru. Este posibil ca în viitor să învățăm mai multe despre gravitație și să învățăm să construim aeronave pe baza acestui principiu.

Gravitația artificială este o schimbare produsă de om în forța gravitațională existentă. Astăzi nu prea avem nevoie de o astfel de tehnologie, dar situația se va schimba cu siguranță după începerea călătoriilor spațiale pe termen lung. Iar ideea este în fiziologia noastră. Corpul uman, „obișnuit” de-a lungul a milioane de ani de evoluție cu gravitația constantă a Pământului, percepe efectele gravitației reduse extrem de negativ. O ședere lungă chiar și în condiții de gravitație lunară (de șase ori mai slabă decât cea a Pământului) poate duce la consecințe groaznice. Iluzia atracției poate fi creată folosind alte forțe fizice, cum ar fi inerția. Cu toate acestea, astfel de opțiuni sunt complexe și costisitoare. În momentul de față, gravitația artificială nu are nici măcar justificare teoretică este evident că posibila sa implementare practică este o chestiune de viitor foarte îndepărtat.

Gravitația este un concept cunoscut de toată lumea încă de la școală. S-ar părea că oamenii de știință ar fi trebuit să investigheze temeinic acest fenomen! Dar gravitația rămâne cel mai profund mister pentru știința modernă. Și acesta poate fi numit un exemplu excelent al cât de limitate sunt cunoștințele umane despre lumea noastră uriașă și minunată.

Dacă aveți întrebări, lăsați-le în comentariile de sub articol. Noi sau vizitatorii noștri vom fi bucuroși să le răspundem

Fiecare persoană din viața sa a întâlnit acest concept de mai multe ori, deoarece gravitația este baza nu numai a fizicii moderne, ci și a unui număr de alte științe conexe.

Mulți oameni de știință au studiat atracția corpurilor din cele mai vechi timpuri, dar descoperirea principală este atribuită lui Newton și este descrisă ca fiind povestea binecunoscută a unui fruct care cade pe cap.

Ce este gravitația în cuvinte simple

Gravitația este atracția dintre mai multe obiecte din univers. Natura fenomenului variază, deoarece este determinată de masa fiecăruia dintre ele și de întinderea dintre ele, adică de distanță.

Teoria lui Newton s-a bazat pe faptul că atât fructul care căde, cât și satelitul planetei noastre sunt afectați de aceeași forță - gravitația către Pământ. Dar satelitul nu a căzut în spațiul pământesc tocmai din cauza masei și distanței sale.

Câmp gravitațional

Câmpul gravitațional este spațiul în care interacțiunea corpurilor are loc conform legilor atracției.

Teoria relativității a lui Einstein descrie câmpul ca o anumită proprietate a timpului și spațiului, manifestată în mod caracteristic atunci când apar obiectele fizice.

Undă gravitațională

Acestea sunt un anumit tip de modificări de câmp care se formează ca urmare a radiațiilor de la obiectele în mișcare. Se desprind de pe obiect și se răspândesc într-un efect de undă.

Teorii ale gravitației

Teoria clasică este newtoniană. Cu toate acestea, a fost imperfect și ulterior au apărut opțiuni alternative.

Acestea includ:

• teorii metrice;
• nemetric;
• vector;
• Le Sage, care a descris primul fazele;
• gravitația cuantică.

Astăzi există câteva zeci de teorii diferite, toate fie se completează reciproc, fie privesc fenomenele dintr-o perspectivă diferită.

De remarcat: Nu există încă o soluție ideală, dar evoluțiile în curs deschid mai multe răspunsuri posibile în ceea ce privește atracția corpurilor.

Forța de atracție gravitațională

Calculul de bază este următorul - forța gravitației este proporțională cu înmulțirea masei corpului cu alta, între care se determină. Această formulă este exprimată astfel: forța este invers proporțională cu distanța dintre obiecte la pătrat.

Câmpul gravitațional este potențial, ceea ce înseamnă că energia cinetică este conservată. Acest fapt simplifică rezolvarea problemelor în care se măsoară forța de atracție.

Gravitația în spațiu

În ciuda concepției greșite a multora, există gravitație în spațiu. Este mai jos decât pe Pământ, dar încă prezent.

În ceea ce privește astronauții, care la prima vedere par să zboare, ei sunt de fapt într-o stare de declin lent. Vizual, se pare că nimic nu-i atrage, dar în practică experimentează gravitația.

Puterea atracției depinde de distanță, dar indiferent cât de mare este distanța dintre obiecte, acestea vor continua să fie atrase unul de celălalt.

Atracția reciprocă nu va fi niciodată zero.

Gravitația în Sistemul Solar

În sistemul solar, nu numai Pământul are gravitație. Planetele, ca și Soarele, atrag obiectele către ele însele. Deoarece forța este determinată de masa obiectului, Soarele are cel mai mare indicator.

De exemplu, dacă planeta noastră are un indicator de unu, atunci indicatorul stelei va fi aproape douăzeci și opt.

Următorul ca gravitație după Soare este Jupiter, deci forța sa gravitațională este de trei ori mai mare decât cea a Pământului. Pluto are cel mai mic parametru.

Pentru claritate, să notăm acest lucru: în teorie, pe Soare, o persoană obișnuită ar cântări aproximativ două tone, dar pe cea mai mică planetă a sistemului nostru - doar patru kilograme.

De ce depinde gravitația planetei?

Forța gravitației depinde de gravitația obiectului, de planeta însăși și de distanța dintre ele. Dacă sunt mulți kilometri, gravitația este scăzută, dar încă menține obiectele conectate.

Câteva aspecte importante și fascinante legate de gravitație și proprietățile sale care merită explicate copilului tău:

1. Fenomenul atrage totul, dar nu respinge niciodată - acest lucru îl deosebește de alte fenomene fizice.
2. Nu există așa ceva ca zero. Este imposibil să simulați o situație în care presiunea nu se aplică, adică gravitația nu funcționează.
3. Pământul cade cu o viteză medie de 11,2 kilometri pe secundă, după ce a atins această viteză, puteți părăsi bine atracția planetei.
4. Existența undelor gravitaționale nu a fost dovedită științific, este doar o presupunere. Dacă vor deveni vreodată vizibile, atunci multe mistere ale cosmosului legate de interacțiunea corpurilor vor fi dezvăluite omenirii.

Conform teoriei relativității de bază a unui om de știință precum Einstein, gravitația este o curbură a parametrilor de bază ai existenței lumii materiale, care reprezintă baza Universului.

Gravitația este atracția reciprocă a două obiecte. Puterea interacțiunii depinde de gravitația corpurilor și de distanța dintre ele. Nu au fost încă dezvăluite toate secretele fenomenului, dar astăzi există câteva zeci de teorii care descriu conceptul și proprietățile sale.

Complexitatea obiectelor studiate afectează timpul de cercetare. În cele mai multe cazuri, relația dintre masă și distanță este pur și simplu luată.