Când studiezi un curs școlar de fizică, un subiect important în secțiunea de mecanică este legea gravitației universale. În acest articol, vom arunca o privire mai atentă asupra a ceea ce este și cu ce formulă matematică este descrisă și, de asemenea, vom oferi exemple de forță gravitațională în viața umană de zi cu zi și la scară cosmică.
Cine a descoperit legea gravitației
Înainte de a da exemple de forță gravitațională, să descriem pe scurt cui este creditat că a descoperit-o.
Din cele mai vechi timpuri, oamenii au observat stelele și planetele și știau că se mișcă pe anumite traiectorii. În plus, orice persoană care nu avea cunoștințe speciale a înțeles că oricât de departe și de sus ar arunca o piatră sau alt obiect, acesta cădea mereu la pământ. Dar niciunul dintre oameni nici măcar nu a ghicit că procesele de pe Pământ și corpurile cerești sunt controlate de aceeași lege naturală.
În 1687, Sir Isaac Newton a publicat o lucrare științifică în care a schițat pentru prima dată matematicaformularea legii gravitației universale. Desigur, Newton nu a ajuns independent la această formulare, pe care a recunoscut-o personal. A folosit unele dintre ideile contemporanilor săi (de exemplu, existența unei proporționalități inverse cu pătratul distanței forței de atracție dintre corpuri), precum și experiența experimentală acumulată asupra traiectoriilor planetelor (cele trei ale lui Kepler). legi). Geniul lui Newton s-a arătat prin faptul că, după ce a analizat toată experiența disponibilă, omul de știință a reușit să o formuleze sub forma unei teorii coerente și aplicabile practic.
Formula gravitațională
Legea gravitației universale poate fi formulată pe scurt după cum urmează: între toate corpurile din Univers există o forță de atracție, care este invers proporțională cu pătratul distanței dintre centrele lor de masă și direct proporțională cu produsul a maselor corpurilor înseși. Pentru două corpuri cu mase m1 și m2, care se află la o distanță r unul de celăl alt, legea studiată se va scrie astfel:
F=Gm1m2/r2.
Aici G este constanta gravitației.
Forța de atracție poate fi calculată folosind această formulă în toate cazurile, dacă distanțele dintre corpuri sunt suficient de mari în comparație cu dimensiunile lor. În caz contrar, și, de asemenea, în condiții de gravitație puternică în apropierea obiectelor spațiale masive (stele neutronice, găuri negre), ar trebui să folosim teoria relativității dezvoltată de Einstein. Acesta din urmă consideră gravitația ca rezultat al unei distorsiuni a spațiu-timpului. În legea clasică a lui Newtongravitația este rezultatul interacțiunii corpurilor cu un anumit câmp energetic, cum ar fi câmpurile electrice sau magnetice.
Manifestarea gravitației: exemple din viața de zi cu zi
În primul rând, ca astfel de exemple putem numi orice corp care cad de la o anumită înălțime. De exemplu, o frunză sau faimosul măr dintr-un copac, o piatră care cade, picături de ploaie, alunecări de munte și alunecări de teren. În toate aceste cazuri, corpurile tind spre centrul planetei noastre.
În al doilea rând, când un profesor le cere elevilor „să dea exemple de gravitație”, ar trebui să-și amintească, de asemenea, că toate corpurile au greutate. Când telefonul este pe masă sau când o persoană este cântărită pe cântar, în aceste cazuri corpul apasă pe suport. Greutatea corporală este un exemplu viu al manifestării forței gravitației, care, împreună cu reacția suportului, formează o pereche de forțe care se echilibrează între ele.
Dacă se folosește formula din paragraful anterior pentru condiții terestre (înlocuiți masa planetei și raza acesteia în ea), atunci se poate obține următoarea expresie:
F=mg
Acesta este folosit în rezolvarea problemelor cu gravitația. Aici g este accelerația dată tuturor corpurilor, indiferent de masa lor, în cădere liberă. Dacă nu ar exista rezistență aerului, atunci o piatră grea și o pană ușoară ar cădea în același timp de la aceeași înălțime.
Gravația în univers
Toată lumea știe că Pământul, împreună cu alte planete, se învârte în jurul Soarelui. La rândul său, Soarele, fiind înunul dintre brațele galaxiei spirale, Calea Lactee, se rotește împreună cu sute de milioane de stele în jurul centrului său. Galaxiile în sine se apropie între ele în așa-numitele clustere locale. Dacă ne întoarcem la o scară, atunci ar trebui să ne amintim sateliții care se învârt în jurul planetelor lor, asteroizii care cad pe aceste planete sau zboară pe lângă acestea. Toate aceste cazuri pot fi reținute dacă profesorul îi întreabă pe elevi: „Dați exemple de forță gravitațională.”
Rețineți că, în ultimele decenii, problema forței principale la scară cosmică a fost pusă sub semnul întrebării. În spațiul local, este, fără îndoială, forța gravitației. Cu toate acestea, având în vedere problema de la nivelul galaxiei, intră în joc o altă forță, încă necunoscută, asociată cu materia întunecată. Acesta din urmă se manifestă ca antigravitație.
