De ce depinde forța gravitației? Care este legea gravitației universale: formula marii descoperiri. Câmpul gravitațional al Pământului

Știința

Aici, pe Pământ, luăm gravitația de bună. Cu toate acestea, forța gravitației, prin care obiectele sunt atrase unele către altele proporțional cu masa lor, este mult mai mare decât un măr care cade pe capul lui Newton. Mai jos sunt cele mai ciudate fapte despre această forță universală.

Totul este în capul nostru

Forța gravitației este un fenomen constant și consistent, dar percepția noastră asupra acestei forțe nu este așa. Potrivit unui studiu publicat în aprilie 2011 în jurnalul PLoS ONE, oamenii sunt capabili să emită judecăți mai precise cu privire la căderea obiectelor în timp ce stau pe scaun.

Cercetătorii au ajuns la concluzia că percepția noastră asupra gravitației se bazează mai puțin pe direcția vizuală reală a forței și mai mult pe „orientarea” corpului.

Descoperirile ar putea duce la o nouă strategie pentru a ajuta astronauții să facă față microgravitației în spațiu.

Coborâre grea până la pământ

Experiența astronauților a arătat că trecerea de la o stare de imponderabilitate și înapoi poate fi foarte dificilă pentru corpul uman. În absența gravitației, mușchii încep să se atrofieze, iar oasele încep și ele să piardă din masa osoasă. Potrivit NASA, astronauții își pot pierde până la 1% din masa osoasă pe lună.

La întoarcerea pe pământ, trupurile și mințile astronauților au nevoie de o perioadă de timp pentru a se recupera. Tensiunea arterială, care în spațiu devine egală în tot corpul, ar trebui să revină la funcționarea normală, în care inima funcționează bine și creierul primește suficientă hrană.

Uneori, restructurarea corpului are un efect extrem de dificil asupra astronauților, atât din punct de vedere fizic (leșin repetat etc.), cât și din punct de vedere emoțional. De exemplu, un astronaut a povestit cum, la întoarcerea din spațiu, a spart acasă o sticlă de loțiune pentru după ras, pentru că a uitat că, dacă o eliberează în aer, aceasta ar cădea și se va sparge și nu va pluti în ea.

Pentru a pierde în greutate, „încearcă Pluto”

Pe această planetă pitică, o persoană care cântărește 68 de kilograme nu ar cântări mai mult de 4,5 kg.

Pe de altă parte, pe planeta cu cel mai înalt nivel de gravitație, Jupiter, aceeași persoană ar cântări aproximativ 160,5 kg.

Probabil că o persoană se va simți ca o pană pe Marte, deoarece forța gravitației de pe această planetă este de doar 38% din cea de pe pământ, adică o persoană de 68 de kilograme va simți cât de ușor este mersul său, deoarece va cântări doar. 26 kg.

Gravitație diferită

Nici pe pământ, gravitația nu este aceeași peste tot. Datorită faptului că forma globului nu este o sferă ideală, masa sa este distribuită neuniform. Prin urmare, masa neuniformă înseamnă gravitație neuniformă.

O anomalie gravitațională misterioasă este observată în Golful Hudson din Canada. Această regiune are o gravitate mai mică decât altele, iar un studiu din 2007 a identificat cauza ca fiind topirea ghețarilor.

Gheața care a acoperit odată această zonă în timpul ultimei ere glaciare s-a topit de mult, dar Pământul nu este complet eliberat de povara sa. Deoarece gravitația unei zone este proporțională cu masa acelei regiuni, iar „urma glaciară” a împins o parte din masa pământului, gravitația a devenit mai slabă aici. Deformarea minoră a crustei explică 25-45% din forța gravitațională neobișnuit de scăzută și este, de asemenea, pusă pe seama mișcării magmei în mantaua Pământului.

Fără gravitație, unii viruși ar fi mai puternici

Vești proaste pentru cadeții din spațiu: unele bacterii devin insuportabile în spațiu.

În absența gravitației, activitatea a cel puțin 167 de gene și 73 de proteine ​​se modifică în bacterii.

Șoarecii care au mâncat mâncare cu astfel de salmonele s-au îmbolnăvit mult mai repede.

Cu alte cuvinte, pericolul de infecție nu vine neapărat din spațiul cosmic; este mai probabil ca propriile bacterii să câștige putere pentru a ataca.

Găuri negre în centrul galaxiei

Denumite așa pentru că nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa de atracția lor gravitațională, găurile negre sunt printre cele mai distructive obiecte din univers. În centrul galaxiei noastre se află o gaură neagră masivă cu o masă de 3 milioane de sori. Sună înfricoșător, nu-i așa? Cu toate acestea, potrivit experților de la Universitatea din Kyoto, această gaură neagră este în prezent „doar se odihnește”.

De fapt, o gaură neagră nu reprezintă un pericol pentru noi pământenii, deoarece este foarte departe și se comportă extrem de calm. Cu toate acestea, în 2008 s-a raportat că gaura trimitea explozii de energie acum aproximativ 300 de ani. Un alt studiu publicat în 2007 a constatat că în urmă cu câteva mii de ani, un „sughiț galactic” a trimis o cantitate mică de material de mărimea lui Mercur chiar în această gaură, ducând la o explozie puternică.

Această gaură neagră, numită Săgetător A*, are o formă relativ neclară în comparație cu alte găuri negre. „Această slăbiciune înseamnă că stelele și gazul rareori se apropie prea mult de gaura neagră”, spune Frederick Baganoff, cercetător postdoctoral la Institutul de Tehnologie din Massachusetts. „Există un apetit uriaș, dar nu este satisfăcut”.

Obi-Wan Kenobi a spus că puterea ține galaxia unită. Același lucru se poate spune despre gravitație. Realitate: gravitația ne permite să mergem pe Pământ, Pământul să se rotească în jurul Soarelui și Soarele să se miște în jurul gaurii negre supermasive din centrul galaxiei noastre. Cum să înțelegem gravitația? Acest lucru este discutat în articolul nostru.

Să spunem imediat că nu veți găsi aici un răspuns unic corect la întrebarea „Ce este gravitația”. Pentru că pur și simplu nu există! Gravitația este unul dintre cele mai misterioase fenomene, asupra căruia oamenii de știință sunt nedumeriți și încă nu-și pot explica pe deplin natura.

Există multe ipoteze și opinii. Există mai mult de o duzină de teorii ale gravitației, alternative și clasice. Ne vom uita la cele mai interesante, relevante și moderne.

Doriți mai multe informații utile și cele mai recente știri în fiecare zi? Alăturați-vă nouă pe telegram.

Gravitația este o interacțiune fizică fundamentală

Există 4 interacțiuni fundamentale în fizică. Datorită lor, lumea este exact ceea ce este. Gravitația este una dintre aceste interacțiuni.

Interacțiuni fundamentale:

• gravitatie;
• electromagnetism;
• interacțiune puternică;
• interacțiune slabă.

Gravitația este cea mai slabă dintre cele patru forțe fundamentale.

În prezent, teoria actuală care descrie gravitația este GTR (relativitatea generală). A fost propus de Albert Einstein în 1915-1916.

Cu toate acestea, știm că este prea devreme să vorbim despre adevărul suprem. La urma urmei, cu câteva secole înainte de apariția relativității generale în fizică, teoria lui Newton a dominat pentru a descrie gravitația, care a fost extinsă semnificativ.

În cadrul relativității generale, este în prezent imposibil de explicat și descris toate problemele legate de gravitație.

Înainte de Newton, se credea că gravitația de pe pământ și gravitația din cer sunt lucruri diferite. Se credea că planetele se mișcă după propriile lor legi ideale, diferite de cele de pe Pământ.

Newton a descoperit legea gravitației universale în 1667. Desigur, această lege a existat chiar și pe vremea dinozaurilor și mult mai devreme.

Filosofii antici s-au gândit la existența gravitației. Galileo a calculat experimental accelerația gravitației pe Pământ, descoperind că este aceeași pentru corpurile de orice masă. Kepler a studiat legile mișcării corpurilor cerești.

Newton a reușit să formuleze și să generalizeze rezultatele observațiilor sale. Iată ce a primit:

Două corpuri se atrag unul pe altul cu o forță numită forță gravitațională sau gravitație.

Formula pentru forța de atracție dintre corpuri:

G este constanta gravitațională, m este masa corpurilor, r este distanța dintre centrele de masă ale corpurilor.

Care este semnificația fizică a constantei gravitaționale? Este egala cu forta cu care corpurile cu mase de 1 kilogram actioneaza fiecare unul asupra celuilalt, fiind la o distanta de 1 metru unul de altul.

Conform teoriei lui Newton, fiecare obiect creează un câmp gravitațional. Acuratețea legii lui Newton a fost testată la distanțe mai mici de un centimetru. Desigur, pentru mase mici aceste forțe sunt nesemnificative și pot fi neglijate.

Formula lui Newton este aplicabilă atât pentru calcularea forței de atracție a planetelor față de soare, cât și pentru obiectele mici. Pur și simplu nu observăm forța cu care, să zicem, sunt atrase bilele de pe o masă de biliard. Cu toate acestea, această forță există și poate fi calculată.

Forța de atracție acționează între orice corp din Univers. Efectul său se extinde la orice distanță.

Legea gravitației universale a lui Newton nu explică natura forței gravitației, ci stabilește legi cantitative. Teoria lui Newton nu contrazice GTR. Este destul de suficient pentru rezolvarea problemelor practice la scara Pământului și pentru calcularea mișcării corpurilor cerești.

Gravitația în relativitatea generală

În ciuda faptului că teoria lui Newton este destul de aplicabilă în practică, are o serie de dezavantaje. Legea gravitației universale este o descriere matematică, dar nu oferă o perspectivă asupra naturii fizice fundamentale a lucrurilor.

Potrivit lui Newton, forța gravitației acționează la orice distanță. Și funcționează instantaneu. Având în vedere că cea mai mare viteză din lume este viteza luminii, există o discrepanță. Cum poate gravitația să acționeze instantaneu la orice distanță, când lumina nu este nevoie de o clipă, ci de câteva secunde sau chiar ani pentru a le depăși?

În cadrul relativității generale, gravitația este considerată nu ca o forță care acționează asupra corpurilor, ci ca o curbură a spațiului și timpului sub influența masei. Astfel, gravitația nu este o interacțiune de forță.

Care este efectul gravitației? Să încercăm să o descriem folosind o analogie.

Să ne imaginăm spațiul sub forma unei foi elastice. Dacă așezi o minge de tenis ușoară pe ea, suprafața va rămâne plană. Dar dacă puneți o greutate mare lângă minge, aceasta va apăsa o gaură pe suprafață, iar mingea va începe să se rostogolească spre greutatea mare și grea. Aceasta este „gravitația”.

Apropo! Pentru cititorii noștri există acum o reducere de 10% la

Descoperirea undelor gravitaționale

Undele gravitaționale au fost prezise de Albert Einstein încă din 1916, dar au fost descoperite doar o sută de ani mai târziu, în 2015.

Ce sunt undele gravitaționale? Să facem din nou o analogie. Daca arunci o piatra in apa linistita, vor aparea cercuri la suprafata apei de unde cade. Undele gravitaționale sunt aceleași ondulații, perturbări. Doar nu pe apă, ci în spațiu-timp mondial.

În loc de apă există spațiu-timp și în loc de piatră, să zicem, o gaură neagră. Orice mișcare accelerată a masei generează o undă gravitațională. Dacă corpurile sunt în stare de cădere liberă, atunci când trece o undă gravitațională, distanța dintre ele se va modifica.

Deoarece gravitația este o forță foarte slabă, detectarea undelor gravitaționale a fost asociată cu mari dificultăți tehnice. Tehnologiile moderne au făcut posibilă detectarea unei explozii de unde gravitaționale numai din surse supermasive.

Un eveniment potrivit pentru detectarea unei unde gravitaționale este fuziunea găurilor negre. Din păcate sau din fericire, acest lucru se întâmplă destul de rar. Cu toate acestea, oamenii de știință au reușit să înregistreze un val care s-a rostogolit literalmente în spațiul Universului.

Pentru înregistrarea undelor gravitaționale a fost construit un detector cu diametrul de 4 kilometri. În timpul trecerii undei s-au înregistrat vibrațiile oglinzilor pe suspensii în vid și interferența luminii reflectate de acestea.

Undele gravitaționale au confirmat validitatea relativității generale.

Gravitația și particulele elementare

În modelul standard, anumite particule elementare sunt responsabile pentru fiecare interacțiune. Putem spune că particulele sunt purtătoare de interacțiuni.

Gravitonul, o particulă ipotetică fără masă cu energie, este responsabilă de gravitație. Apropo, în materialul nostru separat, citiți mai multe despre bosonul Higgs, care a provocat mult zgomot și alte particule elementare.

În cele din urmă, iată câteva fapte interesante despre gravitație.

10 fapte despre gravitație

1. Pentru a depăși forța gravitațională a Pământului, un corp trebuie să aibă o viteză de 7,91 km/s. Aceasta este prima viteză de evacuare. Este suficient ca un corp (de exemplu, o sondă spațială) să se miște pe orbită în jurul planetei.
2. Pentru a scăpa de câmpul gravitațional al Pământului, nava spațială trebuie să aibă o viteză de cel puțin 11,2 km/s. Aceasta este a doua viteză de evacuare.
3. Obiectele cu cea mai puternică gravitate sunt găurile negre. Gravitația lor este atât de puternică încât atrag chiar și lumina (fotoni).
4. Nu veți găsi forța gravitației în nicio ecuație a mecanicii cuantice. Cert este că atunci când încerci să incluzi gravitația în ecuații, acestea își pierd relevanța. Aceasta este una dintre cele mai importante probleme ale fizicii moderne.
5. Cuvântul gravitație provine din latinescul „gravis”, care înseamnă „greu”.
6. Cu cât obiectul este mai masiv, cu atât gravitația este mai puternică. Dacă o persoană care cântărește 60 de kilograme pe Pământ se cântărește pe Jupiter, cântarul va arăta 142 de kilograme.
7. Oamenii de știință de la NASA încearcă să dezvolte un fascicul gravitațional care să permită deplasarea obiectelor fără contact, depășind forța gravitațională.
8. Astronauții aflați pe orbită experimentează și gravitația. Mai exact, microgravitația. Ei par să cadă la nesfârșit împreună cu nava în care se află.
9. Gravitația atrage întotdeauna și nu respinge niciodată.
10. Gaura neagră, de dimensiunea unei mingi de tenis, atrage obiecte cu aceeași forță ca planeta noastră.

Acum cunoașteți definiția gravitației și puteți spune ce formulă este folosită pentru a calcula forța de atracție. Dacă granitul științei vă presează pe pământ mai puternic decât gravitația, contactați serviciul nostru pentru studenți. Vă vom ajuta să studiați cu ușurință sub cele mai grele sarcini!

În ciuda faptului că gravitația este cea mai slabă interacțiune dintre obiectele din Univers, semnificația sa în fizică și astronomie este enormă, deoarece poate influența obiectele fizice de la orice distanță în spațiu.

Dacă ești interesat de astronomie, probabil te-ai întrebat care este un astfel de concept precum gravitația sau legea gravitației universale. Gravitația este interacțiunea fundamentală universală dintre toate obiectele din Univers.

Descoperirea legii gravitației este atribuită celebrului fizician englez Isaac Newton. Probabil că mulți dintre voi cunoașteți povestea mărului care a căzut pe capul celebrului om de știință. Cu toate acestea, dacă te uiți adânc în istorie, poți vedea că prezența gravitației a fost gândită cu mult înaintea erei sale de către filozofi și oameni de știință ai antichității, de exemplu, Epicur. Cu toate acestea, Newton a fost cel care a descris primul interacțiunea gravitațională dintre corpurile fizice în cadrul mecanicii clasice. Teoria sa a fost dezvoltată de un alt om de știință celebru, Albert Einstein, care în teoria sa generală a relativității a descris mai precis influența gravitației în spațiu, precum și rolul acesteia în continuum-ul spațiu-timp.

Legea gravitației universale a lui Newton spune că forța de atracție gravitațională dintre două puncte de masă separate de o distanță este invers proporțională cu pătratul distanței și direct proporțională cu ambele mase. Forța gravitației este cu rază lungă. Adică, indiferent de modul în care se mișcă un corp cu masă, în mecanica clasică potențialul său gravitațional va depinde doar de poziția acestui obiect la un moment dat de timp. Cu cât masa unui obiect este mai mare, cu atât câmpul gravitațional este mai mare - cu atât forța gravitațională pe care o are este mai puternică. Obiectele spațiale precum galaxiile, stelele și planetele au cea mai mare forță gravitațională și, în consecință, câmpuri gravitaționale destul de puternice.

Câmpuri gravitaționale

Câmpul gravitațional al Pământului

Câmpul gravitațional este distanța în care interacțiunea gravitațională are loc între obiectele din Univers. Cu cât masa unui obiect este mai mare, cu atât câmpul gravitațional este mai puternic - cu atât impactul său asupra altor corpuri fizice dintr-un anumit spațiu este mai vizibil. Câmpul gravitațional al unui obiect este potențial. Esența afirmației anterioare este că, dacă introduceți energia potențială de atracție între două corpuri, atunci aceasta nu se va schimba după mutarea acesteia din urmă de-a lungul unei bucle închise. De aici provine o altă lege faimoasă a conservării sumei energiei potențiale și cinetice într-o buclă închisă.

În lumea materială, câmpul gravitațional este de mare importanță. Este posedat de toate obiectele materiale din Univers care au masă. Câmpul gravitațional poate influența nu numai materia, ci și energia. Datorită influenței câmpurilor gravitaționale ale unor obiecte cosmice atât de mari, cum ar fi găurile negre, quasarii și stelele supermasive, se formează sisteme solare, galaxii și alte clustere astronomice, care se caracterizează printr-o structură logică.

Date științifice recente arată că celebrul efect al expansiunii Universului se bazează și pe legile interacțiunii gravitaționale. În special, expansiunea Universului este facilitată de câmpurile gravitaționale puternice, atât ale obiectelor sale mici, cât și cele mai mari.

Radiația gravitațională într-un sistem binar

Radiația gravitațională sau unda gravitațională este un termen introdus pentru prima dată în fizică și cosmologie de celebrul om de știință Albert Einstein. Radiația gravitațională în teoria gravitației este generată de mișcarea obiectelor materiale cu accelerație variabilă. În timpul accelerației unui obiect, o undă gravitațională pare să se „desprindă” de acesta, ceea ce duce la oscilații ale câmpului gravitațional în spațiul înconjurător. Acesta se numește efect de undă gravitațională.

Deși undele gravitaționale sunt prezise de teoria relativității generale a lui Einstein, precum și de alte teorii ale gravitației, ele nu au fost niciodată detectate direct. Acest lucru se datorează în primul rând micimii lor extreme. Cu toate acestea, în astronomie există dovezi indirecte care pot confirma acest efect. Astfel, efectul unei unde gravitaționale poate fi observat în exemplul convergenței stelelor duble. Observațiile confirmă că rata de convergență a stelelor duble depinde într-o oarecare măsură de pierderea de energie din aceste obiecte cosmice, care se presupune că este cheltuită cu radiația gravitațională. Oamenii de știință vor putea confirma în mod fiabil această ipoteză în viitorul apropiat folosind noua generație de telescoape avansate LIGO și VIRGO.

În fizica modernă, există două concepte de mecanică: clasică și cuantică. Mecanica cuantică a fost dezvoltată relativ recent și este fundamental diferită de mecanica clasică. În mecanica cuantică, obiectele (quanta) nu au poziții și viteze definite; totul aici se bazează pe probabilitate. Adică, un obiect poate ocupa un anumit loc în spațiu la un anumit moment în timp. Unde se va muta în continuare nu poate fi determinat în mod fiabil, ci doar cu un grad ridicat de probabilitate.

Un efect interesant al gravitației este că poate îndoi continuumul spațiu-timp. Teoria lui Einstein afirmă că în spațiul din jurul unei grămadă de energie sau a oricărei substanțe materiale, spațiu-timp este curbat. În consecință, traiectoria particulelor care cad sub influența câmpului gravitațional al acestei substanțe se modifică, ceea ce face posibilă prezicerea traiectoriei mișcării lor cu un grad ridicat de probabilitate.

Teorii ale gravitației

Astăzi, oamenii de știință cunosc peste o duzină de teorii diferite ale gravitației. Ele sunt împărțite în teorii clasice și alternative. Cel mai faimos reprezentant al primului este teoria clasică a gravitației de Isaac Newton, care a fost inventată de celebrul fizician britanic încă din 1666. Esența sa constă în faptul că un corp masiv în mecanică generează un câmp gravitațional în jurul său, care atrage obiecte mai mici. La rândul lor, acestea din urmă au și un câmp gravitațional, ca orice alte obiecte materiale din Univers.

Următoarea teorie populară a gravitației a fost inventată de celebrul om de știință german Albert Einstein la începutul secolului al XX-lea. Einstein a reușit să descrie mai precis gravitația ca fenomen și, de asemenea, să explice acțiunea sa nu numai în mecanica clasică, ci și în lumea cuantică. Teoria sa generală a relativității descrie capacitatea unei forțe precum gravitația de a influența continuumul spațiu-timp, precum și traiectoria particulelor elementare în spațiu.

Dintre teoriile alternative ale gravitației, teoria relativistă, care a fost inventată de compatriotul nostru, celebrul fizician A.A., merită poate cea mai mare atenție. Logunov. Spre deosebire de Einstein, Logunov a susținut că gravitația nu este un câmp geometric, ci un câmp de forță fizică real, destul de puternic. Dintre teoriile alternative ale gravitației sunt cunoscute și cele scalare, bimetrice, cvasiliniare și altele.

1. Pentru oamenii care au fost în spațiu și s-au întors pe Pământ, la început este destul de dificil să se obișnuiască cu puterea influenței gravitaționale a planetei noastre. Uneori, acest lucru durează câteva săptămâni.
2. S-a dovedit că corpul uman în stare de imponderabilitate poate pierde până la 1% din masa măduvei osoase pe lună.
3. Dintre planetele din sistemul solar, Marte are cea mai mică forță gravitațională, iar Jupiter are cea mai mare.
4. Bacteriile cunoscute de salmonella, care provoacă boli intestinale, se comportă mai activ în stare de imponderabilitate și sunt capabile să provoace mult mai mult rău organismului uman.
5. Dintre toate obiectele astronomice cunoscute din Univers, găurile negre au cea mai mare forță gravitațională. O gaură neagră de dimensiunea unei mingi de golf ar putea avea aceeași forță gravitațională ca întreaga noastră planetă.
6. Forța gravitației pe Pământ nu este aceeași în toate colțurile planetei noastre. De exemplu, în regiunea Hudson Bay din Canada este mai mică decât în ​​alte regiuni ale globului.

Gravitația este cea mai misterioasă forță din Univers. Oamenii de știință nu îi cunosc pe deplin natura. Ea este cea care ține planetele sistemului solar pe orbită. Este o forță care apare între două obiecte și depinde de masă și distanță.

Gravitația se numește forță de atracție sau de atracție. Cu ajutorul ei, o planetă sau alt corp trage obiecte spre centrul său. Gravitația menține planetele pe orbită în jurul Soarelui.

Ce altceva mai face gravitația?

De ce aterizezi pe pământ când sari în sus, în loc să plutești în spațiu? De ce cad lucrurile când le arunci? Răspunsul este forța invizibilă a gravitației, care trage obiectele unele spre altele. Gravitația Pământului este cea care te ține pe pământ și face lucrurile să cadă.

Tot ceea ce are masă are gravitație. Puterea gravitației depinde de doi factori: masa obiectelor și distanța dintre ele. Dacă ridici o piatră și o pană și le eliberezi de la aceeași înălțime, ambele obiecte vor cădea la pământ. O piatră grea va cădea mai repede decât o pană. Pena va atârna în continuare în aer deoarece este mai ușoară. Obiectele cu o masă mai mare au o forță gravitațională mai puternică, care devine mai slabă odată cu distanța: cu cât obiectele sunt mai aproape unele de altele, cu atât atracția lor gravitațională este mai puternică.

Gravitația pe Pământ și în Univers

În timpul zborului aeronavei, oamenii din ea rămân pe loc și se pot mișca ca pe sol. Acest lucru se întâmplă din cauza traiectoriei de zbor. Există avioane special concepute în care nu există gravitație la o anumită altitudine, rezultând imponderabilitate. Avionul efectuează o manevră specială, masa obiectelor se modifică, iar acestea se ridică în aer pentru o perioadă scurtă de timp. După câteva secunde, câmpul gravitațional este restabilit.

Având în vedere forța gravitației în spațiu, globul o are mai mare decât majoritatea planetelor. Priviți doar mișcarea astronauților atunci când aterizează pe planete. Dacă mergem calmi pe pământ, atunci astronauții par să plutească în aer, dar nu zboară în spațiu. Aceasta înseamnă că această planetă are și o forță gravitațională, puțin diferită de cea a planetei Pământ.

Forța gravitațională a Soarelui este atât de puternică încât deține nouă planete, numeroși sateliți, asteroizi și planete.

Gravitația joacă un rol vital în dezvoltarea Universului. În absența gravitației, nu ar exista stele, planete, asteroizi, găuri negre sau galaxii. Interesant, găurile negre nu sunt de fapt vizibile. Oamenii de știință determină semnele unei găuri negre prin puterea câmpului gravitațional dintr-o anumită zonă. Dacă este foarte puternic cu o vibrație puternică, aceasta indică existența unei găuri negre.

Mitul 1. Nu există gravitație în spațiu

Privind documentare despre astronauți, se pare că aceștia plutesc deasupra suprafeței planetelor. Acest lucru se întâmplă deoarece pe alte planete gravitația este mai mică decât pe Pământ, așa că astronauții merg ca și cum ar pluti în aer.

Mitul 2. Toate corpurile care se apropie de o gaură neagră sunt sfâșiate

Găurile negre sunt puternice și produc câmpuri gravitaționale puternice. Cu cât un obiect este mai aproape de o gaură neagră, cu atât forțele mareelor ​​și gravitația devin mai puternice. Dezvoltarea ulterioară a evenimentelor depinde de masa obiectului, dimensiunea găurii negre și distanța dintre ele. O gaură neagră are o masă care este exact opusă dimensiunii sale. Interesant, cu cât gaura este mai mare, cu atât forțele de maree sunt mai slabe și invers. Prin urmare, nu toate obiectele sunt rupte când intră în câmpul găurii negre.

Mitul 3. Sateliții artificiali pot orbita Pământul pentru totdeauna

Teoretic, s-ar putea spune așa, dacă nu ar fi influența factorilor secundari. Depinde mult de orbită. Pe o orbită joasă, un satelit nu va putea zbura pentru totdeauna din cauza frânării atmosferice; pe orbite înalte poate rămâne într-o stare neschimbată destul de mult timp, dar aici intră în vigoare forțele gravitaționale ale altor obiecte.

Dacă doar Pământul ar exista între toate planetele, satelitul ar fi atras de el și practic nu și-ar schimba traiectoria. Dar pe orbite înalte obiectul este înconjurat de multe planete, mari și mici, fiecare cu forța sa gravitațională.

În acest caz, satelitul s-ar îndepărta treptat de orbita sa și s-ar mișca haotic. Și, este probabil ca, după ceva timp, s-ar fi prăbușit pe cea mai apropiată suprafață sau s-ar fi mutat pe o altă orbită.

Unele fapte

1. În unele părți ale Pământului, forța gravitațională este mai slabă decât pe întreaga planetă. De exemplu, în Canada, în regiunea Golfului Hudson, forța gravitației este mai mică.
2. Când astronauții se întorc din spațiu pe planeta noastră, la început le este greu să se adapteze la forța gravitațională a globului. Uneori, acest lucru durează câteva luni.
3. Găurile negre au cea mai puternică forță gravitațională dintre obiectele spațiale. O gaură neagră de mărimea unei mingi are mai multă putere decât orice planetă.

În ciuda studiului continuu al forței gravitației, gravitația rămâne nerezolvată. Aceasta înseamnă că cunoștințele științifice rămân limitate și că omenirea are o mulțime de lucruri noi de învățat.

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 învingem 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 gravitatie. 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 forța centrifugă 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.

Gravitatie

Forța rezultantă a gravitației Pământului și a forței centrifuge se numește gravitatie. 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 (mai puțină greutate) decât la pol. Se știe că 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 gravitației va scădea continuu și în centrul Pământului va fi egală cu zero.

Ipoteze privind rotația Pământului

Al nostru Pământul se rotește 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, la accelerarea mișcării sale 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 acestuia va trebui să sufere o oarecare deformare: va începe să se comprime spre poli și să se extindă către ecuator; 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, atunci 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 dificil să pui un cal, un elefant pe umeri 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 apoi 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 al doilea. Cu alte cuvinte, Pământul se rotește acum cu o viteză care este 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 are încă 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.