न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का शास्त्रीय सिद्धांत। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम क्या है: महान खोज का सूत्र

आप मुझे किस कानून से फांसी देंगे?
- और हम सभी को एक नियम के अनुसार फांसी देते हैं - सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम।

गुरूत्वाकर्षन का नियम

गुरुत्वाकर्षण की घटना सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम है। दो पिंड एक दूसरे पर एक बल के साथ कार्य करते हैं जो उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है और उनके द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होता है।

गणितीय रूप से, हम इस महान नियम को सूत्र द्वारा व्यक्त कर सकते हैं

गुरुत्वाकर्षण ब्रह्मांड में विशाल दूरी पर कार्य करता है। लेकिन न्यूटन ने तर्क दिया कि सभी वस्तुएं परस्पर आकर्षित होती हैं। क्या यह सत्य है कि कोई दो वस्तुएँ एक दूसरे को आकर्षित करती हैं? जरा सोचिए, यह ज्ञात है कि पृथ्वी आपको एक कुर्सी पर बैठे हुए आकर्षित करती है। लेकिन क्या आपने कभी इस बात के बारे में सोचा है कि कंप्यूटर और माउस एक दूसरे को आकर्षित करते हैं? या टेबल पर पेंसिल और पेन? इस मामले में, हम कलम के द्रव्यमान, पेंसिल के द्रव्यमान को सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं, उनके बीच की दूरी के वर्ग से विभाजित करते हैं, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक को ध्यान में रखते हुए, हम उनके पारस्परिक आकर्षण का बल प्राप्त करते हैं। लेकिन, यह इतना छोटा निकलेगा (पेन और पेंसिल के छोटे द्रव्यमान के कारण) कि हमें इसकी उपस्थिति का एहसास नहीं होता है। एक और बात यह है कि जब पृथ्वी और कुर्सी, या सूर्य और पृथ्वी की बात आती है। द्रव्यमान महत्वपूर्ण हैं, जिसका अर्थ है कि हम पहले से ही बल के प्रभाव का मूल्यांकन कर सकते हैं।

आइए मुक्त गिरावट त्वरण के बारे में सोचें। यह आकर्षण के नियम की क्रिया है। एक बल की क्रिया के तहत, शरीर गति को धीमा करता है, द्रव्यमान जितना अधिक होता है। परिणामस्वरूप, सभी पिंड समान त्वरण से पृथ्वी पर गिरते हैं।

इस अदृश्य अद्वितीय शक्ति का कारण क्या है? आज तक, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का अस्तित्व ज्ञात और सिद्ध है। आप विषय पर अतिरिक्त सामग्री में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की प्रकृति के बारे में अधिक जान सकते हैं।

सोचें कि गुरुत्वाकर्षण क्या है। ये कहां से है? यह क्या दिखाता है? आखिर यह नहीं हो सकता कि ग्रह सूर्य को देखता है, देखता है कि वह कितनी दूर है, इस नियम के अनुसार दूरी के व्युत्क्रम वर्ग की गणना करता है?

गुरुत्वाकर्षण की दिशा

दो शरीर हैं, मान लीजिए कि शरीर ए और बी। शरीर ए शरीर बी को आकर्षित करता है। जिस बल के साथ शरीर ए शरीर बी पर कार्य करता है और शरीर ए की ओर निर्देशित होता है। यानी, यह शरीर बी को "लेता है" और इसे अपनी ओर खींचता है . बॉडी बी बॉडी ए के साथ "ऐसा ही" करता है।

प्रत्येक शरीर पृथ्वी की ओर आकर्षित होता है। पृथ्वी शरीर को "ले" लेती है और उसे अपने केंद्र की ओर खींचती है। इसलिए, यह बल हमेशा लंबवत नीचे की ओर निर्देशित होगा, और इसे शरीर के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से लगाया जाता है, इसे गुरुत्वाकर्षण कहा जाता है।

याद रखने वाली मुख्य बात

भूवैज्ञानिक अन्वेषण के कुछ तरीके, ज्वार की भविष्यवाणी और, हाल ही में, कृत्रिम उपग्रहों और इंटरप्लेनेटरी स्टेशनों की गति की गणना। ग्रहों की स्थिति की प्रारंभिक गणना।

क्या हम स्वयं ऐसा प्रयोग स्थापित कर सकते हैं, और यह अनुमान नहीं लगा सकते कि ग्रह, वस्तुएँ आकर्षित होती हैं या नहीं?

ऐसा बनाया प्रत्यक्ष अनुभव कैवेंडिश (हेनरी कैवेंडिश (1731-1810) - अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ)चित्र में दिखाए गए डिवाइस का उपयोग करना। विचार यह था कि एक छड़ को दो गेंदों के साथ एक बहुत पतले क्वार्ट्ज धागे पर लटका दिया जाए और फिर दो बड़ी सीसे की गेंदों को उनके किनारे पर ला दिया जाए। गेंदों का आकर्षण धागे को थोड़ा-सा मोड़ देगा, क्योंकि साधारण वस्तुओं के बीच आकर्षण बल बहुत कमजोर होते हैं। इस तरह के एक उपकरण की मदद से, कैवेन्डिश दोनों द्रव्यमानों के बल, दूरी और परिमाण को सीधे मापने में सक्षम था और इस प्रकार, निर्धारित करता था गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक G.

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक G की अनूठी खोज, जो अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की विशेषता है, ने पृथ्वी, सूर्य और अन्य खगोलीय पिंडों के द्रव्यमान को निर्धारित करना संभव बना दिया। इसलिए, कैवेंडिश ने अपने अनुभव को "पृथ्वी का वजन" कहा।

दिलचस्प बात यह है कि भौतिकी के विभिन्न नियमों में कुछ सामान्य विशेषताएं हैं। आइए बिजली के नियमों (कूलम्ब बल) की ओर मुड़ें। विद्युत बल भी दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं, लेकिन पहले से ही आवेशों के बीच, और विचार अनैच्छिक रूप से उठता है कि इस पैटर्न का गहरा अर्थ है। अब तक, कोई भी एक ही सार के दो अलग-अलग अभिव्यक्तियों के रूप में गुरुत्वाकर्षण और बिजली को प्रस्तुत करने में सक्षम नहीं है।

यहां बल भी दूरी के वर्ग के साथ व्युत्क्रमानुपाती होता है, लेकिन विद्युत बलों और गुरुत्वाकर्षण बलों के परिमाण में अंतर हड़ताली है। गुरुत्वाकर्षण और बिजली की सामान्य प्रकृति को स्थापित करने की कोशिश में, हम गुरुत्वाकर्षण बलों पर विद्युत बलों की इतनी श्रेष्ठता पाते हैं कि यह विश्वास करना मुश्किल है कि दोनों का एक ही स्रोत है। आप कैसे कह सकते हैं कि एक दूसरे से ज्यादा मजबूत है? आखिर यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि द्रव्यमान क्या है और आवेश क्या है। गुरुत्वाकर्षण कैसे कार्य करता है, इस बारे में बहस करते हुए, आपको यह कहने का कोई अधिकार नहीं है: "चलो ऐसे और ऐसे आकार का द्रव्यमान लेते हैं," क्योंकि आप इसे स्वयं चुनते हैं। लेकिन अगर हम वह लेते हैं जो प्रकृति स्वयं हमें प्रदान करती है (उसकी अपनी संख्या और माप, जिसका हमारे इंच, वर्षों, हमारे उपायों से कोई लेना-देना नहीं है), तो हम तुलना कर सकते हैं। हम एक प्राथमिक आवेशित कण लेंगे, जैसे, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन। दो प्राथमिक कण, दो इलेक्ट्रॉन, विद्युत आवेश के कारण एक-दूसरे को उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती बल के साथ प्रतिकर्षित करते हैं, और गुरुत्वाकर्षण के कारण वे एक दूसरे के प्रति आकर्षित होते हैं, बल के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती बल के साथ दूरी।

प्रश्न: गुरुत्वाकर्षण बल का विद्युत बल से अनुपात क्या है? गुरुत्वाकर्षण विद्युत प्रतिकर्षण से संबंधित है क्योंकि एक संख्या 42 शून्य के साथ है। यह गहरा हैरान करने वाला है। इतनी बड़ी संख्या कहां से आ सकती है?

लोग अन्य प्राकृतिक घटनाओं में इस विशाल कारक की तलाश कर रहे हैं। वे सभी प्रकार की बड़ी संख्याओं से गुजरते हैं, और यदि आप एक बड़ी संख्या चाहते हैं, तो क्यों न कहें, ब्रह्मांड के व्यास का अनुपात एक प्रोटॉन के व्यास के लिए - आश्चर्यजनक रूप से, यह भी 42 शून्य के साथ एक संख्या है। और वे कहते हैं: शायद यह गुणांक प्रोटॉन के व्यास और ब्रह्मांड के व्यास के अनुपात के बराबर है? यह एक दिलचस्प विचार है, लेकिन जैसे-जैसे ब्रह्मांड धीरे-धीरे फैलता है, गुरुत्वाकर्षण की स्थिरता भी बदलनी चाहिए। हालांकि इस परिकल्पना का अभी तक खंडन नहीं किया गया है, हमारे पास इसके पक्ष में कोई सबूत नहीं है। इसके विपरीत, कुछ सबूत बताते हैं कि इस तरह से गुरुत्वाकर्षण की निरंतरता नहीं बदली। इतनी बड़ी संख्या आज भी रहस्य बनी हुई है।

आइंस्टीन को सापेक्षता के सिद्धांतों के अनुसार गुरुत्वाकर्षण के नियमों को संशोधित करना पड़ा। इनमें से पहला सिद्धांत कहता है कि दूरी x को तुरंत दूर नहीं किया जा सकता है, जबकि न्यूटन के सिद्धांत के अनुसार, बल तुरंत कार्य करते हैं। आइंस्टीन को न्यूटन के नियमों को बदलना पड़ा। ये परिवर्तन, शोधन बहुत छोटे हैं। उनमें से एक यह है: चूंकि प्रकाश में ऊर्जा होती है, ऊर्जा द्रव्यमान के बराबर होती है, और सभी द्रव्यमान आकर्षित होते हैं, प्रकाश भी आकर्षित होता है और इसलिए, सूर्य के पास से गुजरते हुए, विक्षेपित होना चाहिए। वास्तव में ऐसा ही होता है। आइंस्टीन के सिद्धांत में गुरुत्वाकर्षण बल को भी थोड़ा संशोधित किया गया है। लेकिन गुरुत्वाकर्षण के नियम में यह बहुत ही मामूली बदलाव बुध की गति में कुछ स्पष्ट अनियमितताओं को समझाने के लिए पर्याप्त है।

सूक्ष्म जगत में भौतिक घटनाएं बड़े पैमाने की दुनिया में होने वाली घटनाओं के अलावा अन्य कानूनों के अधीन हैं। सवाल उठता है: छोटे पैमाने की दुनिया में गुरुत्वाकर्षण कैसे प्रकट होता है? गुरुत्वाकर्षण का क्वांटम सिद्धांत इसका उत्तर देगा। लेकिन गुरुत्वाकर्षण का अभी तक कोई क्वांटम सिद्धांत नहीं है। लोग अभी तक गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत को बनाने में बहुत सफल नहीं हुए हैं जो पूरी तरह से क्वांटम यांत्रिक सिद्धांतों और अनिश्चितता सिद्धांत के अनुरूप है।

अरस्तू ने दावा किया कि विशाल वस्तुएं प्रकाश की तुलना में तेजी से जमीन पर गिरती हैं।

न्यूटन ने सुझाव दिया कि चंद्रमा को एक प्रक्षेप्य के रूप में देखा जाना चाहिए जो एक घुमावदार प्रक्षेपवक्र के साथ चलता है, क्योंकि यह पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होता है। पृथ्वी की सतह भी घुमावदार है, ताकि यदि प्रक्षेप्य काफी तेजी से आगे बढ़ता है, तो इसका घुमावदार प्रक्षेपवक्र पृथ्वी की वक्रता का अनुसरण करेगा, और यह ग्रह के चारों ओर "गिर" जाएगा। यदि आप प्रक्षेप्य की गति बढ़ाते हैं, तो पृथ्वी के चारों ओर इसका प्रक्षेपवक्र एक दीर्घवृत्त में फैल जाएगा।

17वीं शताब्दी की शुरुआत में गैलीलियो ने दिखाया कि सभी वस्तुएं "एक ही तरह से गिरती हैं।" और लगभग उसी समय, केप्लर ने सोचा कि ग्रह अपनी कक्षाओं में क्या गति करते हैं। शायद यह चुंबकत्व है? आइजैक न्यूटन ने "" पर काम करते हुए, इन सभी आंदोलनों को गुरुत्वाकर्षण नामक एक ही बल की क्रिया में कम कर दिया, जो सरल सार्वभौमिक कानूनों का पालन करता है।

गैलीलियो ने प्रयोगात्मक रूप से दिखाया कि गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में गिरने वाले पिंड द्वारा तय किया गया मार्ग गिरने के समय के वर्ग के समानुपाती होता है: दो सेकंड के लिए गिरने वाली गेंद एक ही वस्तु के एक सेकंड के लिए चार गुना लंबी यात्रा करेगी। गैलीलियो ने यह भी दिखाया कि गति गिरने के समय के सीधे आनुपातिक है, और इससे उन्होंने यह निष्कर्ष निकाला कि तोप का गोला एक परवलयिक प्रक्षेपवक्र के साथ उड़ता है - शंकु वर्गों के प्रकारों में से एक, जैसे दीर्घवृत्त जिसके साथ, केपलर के अनुसार, ग्रह चलते हैं . लेकिन यह कनेक्शन कहां से आता है?

जब 1660 के दशक के मध्य में ग्रेट प्लेग के दौरान कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय बंद हो गया, तो न्यूटन परिवार के घर लौट आए और वहां गुरुत्वाकर्षण के अपने नियम को तैयार किया, हालांकि उन्होंने इसे और 20 वर्षों तक गुप्त रखा। (गिरे हुए सेब की कहानी तब तक नहीं सुनी गई जब तक कि ऑक्टोजेरियन न्यूटन ने एक बड़ी डिनर पार्टी के बाद कहानी नहीं सुनाई।)

उन्होंने सुझाव दिया कि ब्रह्मांड में सभी वस्तुएं एक गुरुत्वाकर्षण बल उत्पन्न करती हैं जो अन्य वस्तुओं को आकर्षित करती है (जैसे एक सेब पृथ्वी की ओर आकर्षित होता है), और यह बहुत ही गुरुत्वाकर्षण बल उन प्रक्षेप पथों को निर्धारित करता है जिनके साथ तारे, ग्रह और अन्य खगोलीय पिंड अंतरिक्ष में चलते हैं।

अपने अंतिम दिनों में, आइजैक न्यूटन ने बताया कि यह कैसे हुआ: वह अपने माता-पिता की संपत्ति पर सेब के बगीचे में घूम रहा था और अचानक उसने दिन के आकाश में चंद्रमा को देखा। और उसकी आंखों के ठीक सामने, एक सेब शाखा से टूटकर जमीन पर गिर गया। चूँकि न्यूटन उसी समय गति के नियमों पर काम कर रहे थे, उन्हें पहले से ही पता था कि सेब पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के प्रभाव में आया है। वह यह भी जानता था कि चंद्रमा न केवल आकाश में लटकता है, बल्कि पृथ्वी के चारों ओर एक कक्षा में घूमता है, और इसलिए, उस पर किसी प्रकार का बल कार्य करता है, जो उसे कक्षा से बाहर निकलने और एक सीधी रेखा में उड़ने से रोकता है। , खुली जगह में। तब उसे लगा कि शायद यह वही बल है जो सेब को पृथ्वी पर गिरा देता है और चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में बना रहता है।

व्युत्क्रम वर्ग नियम

न्यूटन पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में चंद्रमा के त्वरण के परिमाण की गणना करने में सक्षम था और पाया कि यह पृथ्वी के निकट वस्तुओं (उसी सेब) के त्वरण से हजारों गुना कम है। यह कैसे हो सकता है अगर वे एक ही बल के प्रभाव में आगे बढ़ रहे हैं?

न्यूटन की व्याख्या यह थी कि गुरुत्वाकर्षण दूरी के साथ कमजोर होता जाता है। पृथ्वी की सतह पर एक वस्तु चंद्रमा की तुलना में ग्रह के केंद्र के 60 गुना करीब है। चंद्रमा की कक्षा में आकर्षण सेब पर जो कार्य करता है उसका 1/3600 या 1/602 है। इस प्रकार, दो वस्तुओं के बीच आकर्षण बल - चाहे वह पृथ्वी और सेब हो, पृथ्वी और चंद्रमा, या सूर्य और धूमकेतु - उन्हें अलग करने वाली दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। दुगुनी दूरी और बल चार के गुणनखंड से कम हो जाता है, इसे तिगुना कर दिया जाता है - बल नौ गुना कम हो जाता है, और इसी तरह। बल भी वस्तुओं के द्रव्यमान पर निर्भर करता है - द्रव्यमान जितना अधिक होगा, गुरुत्वाकर्षण उतना ही मजबूत होगा।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम को सूत्र के रूप में लिखा जा सकता है:
एफ = जी (एमएम / आर 2)।

कहा पे: गुरुत्वाकर्षण बल बड़े द्रव्यमान के गुणनफल के बराबर होता है एमऔर कम वजन एमउनके बीच की दूरी के वर्ग से विभाजित r2और गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक से गुणा किया जाता है, जिसे एक बड़े अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है जी(लोअरकेस जीगुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण को दर्शाता है)।

यह स्थिरांक ब्रह्मांड में कहीं भी किन्हीं दो द्रव्यमानों के बीच आकर्षण को निर्धारित करता है। 1789 में, इसका उपयोग पृथ्वी के द्रव्यमान (6 1024 किग्रा) की गणना के लिए किया गया था। न्यूटन के नियम दो वस्तुओं की एक प्रणाली में बलों और गति की भविष्यवाणी करने में अद्भुत हैं। लेकिन जब एक तिहाई जोड़ा जाता है, तो सब कुछ बहुत अधिक जटिल हो जाता है और (300 वर्षों के बाद) अराजकता के गणित की ओर ले जाता है।

« भौतिकी - ग्रेड 10 "

चंद्रमा पृथ्वी के चारों ओर क्यों घूमता है?
क्या होगा अगर चंद्रमा रुक जाए?
ग्रह सूर्य के चारों ओर चक्कर क्यों लगाते हैं?

अध्याय 1 में इस बात पर विस्तार से चर्चा की गई थी कि ग्लोब पृथ्वी की सतह के पास के सभी पिंडों को समान त्वरण प्रदान करता है - मुक्त गिरने का त्वरण। लेकिन अगर ग्लोब शरीर को त्वरण प्रदान करता है, तो न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, यह शरीर पर कुछ बल के साथ कार्य करता है। पृथ्वी जिस बल से शरीर पर कार्य करती है, उसे कहते हैं गुरुत्वाकर्षण. पहले, आइए इस बल को खोजें, और फिर सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के बल पर विचार करें।

मॉडुलो त्वरण न्यूटन के दूसरे नियम से निर्धारित होता है:

सामान्य स्थिति में, यह शरीर और उसके द्रव्यमान पर कार्य करने वाले बल पर निर्भर करता है। चूँकि मुक्त रूप से गिरने का त्वरण द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है, यह स्पष्ट है कि गुरुत्वाकर्षण बल द्रव्यमान के समानुपाती होना चाहिए:

भौतिक मात्रा मुक्त गिरावट त्वरण है, यह सभी निकायों के लिए स्थिर है।

सूत्र F = mg के आधार पर, आप किसी दिए गए पिंड के द्रव्यमान की द्रव्यमान की मानक इकाई के साथ तुलना करके पिंडों के द्रव्यमान को मापने के लिए एक सरल और व्यावहारिक रूप से सुविधाजनक विधि निर्दिष्ट कर सकते हैं। दो पिंडों के द्रव्यमान का अनुपात पिंडों पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बलों के अनुपात के बराबर है:

इसका अर्थ यह है कि यदि पिंडों पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल समान हों तो पिंडों का द्रव्यमान समान होता है।

यह स्प्रिंग या बैलेंस स्केल पर वजन करके द्रव्यमान के निर्धारण का आधार है। यह सुनिश्चित करके कि तराजू पर शरीर का दबाव, शरीर पर लागू गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर, अन्य तराजू पर भार के दबाव के बल से संतुलित होता है, जो भार पर लागू गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर होता है। , हम इस प्रकार शरीर के द्रव्यमान का निर्धारण करते हैं।

पृथ्वी के निकट किसी दिए गए पिंड पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल को पृथ्वी की सतह के निकट एक निश्चित अक्षांश पर ही स्थिर माना जा सकता है। यदि पिंड को किसी भिन्न अक्षांश के साथ उठा लिया जाता है या किसी स्थान पर ले जाया जाता है, तो मुक्त गिरने का त्वरण, और इसलिए गुरुत्वाकर्षण बल बदल जाएगा।

गुरुत्वाकर्षण बल।

न्यूटन ने सबसे पहले यह साबित किया कि पृथ्वी पर एक पत्थर के गिरने का कारण, पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा की गति और सूर्य के चारों ओर ग्रहों की गति एक ही है। यह गुरुत्वाकर्षण बलब्रह्मांड के किसी भी पिंड के बीच अभिनय।

न्यूटन इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि यदि यह वायु प्रतिरोध के लिए नहीं होता, तो एक निश्चित गति के साथ एक ऊंचे पहाड़ (चित्र 3.1) से फेंके गए पत्थर का प्रक्षेपवक्र ऐसा हो सकता है कि यह कभी भी पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंचेगा, लेकिन होगा इसके चारों ओर ऐसे घूमें जैसे ग्रह आकाश में अपनी कक्षाओं का वर्णन कैसे करते हैं।

न्यूटन ने इस कारण को खोजा और इसे एक सूत्र के रूप में सटीक रूप से व्यक्त करने में सक्षम थे - सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम।

चूँकि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल सभी पिंडों को समान त्वरण प्रदान करता है, चाहे उनका द्रव्यमान कुछ भी हो, यह उस पिंड के द्रव्यमान के समानुपाती होना चाहिए जिस पर यह कार्य करता है:

"गुरुत्वाकर्षण सामान्य रूप से सभी पिंडों के लिए मौजूद होता है और उनमें से प्रत्येक के द्रव्यमान के समानुपाती होता है ... सभी ग्रह एक दूसरे की ओर गुरुत्वाकर्षण करते हैं ..." I. न्यूटन

लेकिन चूंकि, उदाहरण के लिए, पृथ्वी चंद्रमा पर चंद्रमा के द्रव्यमान के समानुपाती बल के साथ कार्य करती है, इसलिए न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार चंद्रमा को उसी बल के साथ पृथ्वी पर कार्य करना चाहिए। इसके अलावा, यह बल पृथ्वी के द्रव्यमान के समानुपाती होना चाहिए। यदि गुरुत्वाकर्षण बल वास्तव में सार्वभौमिक है, तो किसी दिए गए शरीर की ओर से किसी अन्य शरीर पर इस अन्य शरीर के द्रव्यमान के समानुपाती बल द्वारा कार्य किया जाना चाहिए। नतीजतन, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के द्रव्यमान के उत्पाद के समानुपाती होना चाहिए। इससे सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम का निर्माण होता है।

गुरूत्वाकर्षन का नियम:

दो पिंडों का परस्पर आकर्षण बल इन पिंडों के द्रव्यमान के गुणनफल के सीधे आनुपातिक होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है:

आनुपातिकता कारक G कहा जाता है गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक.

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक संख्यात्मक रूप से दो भौतिक बिंदुओं के बीच 1 किलो के द्रव्यमान के साथ आकर्षण बल के बराबर है, यदि उनके बीच की दूरी 1 मीटर है। आखिरकार, द्रव्यमान के साथ m 1 \u003d m 2 \u003d 1 किलोग्राम और दूरी r \u003d 1 मीटर, हमें G \u003d F (संख्यात्मक रूप से) मिलता है।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम (3.4) एक सार्वभौमिक नियम के रूप में भौतिक बिंदुओं के लिए मान्य है। इस मामले में, गुरुत्वाकर्षण संपर्क के बल इन बिंदुओं को जोड़ने वाली रेखा के साथ निर्देशित होते हैं (चित्र। 3.2, ए)।

यह दिखाया जा सकता है कि एक गेंद के आकार वाले सजातीय निकाय (भले ही उन्हें भौतिक बिंदु नहीं माना जा सकता है, चित्र 3.2, बी) भी सूत्र (3.4) द्वारा परिभाषित बल के साथ बातचीत करते हैं। इस मामले में, r गेंदों के केंद्रों के बीच की दूरी है। परस्पर आकर्षण बल गेंदों के केन्द्रों से गुजरने वाली एक सीधी रेखा पर स्थित होते हैं। ऐसी ताकतों को कहा जाता है केंद्रीय. जिन पिंडों का पृथ्वी पर गिरना हम आमतौर पर मानते हैं वे पृथ्वी की त्रिज्या (R ≈ 6400 किमी) से बहुत छोटे हैं।

इस तरह के निकायों, उनके आकार की परवाह किए बिना, भौतिक बिंदु के रूप में माना जा सकता है और पृथ्वी पर उनके आकर्षण के बल को कानून (3.4) का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है, यह ध्यान में रखते हुए कि आर दिए गए शरीर से केंद्र के केंद्र की दूरी है। धरती।

पृथ्वी पर फेंका गया एक पत्थर सीधे रास्ते से गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत विचलित हो जाएगा और एक घुमावदार प्रक्षेपवक्र का वर्णन करते हुए, अंत में पृथ्वी पर गिर जाएगा। यदि आप इसे अधिक गति से फेंकेंगे, तो यह और गिरेगा।" मैं न्यूटन

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक की परिभाषा।

अब आइए जानें कि आप गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक कैसे ज्ञात कर सकते हैं। सबसे पहले, ध्यान दें कि G का एक विशिष्ट नाम है। यह इस तथ्य के कारण है कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम में शामिल सभी मात्राओं की इकाइयाँ (और, तदनुसार, नाम) पहले ही स्थापित की जा चुकी हैं। गुरुत्वाकर्षण का नियम ज्ञात मात्राओं के बीच इकाइयों के कुछ नामों के बीच एक नया संबंध देता है। यही कारण है कि गुणांक एक नामित मान बन जाता है। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के सूत्र का उपयोग करके, SI में गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक की इकाई का नाम खोजना आसान है: N m 2 / kg 2 \u003d m 3 / (kg s 2)।

जी की मात्रा निर्धारित करने के लिए, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम में शामिल सभी मात्राओं को स्वतंत्र रूप से निर्धारित करना आवश्यक है: दोनों द्रव्यमान, बल और निकायों के बीच की दूरी।

कठिनाई इस तथ्य में निहित है कि छोटे द्रव्यमान के पिंडों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल बहुत कम होते हैं। यही कारण है कि हम अपने शरीर के आस-पास की वस्तुओं के प्रति आकर्षण और वस्तुओं के परस्पर आकर्षण पर ध्यान नहीं देते हैं, हालांकि गुरुत्वाकर्षण बल प्रकृति में सभी बलों में सबसे अधिक सार्वभौमिक हैं। एक दूसरे से 1 मीटर की दूरी पर 60 किलो वजन वाले दो लोग केवल 10-9 एन के बल से आकर्षित होते हैं। इसलिए, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक को मापने के लिए, बल्कि सूक्ष्म प्रयोगों की आवश्यकता होती है।

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक को पहली बार 1798 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जी. कैवेंडिश द्वारा एक मरोड़ संतुलन नामक उपकरण का उपयोग करके मापा गया था। मरोड़ संतुलन की योजना चित्र 3.3 में दिखाई गई है। सिरों पर दो समान भारों वाला एक हल्का घुमाव एक पतले लोचदार धागे पर लटकाया जाता है। दो भारी गेंदें पास में गतिहीन रूप से टिकी हुई हैं। गुरुत्वाकर्षण बल भार और गतिहीन गेंदों के बीच कार्य करते हैं। इन बलों के प्रभाव में, घुमाव मुड़ता है और धागे को तब तक घुमाता है जब तक कि परिणामी लोचदार बल गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर न हो जाए। आकर्षण के बल को निर्धारित करने के लिए मोड़ के कोण का उपयोग किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको केवल धागे के लोचदार गुणों को जानना होगा। पिंडों के द्रव्यमान ज्ञात हैं, और परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के केंद्रों के बीच की दूरी को सीधे मापा जा सकता है।

इन प्रयोगों से, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक के लिए निम्नलिखित मान प्राप्त किया गया था:

जी \u003d 6.67 10 -11 एन एम 2 / किग्रा 2.

केवल उस स्थिति में जब भारी द्रव्यमान के पिंड परस्पर क्रिया करते हैं (या कम से कम किसी एक पिंड का द्रव्यमान बहुत बड़ा होता है), गुरुत्वाकर्षण बल एक बड़े मूल्य तक पहुँच जाता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी और चंद्रमा एक-दूसरे की ओर F 2 10 20 N बल से आकर्षित होते हैं।

भौगोलिक अक्षांश पर पिंडों के मुक्त पतन त्वरण की निर्भरता।

भूमध्य रेखा से ध्रुवों पर शरीर के स्थान को स्थानांतरित करते समय गुरुत्वाकर्षण के त्वरण में वृद्धि के कारणों में से एक यह है कि ग्लोब कुछ हद तक ध्रुवों पर चपटा होता है और पृथ्वी के केंद्र से इसकी सतह की दूरी पर होता है। ध्रुव भूमध्य रेखा से कम है। दूसरा कारण पृथ्वी का घूमना है।

जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान की समानता।

गुरुत्वाकर्षण बलों की सबसे खास बात यह है कि वे सभी पिंडों को समान त्वरण प्रदान करते हैं, चाहे उनका द्रव्यमान कुछ भी हो। आप उस फ़ुटबॉल खिलाड़ी के बारे में क्या कहेंगे जिसकी किक एक साधारण चमड़े की गेंद और दो पाउंड वजन को समान रूप से गति प्रदान करेगी? सब कहेंगे कि यह असंभव है। लेकिन पृथ्वी सिर्फ एक "असाधारण फुटबॉल खिलाड़ी" है, एकमात्र अंतर यह है कि शरीर पर इसके प्रभाव में अल्पकालिक प्रभाव का चरित्र नहीं होता है, बल्कि अरबों वर्षों तक लगातार जारी रहता है।

न्यूटन के सिद्धांत में द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का स्रोत है। हम पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में हैं। उसी समय, हम गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के स्रोत भी हैं, लेकिन इस तथ्य के कारण कि हमारा द्रव्यमान पृथ्वी के द्रव्यमान से काफी कम है, हमारा क्षेत्र बहुत कमजोर है और आसपास की वस्तुएं इस पर प्रतिक्रिया नहीं करती हैं।

गुरुत्वाकर्षण बलों की असामान्य संपत्ति, जैसा कि हम पहले ही कह चुके हैं, इस तथ्य से समझाया गया है कि ये बल दोनों परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के द्रव्यमान के समानुपाती होते हैं। शरीर का द्रव्यमान, जो न्यूटन के दूसरे नियम में शामिल है, शरीर के जड़त्वीय गुणों को निर्धारित करता है, अर्थात, किसी दिए गए बल की कार्रवाई के तहत एक निश्चित त्वरण प्राप्त करने की क्षमता। यह जड़त्वीय द्रव्यमानमी और.

ऐसा प्रतीत होता है, इसका एक दूसरे को आकर्षित करने के लिए निकायों की क्षमता से क्या संबंध हो सकता है? पिंडों की एक दूसरे को आकर्षित करने की क्षमता को निर्धारित करने वाला द्रव्यमान गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान m r है।

न्यूटनियन यांत्रिकी से यह बिल्कुल भी नहीं चलता है कि जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान समान हैं, अर्थात

एम और = एम आर। (3.5)

समानता (3.5) अनुभव का प्रत्यक्ष परिणाम है। इसका अर्थ यह है कि किसी पिंड के द्रव्यमान को उसके जड़त्वीय और गुरुत्वाकर्षण दोनों गुणों के मात्रात्मक माप के रूप में कहा जा सकता है।

न केवल सबसे रहस्यमय प्रकृति के बललेकिन सबसे शक्तिशाली भी।

मनुष्य प्रगति के पथ पर

ऐतिहासिक रूप से, यह रहा है मानवजैसे-जैसे आप आगे बढ़ते हैं प्रगति के पथप्रकृति की और अधिक शक्तिशाली शक्तियों में महारत हासिल की। उन्होंने तब शुरुआत की जब उनकी मुट्ठी में एक छड़ी और अपनी शारीरिक ताकत के अलावा कुछ नहीं था।

लेकिन वह बुद्धिमान था, और उसने जानवरों की शारीरिक शक्ति को अपनी सेवा में लाया, उन्हें घरेलू बना दिया। घोड़े ने अपनी दौड़ तेज कर दी, ऊंट ने रेगिस्तान को चलने योग्य बना दिया, हाथी ने दलदली जंगल बना दिया। लेकिन प्रकृति की ताकतों की तुलना में सबसे मजबूत जानवरों की शारीरिक ताकतें भी बहुत कम होती हैं।

पहले व्यक्ति ने आग के तत्व को वश में कर लिया, लेकिन केवल इसके सबसे कमजोर संस्करणों में। प्रारंभ में - कई शताब्दियों तक - उन्होंने ईंधन के रूप में केवल लकड़ी का उपयोग किया - एक बहुत ही कम ऊर्जा वाला ईंधन। कुछ समय बाद, उन्होंने ऊर्जा के इस स्रोत से पवन ऊर्जा का उपयोग करना सीखा, एक आदमी ने पाल के सफेद पंख को हवा में उठा लिया - और एक हल्का जहाज लहरों के ऊपर एक पक्षी की तरह उड़ गया।

लहरों पर सेलबोट

उसने पवनचक्की के ब्लेडों को हवा के झोंकों से उजागर कर दिया - और चक्की के भारी पत्थर काटे गए, घोंघे के मूसल खड़खड़ाने लगे। लेकिन यह सभी के लिए स्पष्ट है कि हवाई जेट की ऊर्जा केंद्रित होने से बहुत दूर है। इसके अलावा, पाल और पवनचक्की दोनों हवा के झोंकों से डरते थे: तूफान ने पाल को फाड़ दिया और जहाजों को डुबो दिया, तूफान ने पंखों को तोड़ दिया और मिलों को उलट दिया।

बाद में भी मनुष्य बहते जल पर विजय प्राप्त करने लगा। पहिया न केवल पानी की ऊर्जा को घूर्णी गति में परिवर्तित करने में सक्षम उपकरणों का सबसे आदिम है, बल्कि विभिन्न की तुलना में सबसे कम शक्तिशाली भी है।

मनुष्य प्रगति की सीढ़ी पर आगे बढ़ रहा था और उसे अधिक से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता थी।
उन्होंने नए प्रकार के ईंधन का उपयोग करना शुरू कर दिया - पहले से ही जलते कोयले में संक्रमण ने एक किलोग्राम ईंधन की ऊर्जा तीव्रता को 2500 किलो कैलोरी से बढ़ाकर 7000 किलो कैलोरी कर दिया - लगभग तीन गुना। फिर तेल और गैस का समय आया। फिर से, प्रत्येक किलोग्राम जीवाश्म ईंधन की ऊर्जा सामग्री में डेढ़ से दो गुना की वृद्धि हुई।

भाप इंजनों को भाप टर्बाइनों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया; मिल के पहियों को हाइड्रोलिक टर्बाइनों से बदल दिया गया। फिर उस आदमी ने अपना हाथ विखंडनीय यूरेनियम परमाणु की ओर बढ़ाया। हालांकि, एक नई प्रकार की ऊर्जा के पहले उपयोग के दुखद परिणाम थे - 1945 में हिरोशिमा की परमाणु लौ ने मिनटों में 70 हजार मानव हृदयों को भस्म कर दिया।

1954 में, दुनिया का पहला सोवियत परमाणु ऊर्जा संयंत्र चालू हुआ, जिसने यूरेनियम की शक्ति को विद्युत प्रवाह की उज्ज्वल शक्ति में बदल दिया। और यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक किलोग्राम यूरेनियम में एक किलोग्राम सर्वोत्तम तेल की तुलना में दो मिलियन गुना अधिक ऊर्जा होती है।

यह एक मौलिक रूप से नई आग थी, जिसे भौतिक कहा जा सकता है, क्योंकि यह भौतिक विज्ञानी थे जिन्होंने इतनी शानदार मात्रा में ऊर्जा के जन्म की प्रक्रियाओं का अध्ययन किया था।
यूरेनियम एकमात्र परमाणु ईंधन नहीं है। एक अधिक शक्तिशाली प्रकार के ईंधन का पहले से ही उपयोग किया जा रहा है - हाइड्रोजन समस्थानिक।

दुर्भाग्य से, मनुष्य अभी तक हाइड्रोजन-हीलियम परमाणु ज्वाला को वश में नहीं कर पाया है। वह जानता है कि यूरेनियम विस्फोट के एक फ्लैश के साथ हाइड्रोजन बम में प्रतिक्रिया में आग लगाकर, अपनी सभी जलती हुई आग को पल-पल कैसे प्रज्वलित करना है। लेकिन करीब और करीब, वैज्ञानिक एक हाइड्रोजन रिएक्टर देखते हैं, जो हाइड्रोजन आइसोटोप के नाभिक के हीलियम नाभिक में संलयन के परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह उत्पन्न करेगा।

फिर, एक व्यक्ति प्रत्येक किलोग्राम ईंधन से जितनी ऊर्जा ले सकता है, वह लगभग दस गुना बढ़ जाएगी। लेकिन क्या यह कदम प्रकृति की शक्तियों पर मानव शक्ति के आने वाले इतिहास में अंतिम होगा?

नहीं! आगे - ऊर्जा के गुरुत्वाकर्षण रूप की महारत। यह हाइड्रोजन-हीलियम संलयन की ऊर्जा से भी अधिक विवेकपूर्ण ढंग से प्रकृति द्वारा पैक किया गया है। आज यह ऊर्जा का सबसे केंद्रित रूप है जिसके बारे में एक व्यक्ति अनुमान भी लगा सकता है।

विज्ञान की अत्याधुनिकता से परे, वहां अभी और कुछ भी दिखाई नहीं दे रहा है। और यद्यपि हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि बिजली संयंत्र एक व्यक्ति के लिए काम करेंगे, गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा को विद्युत प्रवाह में संसाधित करेंगे (या शायद जेट इंजन नोजल से उड़ने वाली गैस के जेट में, या सिलिकॉन और ऑक्सीजन के सर्वव्यापी परमाणुओं के नियोजित परिवर्तन में) अति दुर्लभ धातुओं के परमाणुओं में), हम अभी तक ऐसे बिजली संयंत्र (रॉकेट इंजन, भौतिक रिएक्टर) के विवरण के बारे में कुछ नहीं कह सकते हैं।

आकाशगंगाओं के जन्म के मूल में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का बल

आकाशगंगाओं के जन्म के मूल में सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल हैप्रीस्टेलर मैटर से, जैसा कि शिक्षाविद वी.ए. अंबरत्सुमियन आश्वस्त हैं। यह उन सितारों को भी बुझा देता है जिन्होंने जन्म के समय उन्हें आवंटित तारकीय ईंधन खर्च करके अपना समय बर्बाद कर दिया था।

हां, चारों ओर देखें: पृथ्वी पर सब कुछ काफी हद तक इसी बल द्वारा नियंत्रित होता है।

वह वह है जो हमारे ग्रह की स्तरित संरचना को निर्धारित करती है - स्थलमंडल, जलमंडल और वायुमंडल का प्रत्यावर्तन। यह वह है जो वायु गैसों की एक मोटी परत रखती है, जिसके नीचे और धन्यवाद जिसके कारण हम सभी मौजूद हैं।

यदि कोई गुरुत्वाकर्षण नहीं होता, तो पृथ्वी तुरंत सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा से बाहर हो जाती, और ग्लोब स्वयं अलग हो जाता, केन्द्रापसारक बलों द्वारा अलग हो जाता। ऐसा कुछ भी खोजना मुश्किल है जो एक डिग्री या किसी अन्य के लिए सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के बल पर निर्भर न हो।

बेशक, प्राचीन दार्शनिक, बहुत चौकस लोग, यह नोटिस करने में असफल नहीं हो सकते थे कि ऊपर की ओर फेंका गया पत्थर हमेशा वापस आता है। चौथी शताब्दी ईसा पूर्व में प्लेटो ने इसे इस तथ्य से समझाया कि ब्रह्मांड के सभी पदार्थ उस स्थान पर जाते हैं जहां अधिकांश समान पदार्थ केंद्रित होते हैं: एक फेंका हुआ पत्थर जमीन पर गिरता है या नीचे जाता है, गिरा हुआ पानी निकटतम तालाब में रिसता है या एक नदी में जो समुद्र में अपना रास्ता बनाती है, आग का धुआँ अपने तरह के बादलों तक पहुँचता है।

प्लेटो के एक छात्र, अरस्तू ने स्पष्ट किया कि सभी निकायों में भारीपन और हल्केपन के विशेष गुण होते हैं। भारी पिंड - पत्थर, धातु - ब्रह्मांड के केंद्र की ओर भागते हैं, प्रकाश - अग्नि, धुआँ, वाष्प - परिधि की ओर। यह परिकल्पना, जो सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के बल से जुड़ी कुछ घटनाओं की व्याख्या करती है, 2 हजार से अधिक वर्षों से मौजूद है।

गुरुत्वाकर्षण बल के बारे में वैज्ञानिक

संभवतः . का प्रश्न उठाने वाले पहले व्यक्ति गुरुत्वाकर्षण - बलवास्तव में वैज्ञानिक, पुनर्जागरण की प्रतिभा थी - लियोनार्डो दा विंची। लियोनार्डो ने घोषणा की कि गुरुत्वाकर्षण न केवल पृथ्वी की विशेषता है, बल्कि गुरुत्वाकर्षण के कई केंद्र हैं। और उन्होंने यह भी सुझाव दिया कि गुरुत्वाकर्षण बल गुरुत्वाकर्षण के केंद्र की दूरी पर निर्भर करता है।

कोपरनिकस, गैलीलियो, केपलर, रॉबर्ट हुक के कार्यों ने सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के विचार के करीब और करीब लाया, लेकिन इसके अंतिम निर्माण में यह कानून हमेशा के लिए आइजैक न्यूटन के नाम से जुड़ा हुआ है।

आइजैक न्यूटन गुरुत्वाकर्षण के बल पर

4 जनवरी, 1643 को जन्म। उन्होंने कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय से स्नातक किया, स्नातक बने, फिर - विज्ञान के मास्टर।

आइजैक न्यूटन

इसके बाद जो कुछ भी है वह वैज्ञानिक कार्यों का एक अंतहीन धन है। लेकिन उनका मुख्य काम "प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत" है, जिसे 1687 में प्रकाशित किया गया था और आमतौर पर इसे "शुरुआत" कहा जाता था। यह उनमें है कि महान का निर्माण होता है। हाई स्कूल से शायद सभी उन्हें याद करते हैं।

सभी पिंड एक दूसरे की ओर एक बल के साथ आकर्षित होते हैं जो इन पिंडों के द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होते हैं और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं ...

न्यूटन के पूर्ववर्तियों द्वारा इस सूत्रीकरण के कुछ प्रावधानों का अनुमान लगाया जा सकता था, लेकिन यह अभी तक किसी को भी पूरी तरह से नहीं दिया गया है। पृथ्वी के आकर्षण को चंद्रमा और सूर्य - पूरे ग्रह प्रणाली में फैलाने के लिए इन टुकड़ों को एक पूरे में इकट्ठा करने के लिए न्यूटन की प्रतिभा की आवश्यकता थी।

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम से, न्यूटन ने ग्रहों की गति के सभी नियमों को प्राप्त किया, जो केप्लर द्वारा पहले खोजे गए थे। वे बस इसके परिणाम थे। इसके अलावा, न्यूटन ने दिखाया कि न केवल केप्लर के नियम, बल्कि इन कानूनों (तीन या अधिक निकायों की दुनिया में) से विचलन भी सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का परिणाम है ... यह विज्ञान की एक महान विजय थी।

ऐसा लग रहा था कि प्रकृति की मुख्य शक्ति, जो दुनिया को चलाती है, आखिरकार खोजी गई और गणितीय रूप से वर्णित की गई, वह बल जिसके अधीन वायु, सेब और सूर्य के अणु हैं। विशालकाय, अथाह रूप से विशाल न्यूटन द्वारा उठाया गया कदम था।

एक शानदार वैज्ञानिक के काम के पहले लोकप्रिय, फ्रांसीसी लेखक फ्रेंकोइस मैरी अरोएट, छद्म नाम वोल्टेयर के तहत विश्व प्रसिद्ध, ने कहा कि न्यूटन ने अचानक उनके नाम पर एक कानून के अस्तित्व का अनुमान लगाया जब उन्होंने एक गिरते हुए सेब को देखा।

स्वयं न्यूटन ने कभी इस सेब का उल्लेख नहीं किया। और इस खूबसूरत किंवदंती के खंडन पर आज शायद ही समय बर्बाद करने लायक है। और, जाहिरा तौर पर, न्यूटन तार्किक तर्क द्वारा प्रकृति की महान शक्ति को समझने आया था। यह संभावना है कि इसे "शुरुआत" के संबंधित अध्याय में शामिल किया गया था।

गुरुत्वाकर्षण बल नाभिक की उड़ान को प्रभावित करता है

मान लीजिए कि एक बहुत ऊँचे पहाड़ पर, इतना ऊँचा कि उसकी चोटी पहले से ही वातावरण से बाहर है, हमने एक विशाल तोपखाने की स्थापना की है। इसकी बैरल को ग्लोब की सतह के समानांतर रखा गया और निकाल दिया गया। चाप का वर्णन करना कोर जमीन पर गिर जाता है.

हम चार्ज बढ़ाते हैं, बारूद की गुणवत्ता में सुधार करते हैं, किसी न किसी तरह से हम अगले शॉट के बाद उच्च गति से कोर मूव करते हैं। कोर द्वारा वर्णित चाप चापलूसी हो जाता है। कोर हमारे पहाड़ की तलहटी से बहुत दूर गिरता है।

हम चार्ज भी बढ़ाते हैं और शूट भी करते हैं। नाभिक इतने कोमल प्रक्षेपवक्र के साथ उड़ता है कि यह ग्लोब की सतह के समानांतर उतरता है। कोर अब पृथ्वी पर नहीं गिर सकता: जिस गति से वह गिरता है, उसी गति से पृथ्वी उसके नीचे से निकल जाती है। और, हमारे ग्रह के चारों ओर वलय का वर्णन करने के बाद, कोर प्रस्थान के बिंदु पर लौटता है।

इस बीच बंदूक को हटाया जा सकता है। आखिरकार, दुनिया भर में नाभिक की उड़ान में एक घंटे से अधिक समय लगेगा। और फिर कोर तेजी से पहाड़ की चोटी पर बहेगा और पृथ्वी के चारों ओर एक नए घेरे में जाएगा। पतन, अगर, जैसा कि हम सहमत हैं, कोर को किसी भी वायु प्रतिरोध का अनुभव नहीं होता है, तो यह कभी भी सक्षम नहीं होगा।

इसके लिए मुख्य गति 8 किमी/सेकंड के करीब होनी चाहिए। और अगर आप कोर की उड़ान की गति बढ़ाते हैं? यह पहले एक चाप में उड़ेगा, जो पृथ्वी की सतह की वक्रता से अधिक कोमल होगा, और पृथ्वी से दूर जाने लगेगा। साथ ही, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में इसकी गति कम हो जाएगी।

और, अंत में, घूमते हुए, यह पृथ्वी पर वापस गिरने के लिए शुरू हो जाएगा, लेकिन यह इसके पीछे उड़ जाएगा और एक चक्र नहीं, बल्कि एक अंडाकार बंद कर देगा। कोर पृथ्वी के चारों ओर ठीक उसी तरह घूमेगा जैसे पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, अर्थात् एक दीर्घवृत्त के साथ, जिसमें से एक फोकस में हमारे ग्रह का केंद्र स्थित होगा।

यदि हम नाभिक के प्रारंभिक वेग को और बढ़ा दें, तो दीर्घवृत्त और अधिक खिंच जाएगा। इस दीर्घवृत्त को इस तरह फैलाना संभव है कि नाभिक चंद्र की कक्षा में या उससे भी आगे तक पहुंच जाए। लेकिन जब तक इस नाभिक का प्रारंभिक वेग 11.2 किमी/सेकंड से अधिक नहीं हो जाता, तब तक यह पृथ्वी का उपग्रह बना रहेगा।

नाभिक, जिसे दागे जाने पर 11.2 किमी / सेकंड से अधिक की गति प्राप्त हुई, हमेशा के लिए एक परवलयिक प्रक्षेपवक्र के साथ पृथ्वी से दूर उड़ जाएगा। यदि एक दीर्घवृत्त एक बंद वक्र है, तो एक परवलय एक ऐसा वक्र है जिसकी दो शाखाएँ अनंत तक जाती हैं। एक दीर्घवृत्त के साथ चलते हुए, चाहे वह कितना भी लम्बा क्यों न हो, हम अनिवार्य रूप से व्यवस्थित रूप से प्रारंभिक बिंदु पर लौट आएंगे। एक परवलय के साथ चलते हुए, हम कभी भी प्रारंभिक बिंदु पर नहीं लौटेंगे।

लेकिन, इस गति से पृथ्वी को छोड़ने के बाद, नाभिक अभी तक अनंत तक उड़ान भरने में सक्षम नहीं होगा। सूर्य का शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण अपनी उड़ान के प्रक्षेपवक्र को किसी ग्रह के प्रक्षेपवक्र की तरह अपने चारों ओर बंद कर देगा। कोर पृथ्वी की बहन बन जाएगी, हमारे अपने ग्रहों के परिवार में एक छोटा ग्रह।

ग्रह प्रणाली के बाहर नाभिक को निर्देशित करने के लिए, सौर आकर्षण को दूर करने के लिए, इसे 16.7 किमी / सेकंड से अधिक की गति बताना और इसे निर्देशित करना आवश्यक है ताकि पृथ्वी की अपनी गति की गति को इस गति में जोड़ा जा सके। .

लगभग 8 किमी/सेकेंड की गति (यह गति उस पर्वत की ऊंचाई पर निर्भर करती है, जहां से हमारी बंदूकें निकलती हैं) वृत्ताकार गति कहलाती है, 8 से 11.2 किमी/सेकेंड तक की गति अण्डाकार होती है, 11.2 से 16.7 किमी/सेकण्ड परवलयिक होती है, और इस संख्या से ऊपर - मुक्त गति।

यहां यह जोड़ा जाना चाहिए कि इन वेगों के दिए गए मान केवल पृथ्वी के लिए मान्य हैं। यदि हम मंगल पर रहते, तो हमारे लिए वृत्ताकार गति प्राप्त करना बहुत आसान हो जाता - यह केवल 3.6 किमी / सेकंड है, और परवलयिक गति केवल 5 किमी / सेकंड से थोड़ी अधिक है।

दूसरी ओर, पृथ्वी की तुलना में बृहस्पति से अंतरिक्ष उड़ान पर नाभिक को भेजना कहीं अधिक कठिन होगा: इस ग्रह पर वृत्ताकार गति 42.2 किमी / सेकंड है, और परवलयिक गति भी 61.8 किमी / सेकंड है!

सूर्य के निवासियों के लिए अपनी दुनिया छोड़ना सबसे कठिन होगा (यदि, निश्चित रूप से, ऐसा मौजूद हो सकता है)। इस विशालकाय की गोलाकार गति 437.6 होनी चाहिए, और जुदाई की गति 618.8 किमी / सेकंड होनी चाहिए!

इसलिए न्यूटन ने 17वीं सदी के अंत में, गर्म हवा से भरे मोंटगॉल्फियर बंधुओं के गुब्बारे की पहली उड़ान से सौ साल पहले, राइट बंधुओं के हवाई जहाज की पहली उड़ान से दो सौ साल पहले, और सहस्राब्दी के लगभग एक चौथाई पहले पहले तरल रॉकेट के टेकऑफ़ ने उपग्रहों और अंतरिक्ष यान के लिए आकाश की ओर इशारा किया।

गुरुत्वाकर्षण बल हर क्षेत्र में निहित है

का उपयोग करके गुरूत्वाकर्षन का नियमअज्ञात ग्रहों की खोज की गई, सौर मंडल की उत्पत्ति की ब्रह्मांड संबंधी परिकल्पनाएं बनाई गईं। प्रकृति की मुख्य शक्ति, जो सितारों, ग्रहों, बगीचे में सेब और वातावरण में गैस के अणुओं को नियंत्रित करती है, की खोज और गणितीय रूप से वर्णन किया गया है।

लेकिन हम सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के तंत्र को नहीं जानते हैं। न्यूटोनियन गुरुत्वाकर्षण व्याख्या नहीं करता है, लेकिन नेत्रहीन ग्रहों की गति की वर्तमान स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है।

हम नहीं जानते कि ब्रह्मांड के सभी पिंडों के परस्पर क्रिया का क्या कारण है। और यह नहीं कहा जा सकता कि न्यूटन को इस कारण से कोई दिलचस्पी नहीं थी। कई वर्षों तक उन्होंने इसके संभावित तंत्र पर विचार किया।

वैसे यह वास्तव में एक अत्यंत रहस्यमयी शक्ति है। एक बल जो पहली नज़र में किसी भी भौतिक संरचनाओं से रहित, लाखों किलोमीटर की जगह के माध्यम से खुद को प्रकट करता है, जिसकी मदद से कोई भी बातचीत के हस्तांतरण की व्याख्या कर सकता है।

न्यूटन की परिकल्पना

और न्यूटनका सहारा परिकल्पनाएक निश्चित ईथर के अस्तित्व के बारे में जो कथित तौर पर पूरे ब्रह्मांड को भर देता है। 1675 में, उन्होंने पृथ्वी के आकर्षण को इस तथ्य से समझाया कि पूरे ब्रह्मांड को भरने वाला ईथर निरंतर धाराओं में पृथ्वी के केंद्र में जाता है, इस आंदोलन में सभी वस्तुओं को पकड़ता है और एक गुरुत्वाकर्षण बल बनाता है। ईथर का वही प्रवाह सूर्य की ओर जाता है और ग्रहों, धूमकेतुओं को खींचकर उनके अण्डाकार प्रक्षेपवक्र को सुनिश्चित करता है ...

यह बहुत आश्वस्त नहीं था, हालांकि पूरी तरह से गणितीय रूप से तार्किक परिकल्पना थी। लेकिन अब, 1679 में, न्यूटन ने गुरुत्वाकर्षण के तंत्र की व्याख्या करते हुए एक नई परिकल्पना बनाई। इस बार वह ईथर को ग्रहों के पास और उनसे दूर एक अलग एकाग्रता रखने की संपत्ति के साथ संपन्न करता है। ग्रह के केंद्र से दूर, माना जाता है कि ईथर सघन है। और इसमें सभी भौतिक निकायों को उनकी सघन परतों से कम घने में निचोड़ने का गुण है। और सभी पिंडों को पृथ्वी की सतह पर निचोड़ा जाता है।

1706 में, न्यूटन ने ईथर के अस्तित्व को ही नकार दिया। 1717 में वह फिर से ईथर को बाहर निकालने की परिकल्पना पर लौटता है।

न्यूटन के सरल मस्तिष्क ने महान रहस्य के समाधान के लिए संघर्ष किया और उसे नहीं पाया। यह इस तरह की ओर से तेज फेंकने की व्याख्या करता है। न्यूटन कहा करते थे:

मैं अनुमान नहीं लगाता।

और यद्यपि, जैसा कि हम केवल सत्यापित करने में सक्षम हैं, यह पूरी तरह से सच नहीं है, हम निश्चित रूप से कुछ और कह सकते हैं: न्यूटन निर्विवाद और विवादास्पद परिकल्पनाओं से निर्विवाद चीजों के बीच स्पष्ट रूप से अंतर करने में सक्षम था। और तत्त्वों में महान नियम का सूत्र है, लेकिन उसकी क्रियाविधि को समझाने का कोई प्रयास नहीं है।
महान भौतिक विज्ञानी ने इस पहेली को भविष्य के व्यक्ति को वसीयत दी। 1727 में उनकी मृत्यु हो गई।
इसका समाधान आज भी नहीं हो सका है।

न्यूटन के नियम के भौतिक सार के बारे में चर्चा में दो शताब्दियाँ लगीं। और शायद यह चर्चा कानून के मूल सार से संबंधित नहीं होगी, अगर उसने अपने सभी सवालों के ठीक-ठीक जवाब दिए।

लेकिन तथ्य यह है कि समय के साथ यह पता चला कि यह कानून सार्वभौमिक नहीं है। कि ऐसे मामले हैं जब वह इस या उस घटना की व्याख्या नहीं कर सकता है। आइए उदाहरण देते हैं।

सीलिगर की गणना में गुरुत्वाकर्षण बल

इनमें से पहला सीलिगर का विरोधाभास है। ब्रह्मांड को अनंत और समान रूप से पदार्थ से भरा मानते हुए, सीलिगर ने न्यूटन के नियम के अनुसार, किसी बिंदु पर अनंत ब्रह्मांड के पूरे असीम रूप से बड़े द्रव्यमान द्वारा बनाए गए सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल की गणना करने की कोशिश की।

शुद्ध गणित की दृष्टि से यह कार्य आसान नहीं था। सबसे जटिल परिवर्तनों की सभी कठिनाइयों को दूर करने के बाद, सीलिगर ने पाया कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का वांछित बल ब्रह्मांड की त्रिज्या के समानुपाती होता है। और चूंकि यह त्रिज्या अनंत के बराबर है, इसलिए गुरुत्वाकर्षण बल असीम रूप से बड़ा होना चाहिए। हालाँकि, हम इसे व्यवहार में नहीं देखते हैं। इसका मतलब है कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम पूरे ब्रह्मांड पर लागू नहीं होता है।

हालांकि, विरोधाभास के लिए अन्य स्पष्टीकरण भी संभव हैं। उदाहरण के लिए, हम मान सकते हैं कि पदार्थ पूरे ब्रह्मांड को समान रूप से नहीं भरता है, लेकिन इसका घनत्व धीरे-धीरे कम हो जाता है और अंत में, कहीं बहुत दूर कहीं कोई पदार्थ नहीं है। लेकिन ऐसी तस्वीर की कल्पना करने का मतलब है बिना पदार्थ के अंतरिक्ष के अस्तित्व की संभावना को स्वीकार करना, जो आमतौर पर बेतुका है।

हम मान सकते हैं कि दूरी के वर्ग की तुलना में गुरुत्वाकर्षण बल तेजी से कमजोर होता है। लेकिन इससे न्यूटन के नियम के आश्चर्यजनक सामंजस्य पर संदेह होता है। नहीं, और इस स्पष्टीकरण ने वैज्ञानिकों को संतुष्ट नहीं किया। विरोधाभास एक विरोधाभास बना रहा।

बुध की गति के अवलोकन

एक अन्य तथ्य, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल की क्रिया, जिसे न्यूटन के नियम द्वारा समझाया नहीं गया, लाया गया बुध की गति का अवलोकन- ग्रह के सबसे करीब। न्यूटन के नियम के अनुसार सटीक गणना से पता चला है कि पेरिहेलियन - दीर्घवृत्त का बिंदु जिसके साथ बुध सूर्य के सबसे निकट आता है - को 100 वर्षों में 531 चाप सेकंड से आगे बढ़ना चाहिए।

और खगोलविदों ने पाया है कि यह शिफ्ट 573 आर्क सेकेंड के बराबर है। यह अतिरिक्त - 42 चाप सेकंड - भी वैज्ञानिकों द्वारा समझाया नहीं जा सका, केवल न्यूटन के नियम से उत्पन्न होने वाले सूत्रों का उपयोग करके।

उन्होंने सीलिगर के विरोधाभास, और बुध के पेरेलियन के विस्थापन, और कई अन्य विरोधाभासी घटनाओं और अकथनीय तथ्यों दोनों की व्याख्या की। अल्बर्ट आइंस्टीन, महानतम में से एक, यदि सभी समय का महानतम भौतिक विज्ञानी नहीं। कष्टप्रद छोटी बातों के बीच का सवाल था ईथर हवा.

अल्बर्ट माइकलसन द्वारा प्रयोग

ऐसा लग रहा था कि यह सवाल सीधे तौर पर गुरुत्वाकर्षण की समस्या से संबंधित नहीं है। वह प्रकाशिकी से, प्रकाश से संबंधित था। अधिक सटीक, इसकी गति की परिभाषा के लिए।

प्रकाश की गति का निर्धारण करने वाले प्रथम व्यक्ति डेनिश खगोलशास्त्री थे। ओलाफ रेमेरबृहस्पति के चंद्रमाओं का ग्रहण देखना। यह 1675 की शुरुआत में हुआ था।

अमेरिकी भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट माइकलसन 18वीं शताब्दी के अंत में, उन्होंने अपने द्वारा डिजाइन किए गए उपकरण का उपयोग करते हुए, स्थलीय परिस्थितियों में प्रकाश की गति के निर्धारण की एक श्रृंखला आयोजित की।

1927 में, उन्होंने प्रकाश की गति 299796 + 4 किमी/सेकेंड दी, जो उस समय के लिए एक उत्कृष्ट सटीकता थी। लेकिन मामले का सार अलग है। 1880 में उन्होंने ईथर हवा की जांच करने का फैसला किया। वह अंततः उसी ईथर के अस्तित्व को स्थापित करना चाहता था, जिसकी उपस्थिति से उन्होंने गुरुत्वाकर्षण संपर्क के संचरण और प्रकाश तरंगों के संचरण दोनों को समझाने की कोशिश की।

माइकलसन शायद अपने समय के सबसे उल्लेखनीय प्रयोगकर्ता थे। उनके पास बेहतरीन उपकरण थे। और वह लगभग सफलता के बारे में निश्चित था।

अनुभव का सार

एक अनुभवइस तरह की कल्पना की गई थी। पृथ्वी अपनी कक्षा में लगभग 30 किमी/सेकंड की गति से घूमती है।. हवा से चलती है। इसका मतलब यह है कि पृथ्वी की गति के सापेक्ष रिसीवर से आगे के स्रोत से प्रकाश की गति दूसरी तरफ के स्रोत से अधिक होनी चाहिए। पहले मामले में, ईथर हवा की गति को प्रकाश की गति में जोड़ा जाना चाहिए, दूसरे मामले में, इस मूल्य से प्रकाश की गति कम होनी चाहिए।

बेशक, सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा में पृथ्वी की गति प्रकाश की गति का केवल दस हजारवां हिस्सा है। इतना छोटा शब्द खोजना बहुत मुश्किल है, लेकिन माइकलसन को एक कारण से सटीक का राजा कहा जाता था। उन्होंने प्रकाश की किरणों की गति में "मायावी" अंतर को पकड़ने के लिए एक सरल तरीका इस्तेमाल किया।

उन्होंने बीम को दो समान धाराओं में विभाजित किया और उन्हें परस्पर लंबवत दिशाओं में निर्देशित किया: मेरिडियन के साथ और समानांतर के साथ। दर्पणों से परावर्तित होकर किरणें लौट आईं। यदि समानांतर के साथ जाने वाले बीम ने ईथर हवा के प्रभाव का अनुभव किया, जब इसे मेरिडियन बीम में जोड़ा गया था, तो हस्तक्षेप फ्रिंज उत्पन्न होना चाहिए था, दो बीम की तरंगों को चरण में स्थानांतरित कर दिया गया होता।

हालांकि, मिशेलसन के लिए दोनों किरणों के पथों को इतनी सटीकता से मापना मुश्किल था कि वे बिल्कुल समान थे। इसलिए, उन्होंने उपकरण का निर्माण किया ताकि कोई हस्तक्षेप फ्रिंज न हो, और फिर इसे 90 डिग्री कर दिया।

मेरिडियन बीम अक्षांशीय और इसके विपरीत बन गया। यदि आकाशीय वायु हो तो नेत्रिका के नीचे काली और हल्की धारियाँ दिखनी चाहिए! लेकिन वे नहीं थे। शायद, डिवाइस को चालू करते समय, वैज्ञानिक ने इसे स्थानांतरित कर दिया।

उसने इसे दोपहर में स्थापित किया और इसे ठीक किया। आखिरकार, इस तथ्य के अलावा, यह अपनी धुरी के चारों ओर भी घूमता है। और इसलिए, दिन के अलग-अलग समय पर, आने वाली ईथर हवा के सापेक्ष अक्षांशीय किरण एक अलग स्थिति में रहती है। अब, जब उपकरण सख्ती से गतिहीन है, तो प्रयोग की सटीकता के बारे में आश्वस्त किया जा सकता है।

फिर से कोई हस्तक्षेप फ्रिंज नहीं थे। प्रयोग कई बार किया गया था, और माइकलसन, और उसके साथ उस समय के सभी भौतिक विज्ञानी चकित थे। ईथर हवा का पता नहीं चला था! प्रकाश ने सभी दिशाओं में एक ही गति से यात्रा की!

इसे कोई नहीं समझा पाया है। माइकलसन ने बार-बार प्रयोग दोहराया, उपकरणों में सुधार किया, और अंत में लगभग अविश्वसनीय माप सटीकता हासिल की, प्रयोग की सफलता के लिए आवश्यक से अधिक परिमाण का एक क्रम। और फिर कुछ नहीं!

अल्बर्ट आइंस्टीन के प्रयोग

अगला बड़ा कदम गुरुत्वाकर्षण बल का ज्ञानकिया अल्बर्ट आइंस्टीन.
अल्बर्ट आइंस्टीन से एक बार पूछा गया था:

आप सापेक्षता के अपने विशेष सिद्धांत पर कैसे पहुंचे? आप किन परिस्थितियों में एक शानदार विचार के साथ आए? वैज्ञानिक ने उत्तर दिया: "मुझे हमेशा ऐसा लगता था कि यह मामला है।

शायद वह खुलकर नहीं बोलना चाहता था, शायद वह कष्टप्रद वार्ताकार से छुटकारा पाना चाहता था। लेकिन यह कल्पना करना कठिन है कि आइंस्टीन का समय, स्थान और गति के संबंध का विचार जन्मजात था।

नहीं, निश्चित रूप से, पहले एक कूबड़ था, जो बिजली की तरह चमकीला था। फिर शुरू हुआ विकास। नहीं, ज्ञात घटनाओं के साथ कोई विरोधाभास नहीं है। और फिर फार्मूले से भरे वे पांच पृष्ठ सामने आए, जो एक भौतिक पत्रिका में प्रकाशित हुए थे। पन्ने जिन्होंने भौतिकी में एक नया युग खोला।

अंतरिक्ष के माध्यम से उड़ने वाले अंतरिक्ष यान की कल्पना करें। हम आपको तुरंत चेतावनी देंगे: स्टारशिप बहुत ही अजीबोगरीब है, जिस तरह से आपने विज्ञान कथा कहानियों में नहीं पढ़ा है। इसकी लंबाई 300 हजार किलोमीटर है, और इसकी गति, ठीक है, मान लीजिए, 240 हजार किमी / सेकंड है। और यह अंतरिक्ष यान अंतरिक्ष में मध्यवर्ती प्लेटफार्मों में से एक पर बिना रुके उड़ता है। चरम सीमा के वेग से।

यात्रियों में से एक घड़ी के साथ स्टारशिप के डेक पर खड़ा है। और आप और मैं, पाठक, एक मंच पर खड़े हैं - इसकी लंबाई एक स्टारशिप के आकार के अनुरूप होनी चाहिए, अर्थात 300 हजार किलोमीटर, अन्यथा यह उससे चिपक नहीं पाएगा। और हमारे हाथ में घड़ी भी है।

हम देखते हैं कि जिस समय स्टारशिप का धनुष हमारे प्लेटफॉर्म के पिछले किनारे से टकराया, उस पर एक लालटेन चमकी, जिससे उसके आस-पास का स्थान रोशन हो गया। एक सेकंड बाद, प्रकाश की एक किरण हमारे मंच के सामने के किनारे पर पहुँची। हमें इस पर संदेह नहीं है, क्योंकि हम प्रकाश की गति जानते हैं, और हम घड़ी पर ठीक उसी क्षण को इंगित करने में कामयाब रहे हैं। और एक स्टारशिप पर...

लेकिन तारामंडल भी प्रकाश की किरण की ओर उड़ गया। और हमने निश्चित रूप से देखा कि प्रकाश उस समय अपनी कड़ी को रोशन कर रहा था जब वह मंच के बीच में कहीं था। हमने निश्चित रूप से देखा कि प्रकाश की किरण धनुष से जहाज की कड़ी तक 300 हजार किलोमीटर की दूरी तय नहीं करती थी।

लेकिन स्टारशिप के डेक पर सवार यात्रियों को कुछ और ही यकीन होता है। उन्हें यकीन है कि उनकी किरण ने धनुष से लेकर कड़ी तक 300 हजार किलोमीटर की पूरी दूरी तय की है। आखिरकार, उन्होंने इस पर पूरा एक सेकंड बिताया। उन्होंने भी, इसे अपनी घड़ियों पर बिल्कुल सटीक रूप से दर्ज किया। और यह अन्यथा कैसे हो सकता है: आखिरकार, प्रकाश की गति स्रोत की गति पर निर्भर नहीं करती है ...

ऐसा कैसे? हम एक निश्चित मंच से एक चीज देखते हैं, और दूसरी उन्हें एक स्टारशिप के डेक पर? क्या बात है?

आइंस्टीन का सापेक्षता का सिद्धांत

इसे तुरंत नोट किया जाना चाहिए: आइंस्टीन का सापेक्षता का सिद्धांतपहली नज़र में, यह दुनिया की संरचना के हमारे स्थापित विचार के बिल्कुल विपरीत है। हम कह सकते हैं कि यह सामान्य ज्ञान का भी खंडन करता है, क्योंकि हम इसे प्रस्तुत करने के अभ्यस्त हैं। विज्ञान के इतिहास में ऐसा कई बार हुआ है।

लेकिन पृथ्वी की गोलाकारता की खोज सामान्य ज्ञान के विपरीत थी। लोग विपरीत दिशा में कैसे रह सकते हैं और रसातल में नहीं गिर सकते?

हमारे लिए पृथ्वी की गोलाकारता निस्संदेह एक तथ्य है, और सामान्य ज्ञान की दृष्टि से, कोई अन्य धारणा व्यर्थ और जंगली है। लेकिन अपने समय से पीछे हटें, इस विचार की पहली उपस्थिति की कल्पना करें, और आप समझेंगे कि इसे स्वीकार करना कितना मुश्किल होगा।

खैर, क्या यह स्वीकार करना आसान था कि पृथ्वी गतिहीन नहीं है, लेकिन अपने प्रक्षेपवक्र के साथ एक तोप के गोले से दर्जनों गुना तेज उड़ती है?

ये सभी सामान्य ज्ञान के मलबे थे। इसलिए, आधुनिक भौतिक विज्ञानी कभी इसका उल्लेख नहीं करते हैं।

अब वापस सापेक्षता के विशेष सिद्धांत पर। दुनिया ने उन्हें पहली बार 1905 में एक अल्पज्ञात नाम - अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा हस्ताक्षरित एक लेख से पहचाना। और उस समय वह केवल 26 वर्ष के थे।

आइंस्टीन ने इस विरोधाभास से एक बहुत ही सरल और तार्किक धारणा बनाई: मंच पर एक पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से, एक चलती कार में आपकी कलाई घड़ी की तुलना में कम समय बीत चुका है। कार में, स्थिर प्लेटफॉर्म पर समय की तुलना में समय बीतने की गति धीमी हो गई।

इस धारणा से तार्किक रूप से काफी आश्चर्यजनक बातें सामने आईं। यह पता चला कि ट्राम में काम करने के लिए यात्रा करने वाला व्यक्ति, उसी तरह चलने वाले पैदल यात्री की तुलना में, न केवल गति के कारण समय बचाता है, बल्कि यह उसके लिए अधिक धीरे-धीरे जाता है।

हालांकि, इस तरह से अनन्त युवाओं को संरक्षित करने की कोशिश न करें: भले ही आप एक गाड़ी चालक बन जाएं और अपने जीवन का एक तिहाई हिस्सा ट्राम में बिताएं, 30 वर्षों में आप शायद ही एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से से अधिक प्राप्त करेंगे। समय में लाभ ध्यान देने योग्य होने के लिए, प्रकाश की गति के करीब गति से आगे बढ़ना आवश्यक है।

यह पता चला है कि निकायों की गति में वृद्धि उनके द्रव्यमान में परिलक्षित होती है। किसी पिंड की गति प्रकाश की गति के जितनी करीब होगी, उसका द्रव्यमान उतना ही अधिक होगा। किसी पिंड की गति प्रकाश की गति के बराबर होती है, उसका द्रव्यमान अनंत के बराबर होता है, अर्थात यह पृथ्वी, सूर्य, आकाशगंगा, हमारे पूरे ब्रह्मांड के द्रव्यमान से अधिक होता है ... यह कितना द्रव्यमान है एक साधारण कोबलस्टोन में केंद्रित किया जा सकता है, इसे गति में तेज कर सकता है
स्वेता!

यह एक सीमा लगाता है जो किसी भी भौतिक शरीर को प्रकाश की गति के बराबर गति विकसित करने की अनुमति नहीं देता है। आखिरकार, जैसे-जैसे द्रव्यमान बढ़ता है, इसे तितर-बितर करना कठिन होता जाता है। और अनंत द्रव्यमान को किसी भी बल द्वारा स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है।

हालाँकि, प्रकृति ने कणों के एक पूरे वर्ग के लिए इस नियम को एक बहुत ही महत्वपूर्ण अपवाद बना दिया है। उदाहरण के लिए, फोटॉन के लिए। वे प्रकाश की गति से आगे बढ़ सकते हैं। अधिक सटीक रूप से, वे किसी अन्य गति से आगे नहीं बढ़ सकते। गतिहीन फोटॉन की कल्पना करना अकल्पनीय है।

स्थिर होने पर इसका कोई द्रव्यमान नहीं होता है। इसके अलावा, न्यूट्रिनो में एक आराम द्रव्यमान नहीं होता है, और वे हमारे ब्रह्मांड में अधिकतम संभव गति से अंतरिक्ष के माध्यम से एक अनन्त अनियंत्रित उड़ान की निंदा करते हैं, बिना प्रकाश को पछाड़कर और इसके साथ बने रहते हैं।

क्या यह सच नहीं है कि हमारे द्वारा सूचीबद्ध सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के प्रत्येक परिणाम आश्चर्यजनक, विरोधाभासी हैं! और प्रत्येक, निश्चित रूप से, "सामान्य ज्ञान" के विपरीत है!

लेकिन यहाँ क्या दिलचस्प है: अपने ठोस रूप में नहीं, बल्कि एक व्यापक दार्शनिक स्थिति के रूप में, इन सभी आश्चर्यजनक परिणामों की भविष्यवाणी द्वंद्वात्मक भौतिकवाद के संस्थापकों द्वारा की गई थी। ये निहितार्थ क्या कहते हैं? ऊर्जा और द्रव्यमान, द्रव्यमान और गति, गति और समय, गति और गतिमान वस्तु की लंबाई को आपस में जोड़ने वाले कनेक्शनों के बारे में…

आइंस्टीन की अन्योन्याश्रयता की खोज, जैसे सीमेंट (अधिक :), सुदृढीकरण, या नींव के पत्थरों को एक साथ जोड़ना, उन चीजों और घटनाओं को एक साथ जोड़ना जो पहले एक-दूसरे से स्वतंत्र लग रहे थे और नींव बनाई जिस पर विज्ञान के इतिहास में पहली बार यह था सामंजस्यपूर्ण भवन का निर्माण संभव है। यह इमारत इस बात का प्रतिनिधित्व करती है कि हमारा ब्रह्मांड कैसे काम करता है।

लेकिन सबसे पहले, अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा बनाए गए सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के बारे में कम से कम कुछ शब्द।

अल्बर्ट आइंस्टीन

यह नाम - सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत - सिद्धांत की सामग्री के बिल्कुल अनुरूप नहीं है, जिस पर चर्चा की जाएगी। यह अंतरिक्ष और पदार्थ के बीच अन्योन्याश्रयता स्थापित करता है। जाहिरा तौर पर इसे कॉल करना ज्यादा सही होगा अंतरिक्ष-समय सिद्धांत, या गुरुत्वाकर्षण का सिद्धांत.

लेकिन यह नाम आइंस्टीन की थ्योरी के इतने करीब आ गया है कि अब इसे बदलने का सवाल उठाना भी कई वैज्ञानिकों को अशोभनीय लगता है।

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत ने पदार्थ और उसमें निहित समय और स्थान के बीच अन्योन्याश्रयता स्थापित की। यह पता चला कि अंतरिक्ष और समय की न केवल पदार्थ से अलग अस्तित्व की कल्पना नहीं की जा सकती है, बल्कि उनके गुण भी उस पदार्थ पर निर्भर करते हैं जो उन्हें भरता है।

चर्चा का प्रारंभिक बिंदु

इसलिए, कोई केवल निर्दिष्ट कर सकता है चर्चा का प्रारंभिक बिंदुऔर कुछ महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकालें।

अंतरिक्ष यात्रा की शुरुआत में, एक अप्रत्याशित आपदा ने पुस्तकालय, फिल्म फंड और दिमाग के अन्य भंडार, अंतरिक्ष के माध्यम से उड़ने वाले लोगों की स्मृति को नष्ट कर दिया। और सदियों के परिवर्तन में मूल ग्रह के स्वरूप को भुला दिया जाता है। यहां तक ​​​​कि सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम को भी भुला दिया जाता है, क्योंकि रॉकेट अंतरिक्ष में उड़ता है, जहां यह लगभग महसूस नहीं होता है।

हालांकि, जहाज के इंजन शानदार ढंग से काम करते हैं, बैटरी में ऊर्जा की आपूर्ति व्यावहारिक रूप से असीमित है। ज्यादातर समय, जहाज जड़ता से चलता है, और इसके निवासियों को भारहीनता की आदत होती है। लेकिन कभी-कभी वे इंजन चालू कर देते हैं और जहाज की गति को धीमा या तेज कर देते हैं। जब जेट नोजल एक रंगहीन लौ के साथ शून्य में धधकते हैं और जहाज तेज गति से आगे बढ़ता है, तो निवासियों को लगता है कि उनके शरीर वजनदार हो गए हैं, उन्हें जहाज के चारों ओर चलने के लिए मजबूर किया जाता है, न कि गलियारों के साथ उड़ान भरने के लिए।

और अब उड़ान पूरी होने के करीब है। जहाज सितारों में से एक तक उड़ता है और सबसे उपयुक्त ग्रह की कक्षाओं में गिरता है। स्टारशिप बाहर जाती है, ताजी हरी जमीन पर चलते हुए, लगातार भारीपन की एक ही भावना का अनुभव करते हुए, उस समय से परिचित जब जहाज त्वरित गति से आगे बढ़ रहा था।

लेकिन ग्रह समान रूप से चलता है। यह 9.8 m/s2 के निरंतर त्वरण के साथ उनकी ओर नहीं उड़ सकता! और उनकी पहली धारणा है कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (गुरुत्वाकर्षण बल) और त्वरण एक ही प्रभाव देते हैं, और शायद एक सामान्य प्रकृति है।

हमारे समकालीनों में से कोई भी इतनी लंबी उड़ान पर नहीं था, लेकिन बहुत से लोगों ने अपने शरीर को "भारित" और "हल्का" करने की घटना को महसूस किया। पहले से ही एक साधारण लिफ्ट, जब वह तेज गति से चलती है, यह भावना पैदा करती है। उतरते समय आपको अचानक वजन कम होने का अहसास होता है, चढ़ते समय, इसके विपरीत, फर्श सामान्य से अधिक बल के साथ आपके पैरों पर दबाव डालता है।

लेकिन एक भावना कुछ साबित नहीं करती। आखिरकार, संवेदनाएं हमें यह समझाने की कोशिश करती हैं कि सूर्य आकाश में गतिहीन पृथ्वी के चारों ओर घूमता है, कि सभी तारे और ग्रह हमसे समान दूरी पर हैं, आकाश में, आदि।

वैज्ञानिकों ने प्रयोगात्मक सत्यापन के लिए संवेदनाओं के अधीन किया। यहां तक ​​कि न्यूटन ने भी दो घटनाओं की अजीब पहचान के बारे में सोचा। उन्होंने उन्हें संख्यात्मक विशेषताएँ देने का प्रयास किया। गुरुत्वाकर्षण को मापने के बाद, उन्हें विश्वास हो गया कि उनके मूल्य हमेशा एक दूसरे के बराबर होते हैं।

जिस भी सामग्री से उन्होंने पायलट प्लांट के पेंडुलम बनाए: चांदी, सीसा, कांच, नमक, लकड़ी, पानी, सोना, रेत, गेहूं से। नतीजा वही रहा।

तुल्यता का सिद्धांत, जिसके बारे में हम बात कर रहे हैं, सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का आधार है, हालांकि सिद्धांत की आधुनिक व्याख्या को अब इस सिद्धांत की आवश्यकता नहीं है। इस सिद्धांत से आने वाले गणितीय कटौतियों को छोड़कर, आइए हम सीधे सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के कुछ परिणामों पर आगे बढ़ें।

पदार्थ के बड़े द्रव्यमान की उपस्थिति आसपास के स्थान को बहुत प्रभावित करती है। इससे उसमें ऐसे परिवर्तन होते हैं, जिन्हें अंतरिक्ष की विषमताओं के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। ये विषमताएँ किसी भी द्रव्यमान की गति को निर्देशित करती हैं जो आकर्षित करने वाले शरीर के करीब हैं।

आमतौर पर ऐसी सादृश्यता का सहारा लेते हैं। कल्पना कीजिए कि एक कैनवास पृथ्वी की सतह के समानांतर एक फ्रेम पर कसकर फैला हुआ है। उस पर भारी वजन डालें। यह हमारा बड़ा आकर्षित करने वाला द्रव्यमान होगा। वह, निश्चित रूप से, कैनवास को मोड़ देगी और किसी अवकाश में समाप्त हो जाएगी। अब गेंद को इस कैनवास पर इस तरह से रोल करें कि उसके पथ का हिस्सा आकर्षित करने वाले द्रव्यमान के बगल में हो। गेंद को कैसे लॉन्च किया जाएगा, इसके आधार पर तीन विकल्प संभव हैं।

1. गेंद कैनवास के विक्षेपण द्वारा बनाए गए अवकाश से काफी दूर तक उड़ जाएगी और अपनी गति को नहीं बदलेगी।
2. गेंद अवकाश को स्पर्श करेगी, और उसकी गति की रेखाएँ आकर्षित करने वाले द्रव्यमान की ओर झुकेंगी।
3. गेंद इस छेद में गिरेगी, इससे बाहर नहीं निकल पाएगी, और गुरुत्वाकर्षण द्रव्यमान के चारों ओर एक या दो चक्कर लगाएगी।

क्या यह सच नहीं है कि तीसरा विकल्प किसी बाहरी पिंड के किसी तारे या ग्रह द्वारा कब्जा किए जाने को बहुत ही खूबसूरती से उनके आकर्षण के क्षेत्र में प्रवाहित करता है?

और दूसरा मामला संभावित कैप्चर गति से अधिक गति से उड़ने वाले शरीर के प्रक्षेपवक्र का झुकना है! पहला मामला गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की व्यावहारिक पहुंच से बाहर उड़ने जैसा है। हाँ, यह व्यावहारिक है, क्योंकि सैद्धांतिक रूप से गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र असीमित है।

बेशक, यह एक बहुत दूर की सादृश्यता है, मुख्यतः क्योंकि कोई भी वास्तव में हमारे त्रि-आयामी अंतरिक्ष के विक्षेपण की कल्पना नहीं कर सकता है। इस विक्षेपण, या वक्रता का भौतिक अर्थ क्या है, जैसा कि वे अक्सर कहते हैं, कोई नहीं जानता।

यह सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का अनुसरण करता है कि कोई भी भौतिक पिंड केवल वक्र रेखाओं के साथ गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में गति कर सकता है। केवल विशेष मामलों में, वक्र एक सीधी रेखा में बदल जाता है।

प्रकाश की किरण भी इस नियम का पालन करती है। आखिरकार, इसमें फोटॉन होते हैं जिनकी उड़ान में एक निश्चित द्रव्यमान होता है। और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का उस पर प्रभाव पड़ता है, साथ ही अणु, क्षुद्रग्रह या ग्रह पर भी।

एक और महत्वपूर्ण निष्कर्ष यह है कि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र भी समय के साथ बदलता है। एक बड़े आकर्षित करने वाले द्रव्यमान के पास, इसके द्वारा बनाए गए एक मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में, समय बीतने की तुलना में धीमा होना चाहिए।

आप देखते हैं, और सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत विरोधाभासी निष्कर्षों से भरा है जो हमारे "सामान्य ज्ञान" के विचारों को बार-बार उलट सकता है!

गुरुत्वाकर्षण पतन

आइए एक ब्रह्मांडीय प्रकृति की एक अद्भुत घटना के बारे में बात करते हैं - गुरुत्वाकर्षण पतन (विनाशकारी संपीड़न) के बारे में। यह घटना पदार्थ के विशाल संचय में होती है, जहां गुरुत्वाकर्षण बल इतने विशाल परिमाण में पहुंच जाते हैं कि प्रकृति में मौजूद कोई अन्य बल उनका विरोध नहीं कर सकते।

न्यूटन का प्रसिद्ध सूत्र याद रखें: गुरुत्वाकर्षण बल जितना अधिक होगा, गुरुत्वाकर्षण पिंडों के बीच की दूरी का वर्ग उतना ही छोटा होगा। इस प्रकार, भौतिक निर्माण जितना सघन होता जाता है, उसका आकार उतना ही छोटा होता जाता है, गुरुत्वाकर्षण बल जितनी तेज़ी से बढ़ते हैं, उनका विनाशकारी आलिंगन उतना ही अपरिहार्य होता है।

एक धूर्त तकनीक है जिसके द्वारा प्रकृति पदार्थ के प्रतीत होने वाले असीम संपीडन से जूझती है। ऐसा करने के लिए, यह अतिविशाल गुरुत्वाकर्षण बलों की कार्रवाई के क्षेत्र में समय के बहुत ही पाठ्यक्रम को रोकता है, और पदार्थ के जंजीरों को हमारे ब्रह्मांड से बंद कर दिया जाता है, एक अजीब सुस्त सपने में जमे हुए हैं।

ब्रह्मांड के इन "ब्लैक होल" में से पहला शायद पहले ही खोजा जा चुका है। सोवियत वैज्ञानिकों ओ. ख. हुसैनोव और ए. श. नोव्रुज़ोवा की धारणा के अनुसार, यह मिथुन डेल्टा है - एक अदृश्य घटक के साथ एक डबल स्टार।

दृश्यमान घटक का द्रव्यमान 1.8 सौर है, और इसका अदृश्य "साथी" गणना के अनुसार, दृश्यमान की तुलना में चार गुना अधिक विशाल होना चाहिए। लेकिन इसका कोई निशान नहीं है: प्रकृति की सबसे अद्भुत रचना, "ब्लैक होल" को देखना असंभव है।

सोवियत वैज्ञानिक प्रोफेसर के.पी. स्टेन्युकोविच, जैसा कि वे कहते हैं, "एक कलम की नोक पर", विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक निर्माण के माध्यम से दिखाया गया है कि "जमे हुए पदार्थ" के कण आकार में बहुत विविध हो सकते हैं।

• इसकी विशाल संरचनाएं संभव हैं, क्वासर के समान, लगातार उतनी ही ऊर्जा विकीर्ण कर रही हैं जितनी हमारी गैलेक्सी के सभी 100 बिलियन तारे विकीर्ण करते हैं।
• केवल कुछ सौर द्रव्यमान के बराबर, बहुत अधिक मामूली झुरमुट संभव हैं। वे और अन्य वस्तुएं दोनों स्वयं सामान्य से उत्पन्न हो सकती हैं, न कि "नींद" पदार्थ से।
• और एक पूरी तरह से अलग वर्ग के गठन संभव हैं, प्राथमिक कणों के द्रव्यमान के अनुरूप।

उनके उत्पन्न होने के लिए, पहले उस मामले को विषय बनाना आवश्यक है जो उन्हें विशाल दबाव तक बनाता है और इसे श्वार्जस्चिल्ड क्षेत्र में ले जाता है - एक ऐसा क्षेत्र जहां बाहरी पर्यवेक्षक के लिए समय पूरी तरह से रुक जाता है। और अगर उसके बाद भी दबाव हटा दिया जाए, तो जिन कणों के लिए समय रुका है, वे हमारे ब्रह्मांड से स्वतंत्र रूप से मौजूद रहेंगे।

प्लवक

प्लवक कणों का एक बहुत ही विशेष वर्ग है। केपी स्टैन्यूकोविच के अनुसार, उनके पास एक अत्यंत दिलचस्प संपत्ति है: वे अपने आप में अपरिवर्तित रूप में पदार्थ ले जाते हैं, जैसे कि यह लाखों और अरबों साल पहले था। प्लवक के अंदर देखने पर, हम पदार्थ को वैसे ही देख सकते थे जैसे वह हमारे ब्रह्मांड के जन्म के समय था। सैद्धांतिक गणना के अनुसार, ब्रह्मांड में लगभग 1080 प्लवक हैं, अंतरिक्ष के एक घन में लगभग एक प्लवक 10 सेंटीमीटर की भुजा के साथ है। वैसे, उसी समय स्टैन्यूकोविच और (उनकी परवाह किए बिना, शिक्षाविद एम.ए. मार्कोव द्वारा प्लवक की परिकल्पना को सामने रखा गया था। केवल मार्कोव ने उन्हें एक अलग नाम दिया - मैक्सिमन्स।

कभी-कभी प्राथमिक कणों के विरोधाभासी परिवर्तनों को समझाने के लिए प्लवक के विशेष गुणों का भी उपयोग किया जा सकता है। यह ज्ञात है कि जब दो कण टकराते हैं, तो टुकड़े कभी नहीं बनते हैं, लेकिन अन्य प्राथमिक कण उत्पन्न होते हैं। यह वास्तव में आश्चर्यजनक है: सामान्य दुनिया में, एक फूलदान को तोड़कर, हमें कभी भी पूरे कप या रोसेट भी नहीं मिलेंगे। लेकिन मान लीजिए कि प्रत्येक प्राथमिक कण की गहराई में एक प्लवक, एक या कई, और कभी-कभी कई प्लवक होते हैं।

कणों के टकराने के समय, प्लवक का कसकर बंधा हुआ "बैग" थोड़ा खुल जाता है, कुछ कण उसमें "गिर" जाएंगे, और उन "बाहर कूदने" के बजाय जिन्हें हम टक्कर के दौरान उत्पन्न हुआ मानते हैं। साथ ही, एक मेहनती लेखाकार के रूप में प्लवक, प्राथमिक कणों की दुनिया में अपनाए गए सभी "संरक्षण कानूनों" को सुनिश्चित करेगा।
खैर, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के तंत्र का इससे क्या लेना-देना है?

गुरुत्वाकर्षण के लिए "जिम्मेदार", के.पी. स्टेन्युकोविच की परिकल्पना के अनुसार, छोटे कण हैं, तथाकथित गुरुत्वाकर्षण, प्राथमिक कणों द्वारा लगातार उत्सर्जित होते हैं। ग्रेविटॉन बाद वाले की तुलना में बहुत छोटे होते हैं, क्योंकि धूप की किरण में धूल का एक कण ग्लोब से छोटा होता है।

गुरुत्वाकर्षण का विकिरण कई नियमितताओं का पालन करता है। विशेष रूप से, अंतरिक्ष के उस क्षेत्र में उड़ान भरना आसान होता है। जिसमें कम गुरुत्वाकर्षण होता है। इसका मतलब यह है कि यदि अंतरिक्ष में दो खगोलीय पिंड हैं, तो दोनों गुरुत्वाकर्षण मुख्य रूप से "बाहर की ओर", एक दूसरे के विपरीत दिशाओं में विकिरण करेंगे। यह एक आवेग पैदा करता है जो शरीर को एक-दूसरे के पास जाने, एक-दूसरे को आकर्षित करने का कारण बनता है।

आइजैक न्यूटन ने सुझाव दिया कि प्रकृति में किसी भी पिंड के बीच परस्पर आकर्षण बल होते हैं। इन बलों को कहा जाता है गुरुत्वाकर्षण बलया गुरुत्वाकर्षण बल. अपरिवर्तनीय गुरुत्वाकर्षण बल अंतरिक्ष, सौर मंडल और पृथ्वी पर प्रकट होता है।

गुरूत्वाकर्षन का नियम

न्यूटन ने आकाशीय पिंडों की गति के नियमों को सामान्यीकृत किया और पाया कि बल \ (F \) के बराबर है:

\[ एफ = जी \dfrac(m_1 m_2)(R^2) \]

जहाँ \(m_1 \) और \(m_2 \) परस्पर क्रिया करने वाले पिंडों के द्रव्यमान हैं, \(R \) उनके बीच की दूरी है, \(G \) आनुपातिकता गुणांक है, जिसे कहा जाता है गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक. गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक का संख्यात्मक मान प्रयोगात्मक रूप से कैवेन्डिश द्वारा निर्धारित किया गया था, जो सीसा गेंदों के बीच परस्पर क्रिया के बल को मापता है।

गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक का भौतिक अर्थ सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम से आता है। यदि एक \(m_1 = m_2 = 1 \पाठ(किलो) \), \(R = 1 \text(m) \) , फिर \(G = F \) , यानी गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक उस बल के बराबर है जिसके साथ 1 किलो के दो शरीर 1 मीटर की दूरी पर आकर्षित होते हैं।

अंकीय मूल्य:

\(G = 6.67 \cdot() 10^(-11) N \cdot() m^2/kg^2 \) .

सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल प्रकृति में किसी भी पिंड के बीच कार्य करते हैं, लेकिन वे बड़े द्रव्यमान (या यदि कम से कम किसी एक पिंड का द्रव्यमान बड़ा हो) पर मूर्त हो जाते हैं। सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम केवल भौतिक बिंदुओं और गेंदों के लिए पूरा होता है (इस मामले में, गेंदों के केंद्रों के बीच की दूरी को दूरी के रूप में लिया जाता है)।

गुरुत्वाकर्षण

एक विशेष प्रकार का सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल पृथ्वी (या किसी अन्य ग्रह) के लिए पिंडों के आकर्षण का बल है। इस बल को कहा जाता है गुरुत्वाकर्षण. इस बल की क्रिया के तहत, सभी पिंड मुक्त गिरावट त्वरण प्राप्त करते हैं।

न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार \(g = F_T /m \) , इसलिए \(F_T = mg \) ।

यदि M पृथ्वी का द्रव्यमान है, R इसकी त्रिज्या है, m दिए गए पिंड का द्रव्यमान है, तो गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर है

\(F = G \dfrac(M)(R^2)m = mg \) .

गुरुत्वाकर्षण बल हमेशा पृथ्वी के केंद्र की ओर निर्देशित होता है। पृथ्वी की सतह से ऊपर की ऊंचाई \ (h \) और शरीर की स्थिति के भौगोलिक अक्षांश के आधार पर, मुक्त गिरावट त्वरण अलग-अलग मान प्राप्त करता है। पृथ्वी की सतह पर और मध्य अक्षांशों में, मुक्त गिरावट त्वरण 9.831 m/s 2 है।

शरीर का वजन

प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में, शरीर के वजन की अवधारणा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

शरीर का वजन\(P \) द्वारा निरूपित। भार का मात्रक न्यूटन (N) है। चूंकि भार उस बल के बराबर है जिसके साथ शरीर समर्थन पर कार्य करता है, न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, शरीर का वजन समर्थन के प्रतिक्रिया बल के परिमाण के बराबर होता है। इसलिए, शरीर के वजन का पता लगाने के लिए, यह निर्धारित करना आवश्यक है कि समर्थन की प्रतिक्रिया बल किसके बराबर है।

यह माना जाता है कि शरीर समर्थन या निलंबन के सापेक्ष गतिहीन है।

शरीर का वजन और गुरुत्वाकर्षण प्रकृति में भिन्न होता है: शरीर का वजन अंतर-आणविक बलों की क्रिया का प्रकटन होता है, और गुरुत्वाकर्षण में गुरुत्वाकर्षण प्रकृति होती है।

किसी पिंड की वह अवस्था जिसमें उसका भार शून्य होता है, कहलाती है भारहीनता. एक हवाई जहाज या अंतरिक्ष यान में भारहीनता की स्थिति देखी जाती है, जब वे गति की गति की दिशा और मूल्य की परवाह किए बिना मुक्त गिरावट के त्वरण के साथ आगे बढ़ते हैं। पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर, जब जेट इंजन बंद हो जाते हैं, तो अंतरिक्ष यान पर केवल सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण बल कार्य करता है। इस बल की कार्रवाई के तहत, अंतरिक्ष यान और उसमें मौजूद सभी पिंड समान त्वरण से चलते हैं, इसलिए जहाज में भारहीनता की स्थिति देखी जाती है।

आपके ब्राउजर में जावास्क्रिप्ट अक्षम है।
गणना करने के लिए ActiveX नियंत्रण सक्षम होना चाहिए!