Nyutonning tortishishning klassik nazariyasi. Umumjahon tortishish qonuni nima: buyuk kashfiyot formulasi
Qaysi qonun bilan meni osmoqchisiz?
- Va biz hammani bitta qonunga - Umumjahon tortishish qonuniga binoan osib qo'yamiz.
Gravitatsiya qonuni
Gravitatsiya hodisasi butun dunyo tortishish qonunidir. Ikki jism bir-biriga ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsional va ularning massalari ko'paytmasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional kuch bilan ta'sir qiladi.
Matematik jihatdan biz bu buyuk qonunni formula bilan ifodalashimiz mumkin
Gravitatsiya koinotda juda katta masofalarda harakat qiladi. Ammo Nyuton barcha jismlar bir-birini o'ziga tortadi, deb ta'kidladi. Har qanday ikkita ob'ekt bir-birini o'ziga tortadimi? Tasavvur qiling-a, Yer sizni stulda o'tirganingizda o'ziga jalb qilishi ma'lum. Ammo kompyuter va sichqoncha bir-birini o'ziga tortadi deb hech o'ylab ko'rganmisiz? Yoki qalam va qalam stolda yotganmi? Bunda biz qalam massasi va qalam massasini formulaga almashtiramiz, tortishish konstantasini hisobga olgan holda ular orasidagi masofa kvadratiga bo'linadi va ularning o'zaro tortishish kuchini olamiz. Ammo u juda kichik bo'ladi (qalam va qalamning kichik massalari tufayli) biz uning mavjudligini his qilmaymiz. Yer va stul yoki Quyosh va Yer haqida gap ketganda, bu boshqa masala. Massalar sezilarli, ya'ni biz allaqachon kuch ta'sirini baholashimiz mumkin.
Erkin tushishning tezlashishini eslaylik. Bu tortishish qonunining harakati. Kuch ta'sirida jism tezlikni qanchalik sekin o'zgartirsa, uning massasi shunchalik katta bo'ladi. Natijada barcha jismlar Yerga bir xil tezlanish bilan tushadi.
Bu ko'rinmas noyob kuchga nima sabab bo'ladi? Bugungi kunda tortishish maydonining mavjudligi ma'lum va isbotlangan. Mavzu bo'yicha qo'shimcha materialda tortishish maydonining tabiati haqida ko'proq bilib olishingiz mumkin.
O'ylab ko'ring, tortishish nima? Qayerdan? Bu nima? Albatta, sayyora Quyoshga qarasa, uning qanchalik uzoqligini ko'radi va bu qonunga muvofiq masofaning teskari kvadratini hisoblaydi?
Og'irlik yo'nalishi
Ikkita jism bor, deylik, A va B jismlari. A tanasi B jismni o'ziga tortadi. A tanasi ta'sir etuvchi kuch B jismdan boshlanadi va A jismga yo'naltiriladi. Ya'ni u B jismni "olib" o'ziga tortadi. . B tanasi A tanasi bilan bir xil narsani "qiladi".
Har bir jismni Yer o'ziga tortadi. Er tanani "oladi" va uni o'z markaziga tortadi. Shuning uchun bu kuch har doim vertikal pastga yo'naltiriladi va u tananing og'irlik markazidan qo'llaniladi, u tortishish kuchi deb ataladi.
Eslash kerak bo'lgan asosiy narsa
Geologik qidiruv, suv oqimini bashorat qilish va yaqinda sun'iy yo'ldoshlar va sayyoralararo stansiyalar harakatini hisoblashning ba'zi usullari. Sayyoralarning pozitsiyalarini oldindan hisoblash.
Biz bunday tajribani o'zimiz amalga oshira olamizmi va sayyoralar va ob'ektlarni o'ziga jalb qiladimi yoki yo'qligini taxmin qila olmaymizmi?
Bunday bevosita tajriba yaratilgan Kavendish (Genri Kavendish (1731-1810) - ingliz fizigi va kimyogari) rasmda ko'rsatilgan qurilma yordamida. Maqsad ikkita sharli novdani juda yupqa kvarts ipiga osib, so'ngra yon tomondan ikkita katta qo'rg'oshin sharni olib kelish edi. To'plarning tortishishi ipni biroz burishadi - bir oz, chunki oddiy narsalar orasidagi tortishish kuchlari juda zaif. Bunday qurilma yordamida Kavendish ikkala massaning kuchini, masofasini va kattaligini to'g'ridan-to'g'ri o'lchashga muvaffaq bo'ldi va shu bilan aniqladi. tortishish doimiysi G.
Koinotdagi tortishish maydonini tavsiflovchi G gravitatsiya doimiysining noyob kashfiyoti Yer, Quyosh va boshqa samoviy jismlarning massasini aniqlash imkonini berdi. Shu sababli, Kavendish o'zining tajribasini "Yerni tortish" deb atadi.
Qizig'i shundaki, fizikaning turli qonunlari bir nechta umumiy xususiyatlarga ega. Keling, elektr qonunlariga murojaat qilaylik (Kulon kuchi). Elektr kuchlari ham masofa kvadratiga teskari proportsionaldir, lekin zaryadlar o'rtasida va bu naqshda chuqur ma'no yashiringan degan fikr beixtiyor paydo bo'ladi. Shu paytgacha hech kim tortishish va elektrni bir xil mohiyatning ikki xil ko'rinishi sifatida tasavvur qila olmadi.
Bu erda kuch ham masofa kvadratiga teskari o'zgaradi, lekin elektr va tortishish kuchlarining kattaligidagi farq hayratlanarli. Gravitatsiya va elektrning umumiy tabiatini aniqlashga harakat qilib, biz elektr kuchlarining tortishish kuchlaridan shunchalik ustunligini aniqlaymizki, ikkalasi ham bir xil manbaga ega ekanligiga ishonish qiyin. Qanday qilib biri ikkinchisidan kuchliroq deb ayta olasiz? Axir, hamma narsa qanday massaga va qanday zaryadga bog'liq. Gravitatsiya qanchalik kuchli ta'sir qilishini muhokama qilayotganda, siz: "Falon o'lchamdagi massani olaylik", deyishga haqqingiz yo'q, chunki uni o'zingiz tanlaysiz. Ammo tabiatning o'zi bizga taklif qilgan narsani (dyuymlarimiz, yillarimiz, o'lchovlarimiz bilan hech qanday aloqasi bo'lmagan o'z raqamlari va o'lchovlari) olsak, biz taqqoslashimiz mumkin. Biz elementar zaryadlangan zarrachani, masalan, elektronni olamiz. Ikki elementar zarracha, ikkita elektron elektr zaryadi hisobiga bir-birini o'zaro masofa kvadratiga teskari proportsional kuch bilan itaradi va tortishish kuchi ta'sirida ular yana bir-biriga kvadratiga teskari proportsional kuch bilan tortiladi. masofa.
Savol: Gravitatsiya kuchining elektr kuchiga nisbati qanday? Gravitatsiya 42 nolga teng bo'lgan raqamga bir bo'lganidek, elektr tokini itarishdir. Bu eng chuqur hayratga sabab bo'ladi. Bunday katta raqam qaerdan paydo bo'lishi mumkin?
Odamlar bu katta koeffitsientni boshqa tabiat hodisalarida izlaydilar. Ular har xil katta raqamlarni sinab ko'rishadi va agar sizga katta raqam kerak bo'lsa, nima uchun aytaylik, Olam diametrining proton diametriga nisbatini qabul qilmaysiz - ajablanarlisi, bu ham 42 nolga ega bo'lgan raqam. Va ular shunday deyishadi: ehtimol bu koeffitsient proton diametrining koinot diametriga nisbatiga tengdir? Bu qiziq fikr, lekin olam asta-sekin kengayib borar ekan, tortishish doimiysi ham o'zgarishi kerak. Garchi bu gipoteza hali rad etilmagan bo'lsa-da, bizda uning foydasiga hech qanday dalil yo'q. Aksincha, ba'zi dalillar tortishish doimiysi bu tarzda o'zgarmaganligini ko'rsatadi. Bu katta raqam bugungi kungacha sir bo'lib qolmoqda.
Eynshteyn tortishish qonunlarini nisbiylik printsiplariga muvofiq o'zgartirishi kerak edi. Ushbu tamoyillarning birinchisi x masofani bir zumda engib bo'lmasligini bildiradi, Nyuton nazariyasiga ko'ra, kuchlar bir zumda harakat qiladi. Eynshteyn Nyuton qonunlarini o'zgartirishga majbur bo'ldi. Bu o'zgarishlar va tushuntirishlar juda kichik. Ulardan biri shunday: yorug'lik energiyaga ega bo'lgani uchun energiya massaga teng va barcha massalar jalb qilinganligi sababli, yorug'lik ham tortiladi va shuning uchun Quyosh yonidan o'tib, burilishi kerak. Bu aslida shunday bo'ladi. Og'irlik kuchi Eynshteyn nazariyasida ham biroz o'zgartirilgan. Ammo tortishish qonunidagi bu juda kichik o'zgarish Merkuriy harakatining ba'zi ko'rinadigan nosimmetrikliklarini tushuntirish uchun etarli.
Mikrodunyodagi fizik hodisalar keng miqyosdagi dunyodagi hodisalardan farqli qonunlarga bo'ysunadi. Savol tug'iladi: tortishish kuchi kichik o'lchovlar dunyosida qanday namoyon bo'ladi? Gravitatsiyaning kvant nazariyasi bunga javob beradi. Ammo tortishishning kvant nazariyasi hali mavjud emas. Kvant mexanik printsiplari va noaniqlik printsipiga to'liq mos keladigan tortishish nazariyasini yaratishda odamlar hali juda muvaffaqiyatli bo'lmagan.
Aristotelning ta'kidlashicha, katta jismlar yorug'likdan ko'ra tezroq erga tushadi.
Galiley 17-asrning boshida barcha jismlar "teng" tushishini ko'rsatdi. Taxminan bir vaqtning o'zida Kepler sayyoralarning o'z orbitalarida harakatlanishiga nima majbur qilgani bilan qiziqdi. Balki bu magnitlanishdir? Isaak Nyuton "" ustida ishlayotgan bu harakatlarning barchasini oddiy universal qonunlarga bo'ysunadigan tortishish deb ataladigan yagona kuch ta'siriga tushirdi.
Galiley eksperimental ravishda tortishish kuchi ta'sirida tushgan jismning bosib o'tgan masofasi tushish vaqtining kvadratiga mutanosib ekanligini ko'rsatdi: ikki soniya ichida tushgan to'p bir soniya ichida bir xil ob'ektdan to'rt marta uzoqroq masofani bosib o'tadi. Galiley, shuningdek, tezlik yiqilish vaqtiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ekanligini ko'rsatdi va shundan kelib chiqib, u to'p parabolik traektoriya bo'ylab uchadi - Keplerning fikriga ko'ra, sayyoralar harakatlanadigan ellipslar kabi konus kesimlarining turlaridan biri. Ammo bu aloqa qaerdan kelib chiqadi?
1660-yillarning o'rtalarida Buyuk vabo paytida Kembrij universiteti yopilganda, Nyuton oilaviy mulkka qaytib keldi va u erda o'zining tortishish qonunini ishlab chiqdi, garchi u buni yana 20 yil davomida sir saqlagan. (Olmaning tushishi haqidagi hikoya sakson yoshli Nyuton katta kechki ovqatdan keyin aytib bermaguncha eshitilmagan edi.)
U koinotdagi barcha jismlar boshqa jismlarni oʻziga tortadigan (xuddi olma Yerga tortilgani kabi) tortishish kuchini hosil qilishini taklif qildi va xuddi shu tortishish kuchi yulduzlar, sayyoralar va boshqa samoviy jismlar koinotda harakatlanadigan traektoriyalarni belgilaydi.
Isaak Nyuton o'zining tanazzulga yuz tutgan kunlarida bu qanday sodir bo'lganini aytib berdi: u ota-onasining mulkidagi olma bog'i bo'ylab yurib, to'satdan kunduzi osmonda oyni ko'rdi. Shu yerda uning ko‘z o‘ngida bir olma shoxdan uzilib, yerga tushdi. Nyuton o'sha paytda harakat qonunlari ustida ishlagani uchun, olma Yerning tortishish maydoni ta'siriga tushib qolganini allaqachon bilgan. Shuningdek, u Oyning nafaqat osmonda osilib turishini, balki Yer atrofida orbita bo'ylab aylanishini va shuning uchun unga qandaydir kuch ta'sir qilishini bilardi, bu uning orbitadan chiqib ketishi va to'g'ri chiziq bo'ylab uchib ketishiga to'sqinlik qiladi. ochiq kosmosga. Shunda uning xayoliga o‘tdi, balki olmaning ham yerga tushishiga, ham Oyning Yer atrofidagi orbitada qolishiga sabab bo‘lgan bir xil kuchdir.
Teskari kvadrat qonuni
Nyuton Yerning tortishish kuchi ta'sirida Oy tezlashuvining kattaligini hisoblay oldi va u Yer yaqinidagi jismlarning (bir xil olma) tezlashuvidan minglab marta kam ekanligini aniqladi. Agar ular bir xil kuch ostida harakat qilsalar, bu qanday bo'lishi mumkin?
Nyutonning tushuntirishi shundaki, tortishish kuchi masofa bilan zaiflashadi. Yer yuzasidagi jism Oyga qaraganda sayyora markaziga 60 marta yaqinroq. Oy atrofidagi tortishish 1/3600 yoki 1/602 olmanikidir. Shunday qilib, ikkita jism o'rtasidagi tortishish kuchi - bu Yer va olma, Yer va Oy yoki Quyosh va kometa - ularni ajratib turadigan masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir. Masofani ikki baravar oshiring va kuch to'rt baravar kamayib, uni uch barobarga oshiring va kuch to'qqiz baravar kamayib boradi va hokazo. Kuch ham jismlarning massasiga bog'liq - massa qanchalik katta bo'lsa, tortishish kuchi shunchalik kuchli bo'ladi.
Umumjahon tortishish qonunini quyidagi formula sifatida yozish mumkin:
F = G (Mm/r 2).
Bu erda: tortishish kuchi kattaroq massaning mahsulotiga teng M va kamroq massa m ular orasidagi masofa kvadratiga bo'linadi r 2 va bosh harf bilan belgilangan tortishish doimiysiga ko'paytiriladi G(kichik harf g tortishish ta'sirida tezlanishni anglatadi).
Bu konstanta koinotning istalgan joyidagi har qanday ikki massa orasidagi tortishishni aniqlaydi. 1789 yilda u Yerning massasini (6·1024 kg) hisoblash uchun ishlatilgan. Nyuton qonunlari ikkita ob'ekt tizimidagi kuchlar va harakatlarni bashorat qilishda juda yaxshi. Ammo uchdan birini qo'shsangiz, hamma narsa sezilarli darajada murakkablashadi va (300 yildan keyin) xaos matematikasiga olib keladi.
« Fizika - 10-sinf"
Nima uchun Oy Yer atrofida harakat qiladi?
Agar oy to'xtab qolsa nima bo'ladi?
Nima uchun sayyoralar Quyosh atrofida aylanadi?
1-bobda globus Yer yuzasiga yaqin bo'lgan barcha jismlarga bir xil tezlanishni - tortishish tezlashishini berishi haqida batafsil muhokama qilindi. Ammo agar globus jismga tezlanish bersa, u holda Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, u tanaga qandaydir kuch bilan ta'sir qiladi. Yerning jismga ta'sir qiladigan kuchi deyiladi tortishish kuchi. Avval bu kuchni topamiz, keyin esa universal tortishish kuchini ko'rib chiqamiz.
Mutlaq qiymatdagi tezlanish Nyutonning ikkinchi qonuni asosida aniqlanadi:
Umuman olganda, bu tanaga va uning massasiga ta'sir qiluvchi kuchga bog'liq. Og'irlik tezlashishi massaga bog'liq emasligi sababli, tortishish kuchi massaga mutanosib bo'lishi kerakligi aniq:
Jismoniy miqdor tortishishning tezlashishi bo'lib, u barcha jismlar uchun doimiydir.
F = mg formulasiga asoslanib, berilgan jismning massasini standart massa birligi bilan solishtirish orqali jismlarning massasini o'lchashning oddiy va amaliy qulay usulini belgilashingiz mumkin. Ikki jismning massalarining nisbati jismlarga ta'sir qiluvchi tortishish kuchlarining nisbatiga teng:
Bu shuni anglatadiki, jismlarga ta'sir qiluvchi tortishish kuchlari bir xil bo'lsa, jismlarning massalari bir xil bo'ladi.
Bu prujinali yoki tutqichli tarozida tortish orqali massalarni aniqlash uchun asosdir. Jismning tarozi idishidagi bosim kuchi, tanaga qo'llaniladigan tortishish kuchiga teng bo'lgan og'irliklarning boshqa tarozi panasiga qo'llaniladigan tortishish kuchiga teng bo'lishini ta'minlash orqali. og'irliklar, biz shu bilan tananing massasini aniqlaymiz.
Yer yaqinidagi ma'lum jismga ta'sir etuvchi tortishish kuchini faqat Yer yuzasiga yaqin ma'lum bir kenglikda doimiy deb hisoblash mumkin. Agar tana ko'tarilsa yoki boshqa kenglikdagi joyga ko'chirilsa, u holda tortishishning tezlashishi va shuning uchun tortishish kuchi o'zgaradi.
Umumjahon tortishish kuchi.
Nyuton birinchi bo'lib Yerga tosh tushishining sababi, Oyning Yer atrofida harakati va Quyosh atrofidagi sayyoralar bir xil ekanligini qat'iy isbotladi. Bu universal tortishish kuchi, Koinotdagi har qanday jismlar o'rtasida harakat qiladi.
Nyuton shunday xulosaga keldi: agar havo qarshiligi bo'lmaganda, baland tog'dan (3.1-rasm) ma'lum tezlikda uloqtirilgan toshning traektoriyasi shunday bo'lishi mumkinki, u hech qachon Yer yuzasiga etib bormaydi. lekin sayyoralar samoviy fazoda o'z orbitalarini tasvirlaganidek uning atrofida harakatlanar edi.
Nyuton bu sababni topdi va uni bitta formula - butun olam tortishish qonuni shaklida aniq ifodalay oldi.
Umumjahon tortishish kuchi barcha jismlarga ularning massasidan qat'iy nazar bir xil tezlanishni berganligi sababli, u ta'sir qiladigan jismning massasiga mutanosib bo'lishi kerak:
“Ogʻirlik kuchi umuman barcha jismlar uchun mavjud boʻlib, ularning har birining massasiga mutanosibdir... barcha sayyoralar bir-biriga tortishadi...” I. Nyuton
Ammo, masalan, Yer Oyga Oyning massasiga mutanosib kuch bilan ta'sir qilgani uchun, Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra, Oy ham xuddi shu kuch bilan Yerga ta'sir qilishi kerak. Bundan tashqari, bu kuch Yerning massasiga mutanosib bo'lishi kerak. Agar tortishish kuchi haqiqatan ham universal bo'lsa, u holda ma'lum bir jism tomonidan boshqa jismning massasiga mutanosib bo'lgan boshqa jismga kuch ta'sir qilishi kerak. Binobarin, universal tortishish kuchi o'zaro ta'sir qiluvchi jismlar massalari ko'paytmasiga mutanosib bo'lishi kerak. Bundan umumjahon tortishish qonunining formulasi kelib chiqadi.
Umumjahon tortishish qonuni:
Ikki jism o'rtasidagi o'zaro tortishish kuchi ushbu jismlarning massalari ko'paytmasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir:
G mutanosiblik omili deyiladi tortishish doimiysi.
Gravitatsiya konstantasi har biri 1 kg og'irlikdagi ikkita moddiy nuqta orasidagi tortishish kuchiga son jihatdan teng, agar ular orasidagi masofa 1 m bo'lsa.Haqiqatan ham, massalari m 1 = m 2 = 1 kg va masofa r = 1 m bo'lsa, biz G = F ni oling (raqamli).
Shuni yodda tutish kerakki, universal tortishish qonuni (3.4) universal qonun sifatida moddiy nuqtalar uchun amal qiladi. Bunday holda, tortishish o'zaro ta'sir kuchlari ushbu nuqtalarni bog'laydigan chiziq bo'ylab yo'naltiriladi (3.2-rasm, a).
Ko'p shaklga ega bo'lgan bir jinsli jismlar (ularni moddiy nuqtalar deb hisoblash mumkin bo'lmasa ham, 3.2-rasm, b) formula (3.4) bilan aniqlangan kuch bilan ham o'zaro ta'sir qilishini ko'rsatish mumkin. Bunday holda, r - to'plarning markazlari orasidagi masofa. O'zaro tortishish kuchlari to'plarning markazlaridan o'tadigan to'g'ri chiziqda yotadi. Bunday kuchlar deyiladi markaziy. Biz odatda Yerga tushadi deb hisoblaydigan jismlarning o'lchamlari Yer radiusidan (R ≈ 6400 km) ancha kichikroq.
Bunday jismlarni shakli qanday bo'lishidan qat'iy nazar, moddiy nuqtalar deb hisoblash mumkin va r - berilgan jismdan Yerning markazigacha bo'lgan masofa ekanligini yodda tutgan holda (3.4) qonunidan foydalanib, ularni Yerga tortish kuchini aniqlash mumkin.
Yerga tashlangan tosh tortishish ta'sirida to'g'ri yo'ldan chetga chiqadi va egri traektoriyani tasvirlab, nihoyat Yerga tushadi. Agar siz uni kattaroq tezlikda tashlasangiz, u yanada tushadi." I. Nyuton
Gravitatsion doimiylikni aniqlash.
Endi tortishish konstantasini qanday topish mumkinligini bilib olaylik. Avvalo, G ning o'ziga xos nomi borligiga e'tibor bering. Buning sababi, butun dunyo tortishish qonuniga kiritilgan barcha miqdorlarning birliklari (va shunga mos ravishda nomlari) avvalroq o'rnatilgan. Gravitatsiya qonuni ma'lum miqdorlar o'rtasida ma'lum birlik nomlari bilan yangi aloqani beradi. Shuning uchun koeffitsient nomli miqdor bo'lib chiqadi. Umumjahon tortishish qonuni formulasidan foydalanib, SIda tortishish doimiysi birligining nomini topish oson: N m 2 / kg 2 = m 3 / (kg s 2).
G ni miqdoriy aniqlash uchun butun olam tortishish qonuniga kiruvchi barcha miqdorlarni: ham massalarni, ham kuchlarni, ham jismlar orasidagi masofani mustaqil aniqlash kerak.
Qiyinchilik shundaki, kichik massali jismlar orasidagi tortishish kuchlari juda kichikdir. Aynan shuning uchun biz tanamizning atrofdagi jismlarga tortilishini va jismlarning bir-biriga tortilishini sezmaymiz, garchi tortishish kuchlari tabiatdagi barcha kuchlar ichida eng universali. Massalari 60 kg bo'lgan ikki kishi bir-biridan 1 m masofada atigi 10 -9 N kuch bilan tortiladi. Shuning uchun tortishish doimiyligini o'lchash uchun juda nozik tajribalar kerak bo'ladi.
Gravitatsion doimiylikni birinchi marta ingliz fizigi G.Kavendish 1798 yilda buralish balansi deb nomlangan asbob yordamida o‘lchagan. Burilish balansining diagrammasi 3.3-rasmda ko'rsatilgan. Yupqa elastik ipdan uchida ikkita bir xil og'irlikdagi engil rokchi osilgan. Yaqin atrofda ikkita og'ir to'p o'rnatilgan. Og'irliklar va harakatsiz sharlar o'rtasida tortishish kuchlari ta'sir qiladi. Ushbu kuchlarning ta'siri ostida rokchi ipni burish va burish natijasida hosil bo'lgan elastik kuch tortishish kuchiga teng bo'lguncha ishlaydi. Burilish burchagi bilan siz tortishish kuchini aniqlashingiz mumkin. Buning uchun siz faqat ipning elastik xususiyatlarini bilishingiz kerak. Jismlarning massalari ma'lum va o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning markazlari orasidagi masofani bevosita o'lchash mumkin.
Ushbu tajribalardan tortishish doimiysi uchun quyidagi qiymat olingan:
G = 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2.
Faqat katta massali jismlar o'zaro ta'sirlashganda (yoki hech bo'lmaganda jismlardan birining massasi juda katta bo'lsa) tortishish kuchi katta qiymatga etadi. Masalan, Yer va Oy bir-biriga F ≈ 2 10 20 N kuch bilan tortiladi.
Jismlarning erkin tushishi tezlanishining geografik kenglikka bog'liqligi.
Jismning joylashgan nuqtasi ekvatordan qutblarga harakat qilganda tortishish tezlashuvining kuchayishi sabablaridan biri shundaki, globus qutblarda bir oz tekislangan va Yer markazidan uning yuzasigacha bo'lgan masofa. qutblar ekvatorga qaraganda kamroq. Yana bir sabab - Yerning aylanishi.
Inertial va tortishish massalarining tengligi.
Gravitatsion kuchlarning eng ajoyib xususiyati shundaki, ular massasidan qat'iy nazar barcha jismlarga bir xil tezlanish beradi. Oddiy charm to'p va ikki funtlik og'irlik bilan zarbasini bir xil tezlashtiradigan futbolchi haqida nima deysiz? Bu mumkin emasligini hamma aytadi. Ammo Yer xuddi shunday "g'ayrioddiy futbolchi" dir, uning yagona farqi shundaki, uning tanaga ta'siri qisqa muddatli zarba xarakteriga ega emas, balki milliardlab yillar davomida doimiy ravishda davom etadi.
Nyuton nazariyasida massa tortishish maydonining manbai hisoblanadi. Biz Yerning tortishish maydonidamiz. Shu bilan birga, biz tortishish maydonining manbalari hammiz, ammo bizning massamiz Yer massasidan sezilarli darajada kam bo'lganligi sababli, bizning maydonimiz ancha zaif va atrofdagi narsalar unga reaksiyaga kirishmaydi.
Gravitatsion kuchlarning favqulodda xususiyati, yuqorida aytib o'tganimizdek, bu kuchlarning ikkala o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning massalariga proportsional ekanligi bilan izohlanadi. Nyutonning ikkinchi qonuniga kiritilgan jismning massasi tananing inertial xususiyatlarini, ya'ni ma'lum bir kuch ta'sirida ma'lum bir tezlanishga ega bo'lish qobiliyatini belgilaydi. Bu inert massa m va.
Ko'rinib turibdiki, bu jismlarning bir-birini jalb qilish qobiliyatiga qanday aloqasi bo'lishi mumkin? Jismlarning bir-birini tortish qobiliyatini belgilovchi massa tortishish massasi m r.
Nyuton mexanikasidan inertial va tortishish massalari bir xil, ya'ni, umuman olganda, kelib chiqmaydi.
m va = m r. (3.5)
Tenglik (3.5) tajribaning bevosita natijasidir. Bu shuni anglatadiki, biz tananing massasi haqida uning inertial va tortishish xususiyatlarining miqdoriy o'lchovi sifatida oddiygina gapirishimiz mumkin.
Faqat eng sirli emas tabiat kuchlari, lekin ayni paytda eng kuchli.
Inson taraqqiyot yo'lida
Tarixiy jihatdan shunday bo'ldi Inson oldinga siljiganida taraqqiyot yo'llari tabiatning tobora kuchayib borayotgan kuchlarini o'zlashtirdi. U mushtiga qisilgan tayoq va o'zining jismoniy kuchidan boshqa hech narsasi bo'lmaganida boshladi.
Ammo u dono edi va hayvonlarning jismoniy kuchini o'z xizmatiga olib, ularni xonaki qildi. Ot yugurishini tezlashtirdi, tuya sahroni o‘tkinchi qildi, fil botqoq o‘rmonni. Ammo eng kuchli hayvonlarning ham jismoniy kuchi tabiat kuchlari bilan solishtirganda beqiyosdir.
Odam birinchi bo'lib olov elementini o'ziga bo'ysundirdi, lekin faqat uning eng zaiflashtirilgan versiyalarida. Dastlab - ko'p asrlar davomida - u yoqilg'i sifatida faqat yog'ochdan foydalangan - juda kam energiyali yoqilg'i turi. Biroz vaqt o'tgach, u shamol energiyasidan foydalanish uchun ushbu energiya manbasidan foydalanishni o'rgandi, odam yelkanning oq qanotini havoga ko'tardi - va engil kema to'lqinlar bo'ylab qush kabi uchib ketdi.
To'lqinlarda yelkanli qayiq
U shamol tegirmonining qanotlarini shamolning shamoliga ta'sir qildi - tegirmon toshlarining og'ir toshlari aylana boshladi, tegirmonlarning zararkunandalari xirillay boshladi. Ammo havo oqimlarining energiyasi to'planishdan uzoq ekanligi hammaga ayon. Qolaversa, yelkan ham, shamol tegirmoni ham shamol zarbidan qo‘rqardi: bo‘ron yelkanlarni yirtib, kemalarni cho‘ktirdi, bo‘ron qanotlarini sindirib, tegirmonlarni ag‘darib yubordi.
Hatto keyinroq ham inson oqar suvni zabt eta boshladi. G'ildirak nafaqat suv energiyasini aylanma harakatga aylantirishga qodir qurilmalarning eng ibtidoiysi, balki har xil turlarga nisbatan eng kam quvvatli hisoblanadi.
Inson taraqqiyot zinapoyasi bo'ylab doimo oldinga yurdi va ko'proq kuchga muhtoj edi.
U yangi turdagi yoqilg'idan foydalanishni boshladi - allaqachon ko'mir yoqishga o'tish bir kilogramm yoqilg'ining energiya intensivligini 2500 kkaldan 7000 kkalgacha - deyarli uch baravar oshirdi. Keyin neft va gaz vaqti keldi. Har bir kilogramm qazib olinadigan yoqilg'ining energiya tarkibi yana bir yarim-ikki baravar oshdi.
Bug 'dvigatellari bug' turbinalarini almashtirdi; tegirmon g'ildiraklari gidravlik turbinalar bilan almashtirildi. Keyin u qo'lini bo'linuvchi uran atomiga uzatdi. Biroq, energiyaning yangi turidan birinchi marta foydalanish fojiali oqibatlarga olib keldi - 1945 yilda Xirosimadagi yadroviy yong'in bir necha daqiqada 70 ming inson qalbini yoqib yubordi.
1954 yilda dunyodagi birinchi sovet atom elektr stansiyasi ishga tushdi va uran quvvatini elektr tokining yorqin kuchiga aylantirdi. Va shuni ta'kidlash kerakki, bir kilogramm uran bir kilogramm eng yaxshi neftdan ikki million marta ko'proq energiyani o'z ichiga oladi.
Bu mutlaqo yangi olov edi, uni jismoniy deb atash mumkin edi, chunki fiziklar bunday ajoyib energiyaning paydo bo'lishiga olib keladigan jarayonlarni o'rganishgan.
Uran yagona yadro yoqilg'isi emas. Yana kuchli yoqilg'i turi allaqachon qo'llanilmoqda - vodorod izotoplari.
Afsuski, inson haligacha vodorod-geliy yadro olovini o'ziga bo'ysundira olmadi. U vodorod bombasidagi reaktsiyani uran portlashi bilan yondirib, bir lahzada yonib turgan olovni qanday yoqishni biladi. Ammo olimlar, shuningdek, vodorod izotoplari yadrolarining geliy yadrolariga qo'shilishi natijasida elektr tokini hosil qiladigan vodorod reaktorining tobora yaqinlashayotganini ko'rishmoqda.
Shunga qaramay, har bir kilogramm yoqilg'idan odam olishi mumkin bo'lgan energiya miqdori deyarli o'n barobar ortadi. Ammo bu qadam insoniyatning tabiat kuchlari ustidan hukmronligining kelgusi tarixidagi oxirgisi bo'ladimi?
Yo'q! Oldinda energiyaning tortishish shaklini o'zlashtirish. U tabiatan hatto vodorod-geliy sintezi energiyasidan ham ko'proq ehtiyotkorlik bilan qadoqlangan. Bugungi kunda bu inson hatto tasavvur qiladigan energiyaning eng konsentrlangan shaklidir.
U erda ilm-fanning eng yuqori darajasidan boshqa hech narsa hali ko'rinmaydi. Garchi biz ishonch bilan aytishimiz mumkinki, elektr stantsiyalari odamlar uchun ishlaydi, tortishish energiyasini elektr tokiga aylantiradi (va, ehtimol, reaktiv dvigatelning ko'krak qafasidan chiqadigan gaz oqimiga yoki hamma joyda kremniy va kislorod atomlarining rejalashtirilgan o'zgarishiga). o'ta nodir metallarning atomlariga), Biz bunday elektr stantsiyasining (raketa dvigateli, fizik reaktor) tafsilotlari haqida hali hech narsa deya olmaymiz.
Galaktikalarning paydo bo'lishida universal tortishish kuchi
Umumjahon tortishish kuchi galaktikalarning paydo bo'lishining asosidir akademik V.A.Ambartsumyan ishonch hosil qilganidek, yulduzdan oldingi materiyadan. U tug'ilish paytida berilgan yulduz yoqilg'isini ishlatib, vaqtini yoqib yuborgan yulduzlarni o'chiradi.
Atrofingizga qarang: Yerdagi hamma narsa asosan shu kuch tomonidan boshqariladi.
Aynan shu narsa sayyoramizning qatlamli tuzilishini - litosfera, gidrosfera va atmosferaning almashinishini belgilaydi. Aynan u havo gazlarining qalin qatlamini ushlab turadi, uning tubida va shu tufayli biz hammamiz mavjudmiz.
Agar tortishish kuchi bo'lmasa, Yer darhol Quyosh atrofidagi orbitasidan chiqib ketadi va yer sharining o'zi markazdan qochma kuchlar tomonidan parchalanib ketadi. U yoki bu darajada universal tortishish kuchiga bog'liq bo'lmagan narsani topish qiyin.
Albatta, qadimgi faylasuflar, juda kuzatuvchan odamlar, yuqoriga tashlangan tosh har doim qaytib kelishini sezmay qolar edilar. Miloddan avvalgi 4-asrda Platon buni Koinotning barcha moddalari shunga o'xshash moddalarning ko'pchiligi to'plangan joyga moyil bo'lishi bilan izohlagan: tashlangan tosh erga tushadi yoki tubiga tushadi, to'kilgan suv eng yaqin hovuzga yoki hovuzga oqib tushadi. daryo dengizga yo'l oladi, olov tutuni o'zining qarindosh bulutlari tomon yuguradi.
Aflotunning shogirdi Aristotel barcha jismlarning og'irlik va yengillikning o'ziga xos xususiyatlariga ega ekanligini aniqlab berdi. Og'ir jismlar - toshlar, metallar - Olamning markaziga, engil jismlar - olov, tutun, bug'lar - chekkaga shoshilishadi. Umumjahon tortishish kuchi bilan bog'liq ba'zi hodisalarni tushuntiruvchi bu gipoteza 2 ming yildan ortiq vaqtdan beri mavjud.
Umumjahon tortishish kuchi haqida olimlar
Ehtimol, birinchi bo'lib savol tug'diradi universal tortishish kuchi haqiqatan ham ilmiy jihatdan, Uyg'onish davri dahosi - Leonardo da Vinchi bor edi. Leonardo tortishish faqat Yerga xos emasligini, tortishish markazlari ko'p ekanligini e'lon qildi. Va u tortishish kuchi tortishish markazigacha bo'lgan masofaga bog'liq degan fikrni ham ifoda etdi.
Kopernik, Galiley, Kepler, Robert Gukning asarlari butun dunyo tortishish qonuni g'oyasini tobora yaqinlashtirdi, ammo yakuniy shakllantirishda bu qonun abadiy Isaak Nyuton nomi bilan bog'liq.
Isaak Nyuton universal tortishish kuchi haqida
1643 yil 4 yanvarda tug'ilgan. U Kembrij universitetini tamomlagan, bakalavr, keyin fan magistri bo'lgan.
Isaak Nyuton Undan keyingi barcha narsa ilmiy ishlarning cheksiz boyligidir. Ammo uning asosiy ishi 1687 yilda nashr etilgan va odatda oddiygina "Principles" deb ataladigan "Tabiiy falsafaning matematik asoslari". Ularda buyuklik shakllangan. Ehtimol, hamma uni o'rta maktabdan eslaydi.
Barcha jismlar bir-birini shu jismlarning massalari ko‘paytmasiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri proportsional va ular orasidagi masofa kvadratiga teskari proportsional kuch bilan tortadi...
Ushbu formulaning ba'zi qoidalari Nyutonning o'tmishdoshlarini oldindan bilishga qodir edi, ammo hech kim unga to'liq erisha olmagan. Yerning tortishish kuchini Oyga, Quyoshni esa butun sayyoralar tizimini kengaytirish uchun bu parchalarni bir butunga yig‘ish Nyuton dahosini talab qildi.
Umumjahon tortishish qonunidan Nyuton ilgari Kepler tomonidan kashf etilgan sayyoralar harakatining barcha qonunlarini chiqardi. Ular shunchaki uning oqibatlari bo'lib chiqdi. Bundan tashqari, Nyuton nafaqat Kepler qonunlari, balki bu qonunlardan (uch yoki undan ortiq jismlar dunyosida) og'ishlar ham universal tortishishning oqibati ekanligini ko'rsatdi... Bu fanning buyuk g'alabasi edi.
Olamlarni harakatga keltiruvchi tabiatning asosiy kuchi nihoyat kashf etilgan va matematik tarzda tasvirlangandek tuyuldi, bu havo molekulalarini, olma va Quyoshni boshqaradigan kuchdir. Nyutonning qadami ulkan, beqiyos ulkan edi.
Buyuk olim, fransuz yozuvchisi, Volter taxallusi bilan dunyoga mashhur Fransua Mari Arue asarlarining ilk ommabopchisi Nyuton tushayotgan olmaga qaraganida birdaniga uning nomi bilan atalgan qonun borligini anglab yetganini aytdi.
Nyutonning o'zi hech qachon bu olma haqida gapirmagan. Va bu go'zal afsonani rad etish uchun bugun vaqtni behuda sarflashning hojati yo'q. Va, aftidan, Nyuton tabiatning buyuk kuchini mantiqiy fikrlash orqali anglab yetgan. Ehtimol, bu "Boshlanishlar" ning tegishli bobiga kiritilgan.
Umumjahon tortishish kuchi yadroning parvoziga ta'sir qiladi
Aytaylik, juda baland tog'da, uning tepasi endi atmosferada qolmagan, biz ulkan artilleriya qismini o'rnatdik. Uning bochkasi globus yuzasiga qat'iy parallel ravishda joylashtirilgan va otilgan. Arkni tasvirlab, yadrosi Yerga tushadi.
Biz zaryadni oshiramiz, porox sifatini yaxshilaymiz va u yoki bu tarzda keyingi o'qdan keyin to'pni yuqori tezlikda harakatlanishiga majbur qilamiz. Yadro tomonidan tasvirlangan yoy tekisroq bo'ladi. Yadro tog'imiz etagidan ancha uzoqroqqa tushadi.
Biz ham zaryadni oshiramiz va otamiz. Yadro shunday tekis traektoriya bo'ylab uchadiki, u yer shari yuzasiga parallel ravishda tushadi. Yadro endi Yerga tusha olmaydi: u pasaygan tezlikda Yer uning ostidan qochadi. Va sayyoramiz atrofidagi halqani tasvirlab, yadro jo'nash nuqtasiga qaytadi.
Ayni paytda qurolni olib tashlash mumkin. Axir, yadroning butun dunyo bo'ylab parvozi bir soatdan ko'proq vaqtni oladi. Va keyin yadro tezda tog' tepasidan uchib o'tadi va Yer atrofida yangi parvozga yo'l oladi. Agar biz kelishib olganimizdek, yadro hech qanday havo qarshiligini boshdan kechirmasa, u hech qachon yiqila olmaydi.
Buning uchun yadro tezligi sekundiga 8 km ga yaqin bo'lishi kerak. Agar yadroning parvoz tezligini oshirsak nima bo'ladi? U birinchi navbatda er yuzasining egri chizig'idan tekisroq yoy bo'ylab uchadi va Yerdan uzoqlasha boshlaydi. Shu bilan birga, Yerning tortishish kuchi ta'sirida uning tezligi pasayadi.
Va nihoyat, aylanib, u Yerga qaytib tusha boshlaydi, lekin uning yonidan uchib o'tadi va aylana emas, balki ellipsni yopadi. Yadro Yer atrofida xuddi Yer Quyosh atrofida harakat qilgandek, ya'ni sayyoramizning markazi joylashgan markazlardan birida joylashgan ellips bo'ylab harakatlanadi.
Agar siz yadroning dastlabki tezligini yanada oshirsangiz, ellips yanada cho'zilib ketadi. Ushbu ellipsni yadro oy orbitasiga yoki undan ham uzoqroqqa etib borishi uchun cho'zish mumkin. Ammo bu yadroning dastlabki tezligi 11,2 km/sekunddan oshguncha u Yerning sun`iy yo'ldoshi bo'lib qoladi.
Otish paytida sekundiga 11,2 km dan yuqori tezlikka erishgan yadro parabolik traektoriya bo'ylab Yerdan abadiy uchib ketadi. Agar ellips yopiq egri chiziq bo'lsa, u holda parabola cheksizlikka boradigan ikkita novdaga ega bo'lgan egri chiziqdir. Ellips bo'ylab harakatlanayotganda, u qanchalik cho'zilgan bo'lmasin, biz muqarrar ravishda boshlang'ich nuqtaga qaytamiz. Parabola bo'ylab harakatlansak, biz hech qachon boshlang'ich nuqtaga qaytmaymiz.
Ammo bu tezlikda Yerni tark etgan yadro hali cheksizlikka ucha olmaydi. Quyoshning kuchli tortishish kuchi uning parvoz traektoriyasini egib, uni sayyora traektoriyasi kabi o'z atrofida yopadi. Yadro bizning sayyoralar oilamizdagi mustaqil kichik sayyora bo'lgan Yerning singlisiga aylanadi.
Yadroni sayyoralar tizimidan tashqariga yo'naltirish, quyosh tortishish kuchini engish uchun unga 16,7 km / sek dan ortiq tezlikni berish va uni shunday yo'naltirish kerakki, bu tezlikka Yerning o'z harakati tezligi qo'shiladi.
Taxminan 8 km / sek tezlik (bu tezlik bizning to'pimiz o't ochadigan tog'ning balandligiga bog'liq) aylanma tezlik deb ataladi, 8 dan 11,2 km / sek gacha tezlik elliptik, 11,2 dan 16,7 km / sek gacha parabolikdir. va bu raqamdan yuqori - ozod qilish tezligida.
Shuni qo'shimcha qilish kerakki, ushbu tezliklarning berilgan qiymatlari faqat Yer uchun amal qiladi. Agar biz Marsda yashaganimizda, aylana tezligi biz uchun ancha oson bo'lar edi - bu atigi 3,6 km / sek, parabolik tezlik esa 5 km / sek dan bir oz yuqori.
Ammo yadroni Yupiterdan koinotga yuborish Yerdan ko'ra ancha qiyinroq bo'lar edi: bu sayyoradagi aylana tezligi 42,2 km/sek, parabolik tezligi esa hattoki 61,8 km/sek!
Quyosh aholisi uchun o'z dunyosini tark etish juda qiyin bo'lar edi (agar, albatta, bunday mavjud bo'lsa). Bu gigantning aylana tezligi 437,6, uzilish tezligi esa 618,8 km/sek bo‘lishi kerak!
Shunday qilib, Nyuton, 17-asr oxirida, aka-uka Montgolfier havo sharining birinchi parvozidan yuz yil oldin, aka-uka Raytlar samolyotining birinchi parvozidan ikki yuz yil oldin va deyarli chorak ming yil oldin. birinchi suyuq yoqilg'i raketalarining parvozi sun'iy yo'ldoshlar va kosmik kemalar uchun osmonga yo'l ko'rsatdi.
Umumjahon tortishish kuchi har bir sohaga xosdir
Yordamida universal tortishish qonuni noma'lum sayyoralar topildi, quyosh tizimining kelib chiqishi haqidagi kosmogonik farazlar yaratildi. Yulduzlarni, sayyoralarni, bog'dagi olmalarni, atmosferadagi gaz molekulalarini boshqaradigan tabiatning asosiy kuchi kashf qilindi va matematik tarzda tavsiflandi.
Ammo biz universal tortishish mexanizmini bilmaymiz. Nyutonning tortishish kuchi tushuntirmaydi, lekin sayyoralar harakatining zamonaviy holatini aniq ifodalaydi.
Biz koinotdagi barcha jismlarning o'zaro ta'siriga nima sabab bo'lganini bilmaymiz. Va Nyutonni bu sabab qiziqtirmagan deb aytish mumkin emas. Ko'p yillar davomida u uning mumkin bo'lgan mexanizmi haqida o'yladi.
Aytgancha, bu haqiqatan ham juda sirli kuch. Yuz millionlab kilometr kosmosda o'zini namoyon qiladigan kuch, birinchi qarashda o'zaro ta'sirni tushuntirish mumkin bo'lgan har qanday moddiy shakllanishlardan mahrum.
Nyuton gipotezalari
VA Nyuton murojaat qilgan gipoteza butun olamni to'ldiradigan ma'lum bir efir mavjudligi haqida. 1675 yilda u Yerni jalb qilishni butun olamni to'ldiradigan efir uzluksiz oqimlarda Yerning markaziga yugurib, bu harakatdagi barcha jismlarni tutib, tortishish kuchini yaratishi bilan izohladi. Xuddi shu efir oqimi Quyosh tomon yuguradi va u bilan birga sayyoralar va kometalarni olib, ularning elliptik traektoriyalarini ta'minlaydi...
Bu juda ishonchli faraz emas edi, garchi u mutlaqo matematik mantiqiy edi. Ammo keyin, 1679 yilda Nyuton tortishish mexanizmini tushuntiruvchi yangi gipotezani yaratdi. Bu safar u efirga sayyoralar yaqinida va ulardan uzoqda turli konsentratsiyalarga ega bo'lish xususiyatini beradi. Sayyora markazidan qanchalik uzoqroq bo'lsa, efir zichroq bo'ladi. Va u barcha moddiy jismlarni zichroq qatlamlaridan kamroq zichroqlarga siqib chiqarish xususiyatiga ega. Va barcha jismlar Yer yuzasiga siqib chiqariladi.
1706 yilda Nyuton efirning mavjudligini keskin rad etdi. 1717 yilda u yana efirni ekstruziya qilish gipotezasiga qaytdi.
Nyutonning ajoyib miyasi buyuk sirni hal qilish uchun kurashdi va uni topa olmadi. Bu yon tomondan bunday o'tkir otishni tushuntiradi. Nyuton aytishni yaxshi ko'rar edi:
Men faraz qilmayman.
Garchi, biz tekshira olganimizdan so'ng, bu mutlaqo to'g'ri bo'lmasa-da, yana bir narsani aniq aytish mumkin: Nyuton shubhasiz narsalarni va beqaror va bahsli gipotezalarni qanday aniq ajratishni bilardi. Va "Prinsiplar" da buyuk qonunning formulasi bor, lekin uning mexanizmini tushuntirishga urinishlar yo'q.
Buyuk fizik bu topishmoqni kelajak odamiga vasiyat qilgan. U 1727 yilda vafot etgan.
Bu kungacha hal qilinmagan.
Nyuton qonunining jismoniy mohiyatini muhokama qilish ikki asr davom etdi. Va, ehtimol, bu munozara qonunning mohiyatiga taalluqli bo'lmaydi, agar u barcha savollarga aniq javob bergan bo'lsa.
Ammo gap shundaki, vaqt o'tishi bilan bu qonun universal emasligi ma'lum bo'ldi. U u yoki bu hodisani tushuntira olmaydigan holatlar mavjud. Keling, misollar keltiraylik.
Seeliger hisoblarida universal tortishish kuchi
Ulardan birinchisi Seeliger paradoksidir. Olamni cheksiz va bir xilda materiya bilan to'ldirilgan deb hisoblab, Zeliger Nyuton qonuniga ko'ra, cheksiz olamning butun cheksiz katta massasi tomonidan qaysidir nuqtada yaratilgan universal tortishish kuchini hisoblashga harakat qildi.
Bu sof matematika nuqtai nazaridan oson ish emas edi. Eng murakkab o'zgarishlarning barcha qiyinchiliklarini yengib o'tib, Seeliger istalgan universal tortishish kuchi koinot radiusi bilan mutanosib ekanligini aniqladi. Va bu radius cheksizlikka teng bo'lganligi sababli, tortishish kuchi cheksiz katta bo'lishi kerak. Biroq, amalda biz buni kuzatmaymiz. Bu shuni anglatadiki, universal tortishish qonuni butun olamga taalluqli emas.
Biroq, paradoks uchun boshqa tushuntirishlar mumkin. Masalan, materiya butun olamni bir xilda to'ldirmaydi, deb taxmin qilishimiz mumkin, lekin uning zichligi asta-sekin kamayadi va nihoyat, juda uzoq joyda hech qanday materiya yo'q. Ammo bunday rasmni tasavvur qilish materiyasiz makonning mavjudligini tan olishni anglatadi, bu umuman absurddir.
Umumjahon tortishish kuchi masofaning kvadratiga qaraganda tezroq zaiflashadi deb taxmin qilishimiz mumkin. Ammo bu Nyuton qonunining ajoyib uyg'unligini shubha ostiga qo'yadi. Yo'q, va bu tushuntirish olimlarni qoniqtirmadi. Paradoks paradoks bo'lib qoldi.
Merkuriyning harakatini kuzatish
Yana bir haqiqat, Nyuton qonuni bilan izohlanmagan butun dunyo tortishish kuchining ta'siri Merkuriy harakatining kuzatuvlari- sayyoraga eng yaqin. Nyuton qonunidan foydalangan holda aniq hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, pergelion - Merkuriy Quyoshga eng yaqin harakatlanadigan ellips nuqtasi - har 100 yilda 531 yoy soniyaga siljishi kerak.
Va astronomlar bu siljish 573 yoy soniyasiga teng ekanligini aniqladilar. Bu ortiqcha - 42 yoy sekundini ham olimlar Nyuton qonunidan kelib chiqadigan formulalar yordamida tushuntirib bera olmadilar.
Seeliger paradoksini, Merkuriy perigeliyasining siljishi va boshqa ko'plab paradoksal hodisalar va tushunarsiz faktlarni tushuntirdi. Albert Eynshteyn, barcha davrlarning eng buyuk fiziklaridan biri bo'lsa ham. Zerikarli kichik narsalar orasida savol bor edi efir shamoli.
Albert Mishelsonning tajribalari
Bu savol tortishish muammosiga bevosita taalluqli emasdek tuyuldi. U optika, yorug'lik bilan bog'liq. Aniqrog'i, uning tezligini aniqlash uchun.
Yorug'lik tezligini birinchi bo'lib Daniyalik astronom aniqlagan Olaf Roemer, Yupiter sun'iy yo'ldoshlarining tutilishini kuzatish. Bu 1675 yilda sodir bo'lgan.
Amerikalik fizik Albert Mishelson 18-asr oxirida u oʻzi yaratgan apparat yordamida yer sharoitida yorugʻlik tezligini bir qator aniqlash ishlarini amalga oshirdi.
1927 yilda u yorug'lik tezligiga 299796 + 4 km / sek qiymat berdi - bu o'sha vaqtlar uchun ajoyib aniqlik edi. Lekin gap boshqa. 1880 yilda u efir shamolini o'rganishga qaror qildi. U nihoyat o'sha efirning mavjudligini aniqlamoqchi bo'ldi, uning mavjudligi ular tortishish o'zaro ta'sirining uzatilishini ham, yorug'lik to'lqinlarining uzatilishini ham tushuntirishga harakat qilishdi.
Mishelson, ehtimol, o'z davrining eng ajoyib eksperimentalisti edi. Uning ajoyib jihozlari bor edi. Va u muvaffaqiyatga deyarli ishonch hosil qildi.
Tajribaning mohiyati
Tajriba shu tarzda mo'ljallangan edi. Yer o'z orbitasida taxminan 30 km/sek tezlikda harakat qiladi. Eter orqali harakatlanadi. Bu shuni anglatadiki, qabul qiluvchining oldida turgan manbadan Yerning harakatiga nisbatan yorug'lik tezligi boshqa tomonda turgan manbadan ko'ra kattaroq bo'lishi kerak. Birinchi holda, efir shamolining tezligi yorug'lik tezligiga qo'shilishi kerak, ikkinchi holda, yorug'lik tezligi shu miqdorga kamayishi kerak.
Albatta, Yerning Quyosh atrofida aylanish tezligi yorug'lik tezligining atigi o'n mingdan bir qismidir. Bunday kichik atamani aniqlash juda qiyin, lekin Mishelsonni aniqlik qiroli deb atashgani bejiz emas. U yorug'lik nurlarining tezligidagi "nozik" farqni qo'lga kiritish uchun aqlli usuldan foydalangan.
U nurni ikkita teng oqimga ajratdi va ularni o'zaro perpendikulyar yo'nalishlarga yo'naltirdi: meridian bo'ylab va parallel bo'ylab. Ko'zgulardan aks etgan nurlar qaytib keldi. Agar parallel bo'ylab harakatlanayotgan nurga efir shamoli ta'sir qilgan bo'lsa, u meridional nurga qo'shilganda, interferentsiya chekkalari paydo bo'ladi va ikkita nurning to'lqinlari fazadan tashqarida bo'ladi.
Biroq, Mishelson uchun ikkala nurning yo'llarini shunchalik aniqlik bilan o'lchash qiyin edi, shunda ular mutlaqo bir xil edi. Shunday qilib, u apparatni hech qanday shovqinlar bo'lmasligi uchun qurdi va keyin uni 90 gradusga aylantirdi.
Meridional nur kenglik bo'ylab va aksincha. Agar eterik shamol bo'lsa, ko'zoynak ostida qora va engil chiziqlar paydo bo'lishi kerak! Ammo ular u erda yo'q edi. Ehtimol, apparatni aylantirganda, olim uni harakatga keltirgan.
Tushda o‘rnatib, ta’minladi. Axir, u ham o'q atrofida aylanishiga qo'shimcha ravishda. Va shuning uchun kunning turli vaqtlarida kenglik nurlari kelayotgan efir shamoliga nisbatan boshqa pozitsiyani egallaydi. Endi, qurilma qat'iy harakatsiz bo'lganda, tajribaning to'g'riligiga ishonch hosil qilish mumkin.
Yana hech qanday shovqin yo'q edi. Tajriba ko'p marta o'tkazildi va Mishelson va u bilan birga o'sha davrning barcha fiziklari hayratda qolishdi. Hech qanday efir shamoli aniqlanmadi! Nur barcha yo'nalishlarda bir xil tezlikda harakat qildi!
Buni hech kim tushuntirib bera olmadi. Mishelson tajribani qayta-qayta takrorladi, uskunani takomillashtirdi va nihoyat, deyarli aql bovar qilmaydigan o'lchov aniqligiga erishdi, bu tajriba muvaffaqiyati uchun zarur bo'lganidan kattaroq. Va yana hech narsa!
Albert Eynshteynning tajribalari
Keyingi katta qadam universal tortishish kuchini bilish qildi Albert Eynshteyn.
Bir marta Albert Eynshteyndan so'rashgan:
Maxsus nisbiylik nazariyasiga qanday erishdingiz? Qanday sharoitlarda ajoyib g'oya sizni hayratda qoldirdi? Olim javob berdi: "Men har doim shunday bo'lishini tasavvur qilardim".
Ehtimol, u ochiqchasiga gapirishni istamagandir, ehtimol u bezovta qiluvchi suhbatdoshidan xalos bo'lishni xohladi. Ammo Eynshteyn tomonidan kashf etilgan vaqt, makon va tezlik o'rtasidagi bog'liqlik tushunchasi tug'ma ekanligini tasavvur qilish qiyin.
Yo'q, albatta, avvaliga chaqmoqdek yorqin taxmin paydo bo'ldi. Keyin uning rivojlanishi boshlandi. Yo'q, ma'lum bo'lgan hodisalar bilan hech qanday qarama-qarshilik yo'q. Va keyin fizika jurnalida chop etilgan formulalar bilan to'ldirilgan besh sahifa paydo bo'ldi. Fizikada yangi davrni ochgan sahifalar.
Kosmosda uchayotgan yulduz kemasini tasavvur qiling. Sizni darhol ogohlantiramiz: yulduz kemasi juda noyob, siz ilmiy fantastika hikoyalarida hech qachon o'qimagan. Uning uzunligi 300 ming kilometr, tezligi esa, aytaylik, 240 ming km/sek. Va bu kosmik kema kosmosdagi oraliq platformalardan birining yonidan to'xtamasdan uchib o'tadi. To'liq tezlikda.
Uning yo'lovchilaridan biri yulduz kemasi palubasida soat bilan turibdi. Va siz va men, o'quvchi, platformada turibmiz - uning uzunligi yulduz kemasining o'lchamiga mos kelishi kerak, ya'ni 300 ming kilometr, chunki aks holda u unga qo'na olmaydi. Va bizning qo'limizda soat ham bor.
Biz e'tibor qilamiz: o'sha paytda, kosmik kemaning burni platformamizning orqa chetiga etib kelganida, uning ustida chiroq yonib, uni o'rab turgan bo'shliqni yoritib yubordi. Bir soniya o'tgach, yorug'lik nurlari platformamizning old chetiga etib keldi. Biz bunga shubha qilmaymiz, chunki biz yorug'lik tezligini bilamiz va soat bo'yicha mos keladigan momentni aniq aniqlashga muvaffaq bo'ldik. Va yulduz kemasida ...
Ammo yulduz kemasi ham yorug'lik nuri tomon uchib borardi. Va biz aniq ko'rdikki, yorug'lik platformaning o'rtasiga yaqin joyda turgan paytda uning orqa qismini yoritgan. Biz yorug'lik nuri kemaning kamondan orqa tomoniga qadar 300 ming kilometr masofani bosib o'tmaganini aniq ko'rdik.
Ammo yulduz kemasidagi yo'lovchilar boshqa narsaga aminlar. Ularning nurlari 300 ming kilometrlik kamondan orqa tomongacha bo'lgan butun masofani bosib o'tganiga ishonchlari komil. Axir, u bunga butun bir soniya sarfladi. Ular buni o'z soatlarida ham aniq aniqladilar. Qanday qilib boshqacha bo'lishi mumkin: axir, yorug'lik tezligi manba tezligiga bog'liq emas...
Qanaqasiga? Biz statsionar platformadan bitta narsani ko'ramiz, ular esa yulduz kemasi kemasida boshqa narsani ko'rishadimi? Nima gap?
Eynshteynning nisbiylik nazariyasi
Buni darhol ta'kidlash kerak: Eynshteynning nisbiylik nazariyasi bir qarashda, bu dunyo tuzilishi haqidagi bizning o'rnatilgan tushunchamizga mutlaqo ziddir. Aytishimiz mumkinki, u ham sog'lom fikrga ziddir, chunki biz uni ifodalashga odatlanganmiz. Bu fan tarixida bir necha marta sodir bo'lgan.
Ammo Yerning sharsimon shaklining kashf etilishi ham sog'lom fikrga zid edi. Qanday qilib odamlar qarama-qarshi tomonda yashab, tubsizlikka tushib qolmaydi?
Biz uchun Yerning sharsimonligi shubhasiz haqiqatdir va sog'lom fikr nuqtai nazaridan, boshqa har qanday taxmin ma'nosiz va vahshiydir. Ammo o'z vaqtingizdan orqaga qayting, bu g'oyaning birinchi ko'rinishini tasavvur qiling va uni qabul qilish qanchalik qiyin bo'lishi aniq bo'ladi.
Xo'sh, Yer harakatsiz emas, balki o'z traektoriyasi bo'ylab to'p o'qidan o'nlab marta tezroq uchishini tan olish osonroq bo'larmidi?
Bularning barchasi sog'lom fikrning muvaffaqiyatsizliklari edi. Shuning uchun zamonaviy fiziklar hech qachon unga murojaat qilmaydi.
Endi nisbiylikning maxsus nazariyasiga qaytaylik. Dunyo bu haqda birinchi marta 1905 yilda kam ma'lum bo'lgan Albert Eynshteyn tomonidan imzolangan maqoladan bilib oldi. Va o'sha paytda u atigi 26 yoshda edi.
Eynshteyn ushbu paradoksdan juda oddiy va mantiqiy taxmin qildi: platformadagi kuzatuvchi nuqtai nazaridan, harakatlanuvchi vagonda sizning qo'l soatingiz bilan o'lchanganidan kamroq vaqt o'tdi. Vagonda vaqt o'tishi statsionar platformadagi vaqtga nisbatan sekinlashdi.
Mutlaqo hayratlanarli narsalar mantiqan bu taxmindan kelib chiqdi. Ma’lum bo‘lishicha, tramvayda ishga ketayotgan odam xuddi shu yo‘ldan yurgan piyodaga qaraganda, tezlik tufayli nafaqat vaqtni tejaydi, balki uning uchun ham sekinroq ketadi.
Biroq, bu tarzda abadiy yoshlikni saqlab qolishga urinmang: agar siz vagon haydovchisi bo'lsangiz va hayotingizning uchdan bir qismini tramvayda o'tkazsangiz ham, 30 yil ichida siz soniyaning milliondan biridan ko'prog'iga ega bo'lasiz. Vaqt o'tishi bilan daromad sezilarli bo'lishi uchun siz yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda harakat qilishingiz kerak.
Ma'lum bo'lishicha, jismlar tezligining oshishi ularning massasida aks etadi. Jismning tezligi yorug'lik tezligiga qanchalik yaqin bo'lsa, uning massasi shunchalik katta bo'ladi. Jismning tezligi yorug'lik tezligiga teng bo'lsa, uning massasi cheksizlikka teng bo'ladi, ya'ni u Yer, Quyosh, Galaktika, butun Koinotimiz massasidan kattaroqdir ... Bu massa oddiy tosh toshga jamlangan bo'lib, uni tezlashtirish
Sveta!
Bu hech qanday moddiy jismga yorug'lik tezligiga teng tezlikni rivojlantirishga imkon bermaydigan cheklovni qo'yadi. Axir, massa o'sishi bilan uni tezlashtirish qiyinroq bo'ladi. Va cheksiz massani hech qanday kuch bilan joyidan siljitib bo'lmaydi.
Biroq, tabiat zarralarning butun sinfi uchun ushbu qonundan juda muhim istisno qildi. Masalan, fotonlar uchun. Ular yorug'lik tezligida harakat qilishlari mumkin. Aniqroq aytganda, ular boshqa tezlikda harakatlana olmaydi. Harakatsiz fotonni tasavvur qilib bo'lmaydi.
Harakatsiz holatda uning massasi yo'q. Neytrinolar ham dam olish massasiga ega emaslar va ular yorug'likdan o'tib ketmasdan yoki uning orqasida tushmasdan, bizning koinotimizda mumkin bo'lgan maksimal tezlikda kosmosda abadiy nazoratsiz parvozga mahkum etiladi.
Biz sanab o'tgan maxsus nisbiylik nazariyasi oqibatlarining har biri hayratlanarli va paradoksal emasmi? Va har biri, albatta, "sog'lom fikr" ga ziddir!
Ammo qiziq narsa shundaki, ularning o'ziga xos shaklida emas, balki keng falsafiy pozitsiya sifatida bu ajoyib oqibatlarning barchasi dialektik materializm asoschilari tomonidan bashorat qilingan. Bu natijalar nimani ko'rsatadi? Harakatlanuvchi jismning energiya va massani, massa va tezlikni, tezlik va vaqtni, tezligi va uzunligini o'zaro bog'laydigan aloqalar haqida ...
Eynshteynning tsement kabi o'zaro bog'liqlikni kashf etishi (batafsilroq:), armatura yoki poydevor toshlarini bir-biriga bog'lash, ilgari bir-biridan mustaqil bo'lib tuyulgan narsa va hodisalarni birlashtirdi va fan tarixida birinchi marta poydevor yaratdi. , uyg'un bino qurish mumkin tuyuldi. Ushbu bino bizning koinotimiz qanday ishlashi haqidagi g'oyadir.
Ammo birinchi navbatda, Albert Eynshteyn tomonidan yaratilgan umumiy nisbiylik nazariyasi haqida kamida bir necha so'z.
Albert Eynshteyn Bu nom - umumiy nisbiylik nazariyasi - muhokama qilinadigan nazariyaning mazmuniga to'liq mos kelmaydi. U makon va materiya o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni o'rnatadi. Ko'rinib turibdiki, uni chaqirish to'g'riroq bo'ladi fazo-vaqt nazariyasi, yoki tortishish nazariyasi.
Ammo bu nom Eynshteyn nazariyasi bilan shunchalik chambarchas bog'liq bo'lib qoldiki, hatto uni almashtirish masalasini ko'tarish ham ko'plab olimlar uchun nomaqbul bo'lib tuyuladi.
Umumiy nisbiylik nazariyasi materiya va uni o'z ichiga olgan vaqt va makon o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni o'rnatdi. Ma'lum bo'lishicha, fazo va vaqtni nafaqat materiyadan alohida mavjud deb tasavvur qilib bo'lmaydi, balki ularning xossalari ham ularni to'ldiruvchi materiyaga bog'liq.
Fikrlash uchun boshlang'ich nuqta
Shuning uchun biz faqat ko'rsata olamiz boshlang'ich nuqtasi va ba'zi muhim xulosalar keltiring.
Kosmik sayohatning boshida kutilmagan falokat kosmosda uchayotgan odamlarning kutubxonasi, kino kolleksiyasi va boshqa aqli va xotirasi omborlarini vayron qildi. Va ona sayyoramizning tabiati asrlar o'zgarishida unutildi. Hatto universal tortishish qonuni ham unutiladi, chunki raketa deyarli sezilmaydigan galaktikalararo fazoda uchadi.
Biroq, kema dvigatellari ajoyib ishlaydi va batareyalardagi energiya ta'minoti amalda cheksizdir. Ko'pincha kema inertsiya bilan harakat qiladi va uning aholisi vaznsizlikka o'rganib qolgan. Ammo ba'zida ular dvigatellarni yoqadi va kema harakatini sekinlashtiradi yoki tezlashtiradi. Reaktiv nozullar rangsiz alanga bilan bo'shliqqa yonib ketganda va kema tez sur'atlar bilan harakatlansa, aholi tanalari og'irlashib borayotganini his qiladilar, ular kema atrofida yurishga majbur bo'lishadi va koridorlar bo'ylab uchmaydilar.
Hozir esa parvoz yakunlanish arafasida. Kema yulduzlardan biriga uchadi va eng mos sayyora orbitasiga tushadi. Kosmik kemalar tashqariga chiqishadi, yangi ko'katlar bilan qoplangan tuproqda yurishadi, kema tez sur'atlar bilan harakatlanayotgan paytdan beri tanish bo'lgan bir xil og'irlik tuyg'usini doimo boshdan kechiradilar.
Ammo sayyora bir tekis harakatlanadi. U 9,8 m/sek2 doimiy tezlanish bilan ularga qarab ucha olmaydi! Va ular tortishish maydoni (tortishish kuchi) va tezlanish bir xil ta'sir ko'rsatadigan va ehtimol umumiy xususiyatga ega bo'lgan birinchi taxminga ega.
Bizning zamondoshlarimizdan hech biri bunday uzoq parvozda bo'lmagan, lekin ko'pchilik o'z tanasining "og'irligi" va "yorug'ligi" fenomenini his qilgan. Hatto oddiy lift ham tezlashtirilgan tezlikda harakatlansa, bu tuyg'uni yaratadi. Pastga tushayotganda siz to'satdan vazn yo'qotishni his qilasiz, ko'tarilayotganda, aksincha, pol odatdagidan ko'ra ko'proq kuch bilan oyoqlaringizni bosadi.
Ammo bir tuyg'u hech narsani isbotlamaydi. Axir, hislar bizni Quyoshning harakatsiz Yer atrofida osmon bo'ylab harakatlanishiga, barcha yulduzlar va sayyoralar bizdan bir xil masofada, osmonda va hokazo ekanligiga ishontirishga harakat qiladi.
Olimlar sensatsiyalarni eksperimental sinovdan o'tkazishdi. Nyuton bu ikki hodisaning g'alati o'ziga xosligi haqida ham o'ylagan. U ularga raqamli xarakteristikalar berishga harakat qildi. Gravitatsiyani o'lchab, u ularning qiymatlari har doim bir-biriga teng ekanligiga amin bo'ldi.
U tajriba zavodining mayatniklarini barcha turdagi materiallardan yasadi: kumush, qo'rg'oshin, shisha, tuz, yog'och, suv, oltin, qum, bug'doy. Natija bir xil bo'ldi.
Ekvivalentlik printsipi Biz aytayotgan nisbiylik nazariyasi umumiy nisbiylik nazariyasi asosida yotadi, garchi nazariyaning zamonaviy talqini endi bu tamoyilga muhtoj emas. Ushbu tamoyildan kelib chiqadigan matematik xulosalarni o'tkazib yuborgan holda, keling, umumiy nisbiylik nazariyasining ba'zi natijalariga to'g'ridan-to'g'ri o'taylik.
Katta materiya massalarining mavjudligi atrofdagi makonga katta ta'sir qiladi. Bu kosmosning heterojenligi sifatida belgilanishi mumkin bo'lgan bunday o'zgarishlarga olib keladi. Bu bir hil bo'lmaganlar o'zlarini jalb qiluvchi jismning yonida topadigan har qanday massaning harakatini boshqaradi.
Odatda ular bu o'xshashlikka murojaat qilishadi. Tuvalni er yuzasiga parallel ravishda ramkaga mahkam cho'zilganini tasavvur qiling. Unga og'ir vazn qo'ying. Bu bizning katta jozibali massamiz bo'ladi. Bu, albatta, tuvalni egib, qandaydir tushkunlikka tushib qoladi. Endi to'pni ushbu tuval bo'ylab aylantiring, shunda uning yo'lining bir qismi tortuvchi massa yonida yotadi. To'pning qanday ishga tushirilganiga qarab, uchta variant mavjud.
- To'p tuvalning egilishi natijasida hosil bo'lgan tushkunlikdan etarlicha uzoqqa uchadi va uning harakatini o'zgartirmaydi.
- To'p tushkunlikka tegadi va uning harakat chiziqlari tortuvchi massa tomon egiladi.
- To'p bu teshikka tushadi, undan chiqa olmaydi va tortishish massasi atrofida bir yoki ikki marta aylanishni amalga oshiradi.
To'g'ri, uchinchi variant yulduz yoki sayyora tomonidan o'zlarining diqqatga sazovor joylariga beparvolik bilan uchib ketayotgan begona jismni ushlashni juda chiroyli tarzda tasvirlaydi.
Va ikkinchi holat - bu mumkin bo'lgan tortishish tezligidan kattaroq tezlikda uchadigan jismning traektoriyasining egilishi! Birinchi holat gravitatsion maydonning amaliy qo'lidan tashqarida uchishga o'xshaydi. Ha, aniq amaliy, chunki nazariy jihatdan tortishish maydoni cheksizdir.
Albatta, bu juda uzoq o'xshashlik, birinchi navbatda, hech kim bizning uch o'lchovli makonimizning burilishini tasavvur qila olmaydi. Ko'pincha ular aytganidek, bu burilish yoki egrilikning jismoniy ma'nosi nima ekanligini hech kim bilmaydi.
Umumiy nisbiylik nazariyasidan kelib chiqadiki, har qanday moddiy jism tortishish maydonida faqat egri chiziqlar bo'ylab harakatlanishi mumkin. Faqat alohida holatlarda, egri chiziq to'g'ri chiziqqa aylanadi.
Nur nuri ham bu qoidaga bo'ysunadi. Axir, u parvozda ma'lum bir massaga ega bo'lgan fotonlardan iborat. Va tortishish maydoni unga xuddi molekula, asteroid yoki sayyora kabi o'z ta'sirini ko'rsatadi.
Yana bir muhim xulosa shuki, tortishish maydoni ham vaqt o‘tishini o‘zgartiradi. Katta tortishish massasi yaqinida, u yaratgan kuchli tortishish maydonida, vaqt o'tishi undan uzoqroqqa qaraganda sekinroq bo'lishi kerak.
Ko'ryapsizmi, umumiy nisbiylik nazariyasi "sog'lom aql" haqidagi g'oyalarimizni yana bir bor ag'darib tashlashi mumkin bo'lgan paradoksal xulosalar bilan to'la!
Gravitatsion qulash
Keling, kosmik xarakterga ega bo'lgan hayratlanarli hodisa - tortishish qulashi (halokatli siqilish) haqida gapiraylik. Bu hodisa materiyaning ulkan to'planishida sodir bo'ladi, bu erda tortishish kuchlari shunday ulkan kattaliklarga etadiki, tabiatda mavjud bo'lgan boshqa hech qanday kuch ularga qarshi tura olmaydi.
Nyutonning mashhur formulasini eslang: tortishish jismlari orasidagi masofaning kvadrati qanchalik kichik bo'lsa, tortishish kuchi shunchalik katta bo'ladi. Shunday qilib, moddiy shakllanish qanchalik zichroq bo'lsa, uning hajmi qanchalik kichik bo'lsa, tortishish kuchlari qanchalik tez kuchayadi, ularning halokatli quchog'i shunchalik muqarrar.
Tabiat materiyaning cheksiz bo'lib tuyulishi bilan kurashadigan ayyor texnika mavjud. Buning uchun u supergigant tortishish kuchlarining ta'sir doirasidagi vaqtning o'tishini to'xtatadi va materiyaning bog'langan massalari g'alati letargik uyquda qotib qolgan koinotimizdan o'chirilganga o'xshaydi.
Kosmosdagi ushbu "qora tuynuklar" ning birinchisi allaqachon kashf etilgan. Sovet olimlari O. X. Guseinov va A. Sh. Novruzovaning taxminiga ko'ra, bu Delta Gemini - bitta ko'rinmas komponentli qo'sh yulduz.
Ko'rinadigan komponent 1,8 quyosh massasiga ega va uning ko'rinmas "hamrohi" hisob-kitoblarga ko'ra ko'rinadiganidan to'rt baravar kattaroq bo'lishi kerak. Ammo uning izlari yo'q: tabiatning eng ajoyib yaratilishi - "qora tuynuk" ni ko'rishning iloji yo'q.
Sovet olimi professor K.P.Stanyukovich, ular aytganidek, "qalam uchida", sof nazariy konstruktsiyalar orqali, "muzlatilgan materiya" zarralari hajmi jihatidan juda xilma-xil bo'lishi mumkinligini ko'rsatdi.
- Uning gigant shakllanishlari kvazarlarga o'xshab, doimiy ravishda bizning Galaktikamizning barcha 100 milliard yulduzlari chiqaradigan energiyani chiqaradi.
- Faqat bir nechta quyosh massasiga teng bo'lgan ancha oddiy bo'laklar mumkin. Ikkala ob'ekt ham oddiy, uxlamaydigan materiyadan paydo bo'lishi mumkin.
- Va massa jihatidan elementar zarrachalar bilan solishtirish mumkin bo'lgan mutlaqo boshqa sinf hosil bo'lishi mumkin.
Ular paydo bo'lishi uchun ularni tashkil etuvchi materiya birinchi navbatda ulkan bosimga duchor bo'lishi va Shvartsshild sferasi chegarasiga - tashqi kuzatuvchi uchun vaqt to'liq to'xtab turadigan sohaga surilishi kerak. Va agar bundan keyin bosim olib tashlangan bo'lsa ham, vaqt to'xtagan zarralar bizning koinotimizdan mustaqil ravishda mavjud bo'lib qoladi.
Plankeonlar
Plankeonlar zarrachalarning mutlaqo maxsus sinfidir. K. P. Stanyukovichning so'zlariga ko'ra, ular juda qiziq xususiyatga ega: ular materiyani millionlab va milliardlab yillar oldin bo'lgani kabi o'zgarmagan holda olib yuradi. Plankeon ichiga nazar tashlasak, biz materiyani olamimiz paydo bo'lgan paytdagidek ko'rishimiz mumkin edi. Nazariy hisob-kitoblarga ko'ra, koinotda taxminan 10 80 plankeon mavjud bo'lib, ular 10 santimetr bo'lgan bir kub fazoda taxminan bitta plankeondir. Aytgancha, Stanyukovich bilan bir vaqtda va (undan mustaqil ravishda) plankeonlar haqidagi gipotezani akademik M.A.Markov ilgari surgan.Faqat Markov ularga boshqacha nom bergan - maksimonlar.
Plankeonlarning maxsus xususiyatlaridan foydalanib, elementar zarralarning ba'zan paradoksal o'zgarishlarini tushuntirishga harakat qilish mumkin. Ma'lumki, ikkita zarracha to'qnashganda hech qachon parchalar hosil bo'lmaydi, balki boshqa elementar zarralar paydo bo'ladi. Bu haqiqatan ham hayratlanarli: oddiy dunyoda vazani sindirish, biz hech qachon butun stakan yoki hatto rozetlarni olmaymiz. Ammo har bir elementar zarrachaning chuqurligida bir yoki bir nechta plankeon, ba'zan esa ko'p plankeon yashiringan bo'lsin.
Zarrachalar to'qnashuvi paytida plankeonning mahkam bog'langan "sumkasi" biroz ochiladi, uning ichiga ba'zi zarralar "tushadi" va buning evaziga biz to'qnashuv paytida paydo bo'lgan deb hisoblagan narsalar "chiqadi". Shu bilan birga, plankeon, ehtiyotkor hisobchi kabi, elementar zarralar dunyosida qabul qilingan barcha "saqlanish qonunlari" ni ta'minlaydi.
Xo'sh, universal tortishish mexanizmining bunga qanday aloqasi bor?
K. P. Stanyukovichning gipotezasiga ko'ra, tortishish uchun "mas'ul" - bu elementar zarralar tomonidan doimiy ravishda chiqariladigan gravitonlar deb ataladigan mayda zarralar. Gravitonlar quyosh nurida raqsga tushgan chang zarrasi globusdan kichikroq bo'lgani kabi, ikkinchisidan ham kichikroq.
Gravitonlarning emissiyasi bir qator qonunlarga bo'ysunadi. Xususan, ular kosmosning ushbu hududiga osonroq uchadilar. Unda kamroq gravitonlar mavjud. Bu shuni anglatadiki, agar kosmosda ikkita samoviy jism mavjud bo'lsa, ikkalasi ham bir-biriga qarama-qarshi yo'nalishda asosan "tashqariga" gravitonlar chiqaradi. Bu jismlarning yaqinlashib, bir-birini o'ziga tortadigan impuls hosil qiladi.
Isaak Nyuton tabiatdagi har qanday jismlar o'rtasida o'zaro tortishish kuchlari mavjudligini taklif qildi. Bu kuchlar deyiladi tortishish kuchlari tomonidan yoki universal tortishish kuchlari. G'ayritabiiy tortishish kuchi kosmosda, quyosh tizimida va Yerda o'zini namoyon qiladi.
Gravitatsiya qonuni
Nyuton samoviy jismlarning harakat qonunlarini umumlashtirib, \(F\) kuchning quyidagilarga teng ekanligini aniqladi:
\[ F = G \dfrac(m_1 m_2)(R^2) \]
Bu erda \(m_1\) va \(m_2\) - o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning massalari, \(R\) ular orasidagi masofa, \(G\) - mutanosiblik koeffitsienti, bu deyiladi. tortishish doimiysi. Gravitatsion konstantaning raqamli qiymati Kavendish tomonidan qo'rg'oshin sharlari orasidagi o'zaro ta'sir kuchini o'lchash yo'li bilan eksperimental tarzda aniqlangan.
Gravitatsion doimiyning fizik ma'nosi universal tortishish qonunidan kelib chiqadi. Agar \(m_1 = m_2 = 1 \matn(kg)\), \(R = 1 \text(m) \) , keyin \(G = F \) , ya'ni tortishish doimiysi har biri 1 kg bo'lgan ikkita jismni 1 m masofada tortadigan kuchga teng.
Raqamli qiymat:
\(G = 6,67 \cdot() 10^(-11) N \cdot() m^2/ kg^2 \) .
Umumjahon tortishish kuchlari tabiatdagi har qanday jismlar o'rtasida harakat qiladi, lekin ular katta massalarda (yoki hech bo'lmaganda jismlardan birining massasi katta bo'lsa) sezilarli bo'ladi. Umumjahon tortishish qonuni faqat moddiy nuqtalar va sharlar uchun qanoatlantiriladi (bu holda to'plarning markazlari orasidagi masofa masofa sifatida qabul qilinadi).
Gravitatsiya
Umumjahon tortishish kuchining alohida turi - jismlarni Yerga (yoki boshqa sayyoraga) tortish kuchi. Bu kuch deyiladi tortishish kuchi. Ushbu kuch ta'sirida barcha jismlar erkin tushish tezlanishiga ega bo'ladi.
Nyutonning ikkinchi qonuniga muvofiq \(g = F_T /m\) , shuning uchun \(F_T = mg \) .
Agar M - Yerning massasi, R - uning radiusi, m - berilgan jismning massasi, u holda tortishish kuchi tengdir.
\(F = G \dfrac(M)(R^2)m = mg \) .
Og'irlik kuchi har doim Yerning markaziga qaratilgan. Yer yuzasidan \(h\) balandligi va jismning joylashuvining geografik kengligiga qarab, tortishish tezlashuvi turli qiymatlarni oladi. Yer yuzasida va oʻrta kengliklarda tortishish tezlashuvi 9,831 m/s 2 ga teng.
Tana vazni
Tana vazni tushunchasi texnologiya va kundalik hayotda keng qo'llaniladi.
Tana vazni\(P\) bilan belgilanadi. Og'irlik birligi Nyuton (N). Og'irlik tananing tayanchga ta'sir qiladigan kuchiga teng bo'lganligi sababli, Nyutonning uchinchi qonuniga muvofiq, tananing eng katta og'irligi tayanchning reaktsiya kuchiga teng. Shuning uchun tananing og'irligini topish uchun qo'llab-quvvatlovchi reaktsiya kuchi nimaga teng ekanligini aniqlash kerak.
Bunday holda, tananing tayanch yoki suspenziyaga nisbatan harakatsiz ekanligi taxmin qilinadi.
Jismning og'irligi va tortishish kuchi tabiatan farqlanadi: jismning og'irligi molekulalararo kuchlar ta'sirining ko'rinishi, tortishish kuchi esa tortishish xususiyatiga ega.
Og'irligi nolga teng bo'lgan jismning holati deyiladi vaznsizlik. Samolyot yoki kosmik kemada vaznsizlik holati ularning harakat tezligining yo'nalishi va qiymatidan qat'i nazar, erkin tushish tezlanishi bilan harakatlanayotganda kuzatiladi. Yer atmosferasidan tashqarida, reaktiv dvigatellar o'chirilganda, kosmik kemaga faqat universal tortishish kuchi ta'sir qiladi. Ushbu kuch ta'sirida kosmik kema va undagi barcha jismlar bir xil tezlanish bilan harakat qiladi, shuning uchun kemada vaznsizlik holati kuzatiladi.
Brauzeringizda Javascript o‘chirib qo‘yilgan.Hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun ActiveX boshqaruvlarini yoqishingiz kerak!
