Ձգողականություն՝ բանաձև, սահմանում։ անդրադարձ

Տիեզերքի բացարձակապես բոլոր մարմինները ենթարկվում են կախարդական ուժի ազդեցությանը, որը ինչ-որ կերպ նրանց ձգում է դեպի Երկիր (ավելի ճիշտ՝ մինչև նրա միջուկը): Ոչ մի տեղ չկա փախչելու, ոչ մի տեղ թաքնվելու համապարփակ կախարդական ձգողականությունից. մեր Արեգակնային համակարգի մոլորակները ձգվում են ոչ միայն հսկայական Արեգակով, այլև միմյանց, բոլոր առարկաները, մոլեկուլները և ամենափոքր ատոմները նույնպես փոխադարձաբար ձգվում են: . Հայտնի է նույնիսկ փոքր երեխաներին, իր կյանքը նվիրելով այս երևույթի ուսումնասիրությանը, նա սահմանեց ամենամեծ օրենքներից մեկը՝ համընդհանուր ձգողության օրենքը:

Ի՞նչ է գրավիտացիան:

Սահմանումը և բանաձևը վաղուց հայտնի են շատերին: Հիշեք, որ գրավիտացիան որոշակի մեծություն է, համընդհանուր ձգողության բնական դրսևորումներից մեկը, այն է, ուժը, որով ցանկացած մարմին անփոփոխ ձգվում է դեպի Երկիր:

Ձգողության ուժը նշվում է լատիներեն F ծանր տառով։

Ձգողականություն՝ բանաձև

Ինչպե՞ս հաշվարկել ուղղված որոշակի մարմնին: Ի՞նչ այլ քանակություններ պետք է իմանաք դա անելու համար: Ձգողականության հաշվման բանաձեւը բավականին պարզ է, այն ուսումնասիրվում է հանրակրթական դպրոցի 7-րդ դասարանում՝ ֆիզիկայի դասընթացի սկզբում։ Այն ոչ միայն սովորելու, այլև հասկանալու համար պետք է ելնել այն փաստից, որ մարմնի վրա անփոփոխորեն ազդող ծանրության ուժը ուղիղ համեմատական է նրա քանակական արժեքին (զանգվածին):

Ծանրության միավորն անվանվել է մեծ գիտնական Նյուտոնի պատվին։

Այն միշտ ուղղված է խիստ ցած՝ դեպի երկրագնդի միջուկի կենտրոն, որի ազդեցության շնորհիվ բոլոր մարմինները միատեսակ արագացումով ընկնում են ցած։ Մենք առօրյա կյանքում դիտում ենք ձգողականության երևույթները ամենուր և անընդհատ.

առարկաները, որոնք պատահաբար կամ հատուկ ազատվել են ձեռքերից, անպայման ընկնում են Երկիր (կամ ազատ անկումը կանխող ցանկացած մակերեսի վրա).
տիեզերք արձակված արբանյակը չի թռչում մեր մոլորակից անորոշ հեռավորության վրա՝ ուղղահայաց դեպի վեր, այլ մնում է ուղեծրում.
բոլոր գետերը հոսում են լեռներից և չեն կարող շրջվել.
պատահում է, որ մարդ ընկնում է և վիրավորվում.
փոշու ամենափոքր մասնիկները նստում են բոլոր մակերեսների վրա.
օդը կենտրոնացած է երկրի մակերեսին.
դժվար է կրել պայուսակներ;
ամպերից ու ամպերից անձրև է գալիս, ձյուն է ընկնում, կարկուտ.

«Ձգողականություն» հասկացության հետ մեկտեղ օգտագործվում է «մարմնի քաշ» տերմինը։ Եթե մարմինը տեղադրված է հարթ հորիզոնական մակերեսի վրա, ապա նրա քաշը և ձգողականությունը թվայինորեն հավասար են, ուստի այս երկու հասկացությունները հաճախ փոխարինվում են, ինչը բոլորովին ճիշտ չէ։

Ձգողության արագացում

«Ազատ անկման արագացում» հասկացությունը (այլ կերպ ասած՝ կապված է «ձգողականություն» տերմինի հետ։ Բանաձևը ցույց է տալիս. .).

«g» = 9,8 Ն/կգ, սա հաստատուն արժեք է: Սակայն ավելի ճշգրիտ չափումները ցույց են տալիս, որ Երկրի պտույտի շնորհիվ արագացման արժեքը Սբ. p.-ը նույնը չէ և կախված է լայնությունից. Հյուսիսային բևեռում այն = 9,832 Ն / կգ է, իսկ մռայլ հասարակածում = 9,78 Ն / կգ: Պարզվում է, որ մոլորակի տարբեր վայրերում ձգողականության տարբեր ուժ է ուղղվում հավասար զանգված ունեցող մարմիններին (մգ բանաձևը դեռ մնում է անփոփոխ)։ Գործնական հաշվարկների համար որոշվել է թույլ տալ չնչին սխալներ այս արժեքում և օգտագործել միջին արժեքը 9,8 Ն/կգ:

Նման մեծության համաչափությունը, ինչպիսին է գրավիտացիան (բանաձևն ապացուցում է դա) թույլ է տալիս չափել առարկայի քաշը դինամոմետրով (նման է սովորական կենցաղային բիզնեսին): Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ գործիքը ցուցադրում է միայն ուժ, քանի որ տեղական «g» արժեքը պետք է հայտնի լինի մարմնի ճշգրիտ քաշը որոշելու համար:

Արդյո՞ք գրավիտացիան գործում է Երկրի կենտրոնից որևէ հեռավորության վրա (ինչպես մոտ, այնպես էլ հեռու): Նյուտոնը ենթադրեց, որ այն գործում է մարմնի վրա նույնիսկ Երկրից զգալի հեռավորության վրա, սակայն դրա արժեքը հակադարձորեն նվազում է օբյեկտից մինչև Երկրի միջուկ հեռավորության քառակուսու հետ:

Ձգողականությունը Արեգակնային համակարգում

Կա՞ սահմանում և բանաձև այլ մոլորակների վերաբերյալ պահպանում են իրենց արդիականությունը: «g»-ի իմաստի միայն մեկ տարբերությամբ.

Լուսնի վրա = 1,62 Ն/կգ (վեց անգամ պակաս, քան Երկրի վրա);
Նեպտունի վրա = 13,5 Ն/կգ (գրեթե մեկուկես անգամ ավելի բարձր, քան Երկրի վրա);
Մարսի վրա = 3,73 Ն/կգ (ավելի քան երկուսուկես անգամ պակաս, քան մեր մոլորակում);
Սատուրնի վրա = 10,44 Ն/կգ;
Մերկուրիի վրա = 3,7 Ն/կգ;
Վեներայի վրա = 8,8 Ն/կգ;
Ուրանի վրա = 9,8 Ն/կգ (գործնականում նույնն է, ինչ մերը);
Յուպիտերի վրա = 24 Ն/կգ (գրեթե երկուսուկես անգամ ավելի բարձր):

Ոչ միայն ամենաառեղծվածային բնության ուժերըայլեւ ամենահզորը։

Մարդը առաջընթացի ճանապարհին

Պատմականորեն դա եղել է Մարդերբ դու առաջ ես շարժվում առաջընթացի ուղիներըտիրապետեց բնության ավելի հզոր ուժերին: Նա սկսեց այն ժամանակ, երբ բռունցքում փայտից բացի և սեփական ֆիզիկական ուժ չուներ:

Բայց նա իմաստուն էր և կենդանիների ֆիզիկական ուժը բերեց իր ծառայության՝ նրանց ընտանի դարձնելով։ Ձին արագացրեց իր վազքը, ուղտը անցանելի դարձրեց անապատը, փիղը՝ ճահճային ջունգլիները։ Բայց նույնիսկ ամենաուժեղ կենդանիների ֆիզիկական ուժերը անչափ փոքր են բնության ուժերի համեմատ:

Առաջին դեմքը ենթարկեց կրակի տարերքին, բայց միայն նրա ամենաթուլացած տարբերակներով։ Սկզբում, շատ դարեր շարունակ, նա որպես վառելիք օգտագործում էր միայն փայտը՝ վառելիքի շատ ցածր էներգիայի տեսակ: Որոշ ժամանակ անց նա սովորեց օգտագործել քամու էներգիան էներգիայի այս աղբյուրից, մի մարդ օդ բարձրացրեց առագաստի սպիտակ թեւը, և թեթև նավը թռչնի պես թռչեց ալիքների վրայով:

Առագաստանավ ալիքների վրա

Նա ցույց տվեց հողմաղացի շեղբերը քամու պոռթկումներին, և ջրաղացի քարերի ծանր քարերը պտտվեցին, ձավարի մրգերը դղրդացին: Բայց բոլորի համար պարզ է, որ օդային շիթերի էներգիան հեռու է կենտրոնացված լինելուց։ Բացի այդ, և՛ առագաստը, և՛ հողմաղացը վախենում էին քամու հարվածներից՝ փոթորիկը պատռեց առագաստները և խորտակեց նավերը, փոթորիկը կոտրեց թեւերը և շրջեց ջրաղացները։

Նույնիսկ ավելի ուշ մարդը սկսեց նվաճել հոսող ջուրը: Անիվը ոչ միայն ջրի էներգիան պտտվող շարժման փոխակերպելու ունակ սարքերից ամենապրիմիտիվն է, այլև տարբեր սարքերի համեմատ ամենաքիչ հզորը:

Մարդը առաջ էր շարժվում առաջընթացի սանդուղքով և կարիք ուներ ավելի ու ավելի շատ էներգիայի:
Նա սկսեց օգտագործել վառելիքի նոր տեսակներ. արդեն անցումը այրվող ածուխի ավելացրեց մեկ կիլոգրամ վառելիքի էներգիայի ինտենսիվությունը 2500 կկալից մինչև 7000 կկալ՝ գրեթե երեք անգամ: Հետո եկավ նավթի ու գազի ժամանակը։ Կրկին հանածո վառելիքի յուրաքանչյուր կիլոգրամի էներգիայի պարունակությունն ավելացել է մեկուկես-երկու անգամ։

Շոգեշարժիչները փոխարինվեցին գոլորշու տուրբիններով; ջրաղացի անիվները փոխարինվեցին հիդրավլիկ տուրբիններով։ Հետո տղամարդը ձեռքը մեկնեց դեպի ճեղքվող ուրանի ատոմը։ Այնուամենայնիվ, նոր տեսակի էներգիայի առաջին օգտագործումը ողբերգական հետևանքներ ունեցավ. 1945 թվականին Հիրոսիմայի միջուկային կրակը րոպեների ընթացքում այրեց 70 հազար մարդկային սիրտ:

1954 թվականին գործարկվեց աշխարհում առաջին խորհրդային ատոմակայանը՝ ուրանի հզորությունը վերածելով էլեկտրական հոսանքի ճառագայթման ուժի։ Եվ պետք է նշել, որ ուրանի կիլոգրամը երկու միլիոն անգամ ավելի շատ էներգիա է պարունակում, քան լավագույն նավթի կիլոգրամը։

Դա սկզբունքորեն նոր կրակ էր, որը կարելի էր անվանել ֆիզիկական, քանի որ հենց ֆիզիկոսներն էին ուսումնասիրում այնպիսի առասպելական էներգիայի ծնունդ տանող գործընթացները:
Ուրանը միակ միջուկային վառելիքը չէ։ Արդեն օգտագործվում է վառելիքի ավելի հզոր տեսակ՝ ջրածնի իզոտոպներ։

Ցավոք, մարդը դեռ չի կարողացել զսպել ջրածին-հելիումի միջուկային բոցը։ Նա գիտի, թե ինչպես վայրկենապես բորբոքել իր այրվող կրակը՝ հրկիզելով ջրածնային ռումբի ռեակցիան ուրանի պայթյունի բռնկումով: Սակայն ավելի ու ավելի մոտ, գիտնականները տեսնում են ջրածնի ռեակտոր, որը էլեկտրական հոսանք կառաջացնի ջրածնի իզոտոպների միջուկների հելիումի միջուկների միաձուլման արդյունքում:

Կրկին, էներգիայի քանակությունը, որը մարդը կարող է վերցնել վառելիքի յուրաքանչյուր կիլոգրամից, կաճի գրեթե տասնապատիկ։ Բայց արդյո՞ք այս քայլը վերջինը կլինի բնության ուժերի վրա մարդկային իշխանության գալիք պատմության մեջ:

Ոչ Առջևում՝ էներգիայի գրավիտացիոն ձևի յուրացում։ Բնության կողմից այն նույնիսկ ավելի զգույշ է փաթեթավորված, քան նույնիսկ ջրածին-հելիումի միաձուլման էներգիան: Այսօր դա էներգիայի ամենակենտրոնացված ձևն է, որի մասին մարդը կարող է նույնիսկ կռահել։

Այնտեղ դեռևս ոչինչ չի երևում, գիտության նորագույն եզրից այն կողմ: Եվ չնայած մենք կարող ենք վստահորեն ասել, որ էլեկտրակայանները կաշխատեն մարդու համար՝ գրավիտացիոն էներգիան վերամշակելով էլեկտրական հոսանքի (կամ գուցե ռեակտիվ շարժիչի վարդակից դուրս թռչող գազի շիթով կամ սիլիցիումի և թթվածնի ամենուր տարածված ատոմների պլանավորված վերափոխման։ ծայրահեղ հազվագյուտ մետաղների ատոմների մեջ), մենք դեռ ոչինչ չենք կարող ասել նման էլեկտրակայանի (հրթիռային շարժիչ, ֆիզիկական ռեակտոր) մանրամասների մասին:

Համընդհանուր ձգողության ուժը գալակտիկաների ծննդյան սկզբնաղբյուրում

Համընդհանուր ձգողության ուժը գալակտիկաների ծնունդի սկզբնաղբյուրում էնախաստղային նյութից, ինչպես համոզված է ակադեմիկոս Վ.Ա.Համբարձումյանը. Այն նաև մարում է աստղերը, որոնք սպառել են իրենց ժամանակը, ծախսելով աստղային վառելիքը, որը հատկացվել է իրենց ծննդյան պահին:

Այո, նայեք շուրջը. Երկրի վրա ամեն ինչ հիմնականում վերահսկվում է այս ուժի կողմից:

Հենց նա է որոշում մեր մոլորակի շերտավոր կառուցվածքը՝ լիթոսֆերայի, հիդրոսֆերայի և մթնոլորտի փոփոխությունը: Հենց նա է պահում օդային գազերի հաստ շերտը, որի հատակին և որի շնորհիվ մենք բոլորս գոյություն ունենք։

Եթե չլիներ ձգողականությունը, Երկիրը անմիջապես դուրս կգար Արեգակի շուրջ իր ուղեծրից, և գլոբուսն ինքը կքանդվեր՝ կպոկվեր կենտրոնաձիգ ուժերի կողմից: Դժվար է գտնել որևէ բան, որն այս կամ այն չափով կախված չլիներ համընդհանուր ձգողության ուժից:

Իհարկե, հին փիլիսոփաները, շատ ուշադիր մարդիկ, չէին կարող չնկատել, որ դեպի վեր նետված քարը միշտ հետ է գալիս։ Պլատոնը մ.թ.ա 4-րդ դարում դա բացատրել է նրանով, որ Տիեզերքի բոլոր նյութերը հակված են այնտեղ, որտեղ կենտրոնանում է նմանատիպ նյութերի մեծ մասը. նետված քարը ընկնում է գետնին կամ գնում հատակը, թափված ջուրը ներթափանցում է մոտակա լճակը կամ գետի մեջ, որը ճանապարհ է բացում դեպի ծովը, կրակի ծուխը հոսում է դեպի իր հարազատ ամպերը:

Պլատոնի աշակերտ Արիստոտելը պարզաբանեց, որ բոլոր մարմիններն ունեն ծանրության և թեթևության հատուկ հատկություններ: Ծանր մարմինները՝ քարերը, մետաղները, շտապում են դեպի տիեզերքի կենտրոն, լույսը՝ կրակ, ծուխ, գոլորշիներ՝ դեպի ծայրամաս: Այս վարկածը, որը բացատրում է համընդհանուր ձգողության ուժի հետ կապված որոշ երևույթներ, գոյություն ունի ավելի քան 2 հազար տարի։

Գիտնականները՝ ձգողականության ուժի մասին

Հավանաբար առաջինը բարձրացրել է հարցը ձգողականության ուժիսկապես գիտական, եղել է Վերածննդի դարաշրջանի հանճարը՝ Լեոնարդո դա Վինչին: Լեոնարդոն հայտարարեց, որ գրավիտացիան բնորոշ է ոչ միայն Երկրին, որ կան բազմաթիվ ծանրության կենտրոններ։ Եվ նա նաև առաջարկեց, որ ծանրության ուժը կախված է ծանրության կենտրոնի հեռավորությունից:

Կոպեռնիկոսի, Գալիլեոյի, Կեպլերի, Ռոբերտ Հուկի աշխատանքները ավելի ու ավելի մոտեցրին համընդհանուր ձգողության օրենքի գաղափարին, բայց իր վերջնական ձևակերպմամբ այս օրենքը հավերժ կապված է Իսահակ Նյուտոնի անվան հետ:

Իսահակ Նյուտոնը ձգողականության ուժի մասին

Ծնվել է 1643 թվականի հունվարի 4-ին։ Ավարտել է Քեմբրիջի համալսարանը, դարձել բակալավր, ապա՝ գիտությունների մագիստրոս։

Իսահակ Նյուտոն

Այն ամենը, ինչ հաջորդում է, գիտական աշխատանքների անսահման հարստություն է: Բայց նրա հիմնական աշխատությունը «Բնական փիլիսոփայության մաթեմատիկական սկզբունքներն» է, որը հրատարակվել է 1687 թվականին և սովորաբար կոչվում է պարզապես «Սկիզբներ»։ Հենց դրանցում է ձեւակերպվում մեծը։ Հավանաբար բոլորը նրան հիշում են ավագ դպրոցից։

Բոլոր մարմինները միմյանց ձգում են մի ուժով, որն ուղիղ համեմատական է այդ մարմինների զանգվածների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական է նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն...

Այս ձևակերպման որոշ դրույթներ կարող էին ակնկալվել Նյուտոնի նախորդների կողմից, բայց այն դեռ որևէ մեկին ամբողջությամբ չի տրվել: Նյուտոնի հանճարը պետք էր այս բեկորները մեկ ամբողջության մեջ հավաքելու համար, որպեսզի տարածի Երկրի ձգողականությունը դեպի Լուսին, իսկ Արեգակը` ամբողջ մոլորակային համակարգին:

Համընդհանուր ձգողության օրենքից Նյուտոնը դուրս է բերել մոլորակների շարժման բոլոր օրենքները, որոնք նախկինում հայտնաբերել էր Կեպլերը։ Դրանք ուղղակի դրա հետևանքներն էին։ Ավելին, Նյուտոնը ցույց տվեց, որ ոչ միայն Կեպլերի օրենքները, այլև այդ օրենքներից շեղումները (երեք և ավելի մարմինների աշխարհում) համընդհանուր ձգողության արդյունք են... Սա գիտության մեծ հաղթանակ էր։

Թվում էր, թե վերջապես հայտնաբերվեց և մաթեմատիկորեն նկարագրվեց բնության հիմնական ուժը, որը շարժում է աշխարհները, այն ուժը, որին ենթարկվում են օդի, խնձորների և Արեգակի մոլեկուլները: Հսկա, անչափ վիթխարի էր Նյուտոնի կատարած քայլը։

Փայլուն գիտնականի ստեղծագործության առաջին հանրահռչակողը, ֆրանսիացի գրող Ֆրանսուա Մարի Արուեն, աշխարհահռչակ Վոլտեր կեղծանունով, ասաց, որ Նյուտոնը հանկարծ կռահել է իր անունով օրենքի գոյությունը, երբ նայել է ընկնող խնձորին։

Ինքը՝ Նյուտոնը, երբեք չի հիշատակել այս խնձորը։ Եվ հազիվ թե արժե այսօր ժամանակ վատնել այս գեղեցիկ լեգենդի հերքման վրա։ Եվ, ըստ երևույթին, Նյուտոնը տրամաբանական դատողություններով է հասկացել բնության մեծ ուժը։ Հավանական է, որ այն ներառվել է «Սկիզբների» համապատասխան գլխում։

Ձգողության ուժը ազդում է միջուկի թռիչքի վրա

Ենթադրենք, շատ բարձր սարի վրա, այնքան բարձր, որ նրա գագաթն արդեն մթնոլորտից դուրս է, մենք մի հսկա հրետանային սարք ենք տեղադրել։ Դրա տակառը տեղադրվել է երկրագնդի մակերեսին խիստ զուգահեռ և կրակել։ Նկարագրելով աղեղը միջուկը ընկնում է գետնին.

Մենք ավելացնում ենք լիցքը, բարձրացնում վառոդի որակը, այս կամ այն կերպ ստիպում ենք միջուկն ավելի մեծ արագությամբ շարժվել հաջորդ կրակոցից հետո։ Միջուկով նկարագրված աղեղն ավելի հարթ է դառնում։ Միջուկը մեր լեռան ստորոտից շատ ավելի հեռու է ընկնում։

Մենք էլ լիցքավորում ենք ավելացնում ու կրակում ենք։ Միջուկը թռչում է այնպիսի նուրբ հետագծով, որ իջնում է երկրագնդի մակերեսին զուգահեռ։ Միջուկն այլևս չի կարող ընկնել Երկիր. նույն արագությամբ, որով այն ընկնում է, Երկիրը փախչում է դրա տակից։ Եվ, նկարագրելով օղակը մեր մոլորակի շուրջ, միջուկը վերադառնում է մեկնման կետ:

Այդ ընթացքում հրացանը կարող է հանվել։ Ի վերջո, միջուկի թռիչքն ամբողջ երկրագնդով մեկ ժամից ավելի կտևի։ Եվ այդ ժամանակ միջուկը արագորեն կանցնի լեռան գագաթը և կգնա դեպի Երկրի շուրջ նոր շրջան: Աշուն, եթե, ինչպես պայմանավորվեցինք, միջուկը օդային դիմադրություն չզգա, երբեք չի կարողանա։

Դրա հիմնական արագությունը պետք է լինի մոտ 8 կմ/վ: Իսկ եթե մեծացնեք միջուկի թռիչքի արագությունը։ Այն նախ կթռչի աղեղով, ավելի նուրբ, քան երկրի մակերեսի կորությունը, և կսկսի հեռանալ Երկրից: Միաժամանակ Երկրի ձգողականության ազդեցության տակ նրա արագությունը կնվազի։

Եվ, վերջապես, շրջվելով, այն կսկսի, ասես, հետ ընկնել Երկիր, բայց կթռչի նրա կողքով և այլևս կավարտի ոչ թե շրջան, այլ էլիպս: Միջուկը Երկրի շուրջը կշարժվի ճիշտ այնպես, ինչպես Երկիրը շարժվում է Արեգակի շուրջ, այն է՝ էլիպսի երկայնքով, որի կիզակետերից մեկում կգտնվի մեր մոլորակի կենտրոնը։

Եթե մենք էլ ավելի մեծացնենք միջուկի սկզբնական արագությունը, ապա էլիպսը ավելի ձգված կլինի։ Հնարավոր է ձգել այս էլիպսը այնպես, որ միջուկը հասնի լուսնային ուղեծիր կամ նույնիսկ շատ ավելի հեռու: Բայց քանի դեռ այս միջուկի սկզբնական արագությունը չի գերազանցի 11,2 կմ/վ, այն կմնա Երկրի արբանյակը։

Միջուկը, որն արձակվելիս ստացել է ավելի քան 11,2 կմ/վ արագություն, ընդմիշտ կթռչի Երկրից պարաբոլիկ հետագծով: Եթե էլիպսը փակ կոր է, ապա պարաբոլան այն կորն է, որն ունի երկու ճյուղ դեպի անսահմանություն։ Շարժվելով էլիպսի երկայնքով, որքան էլ այն երկարաձգվի, մենք անխուսափելիորեն համակարգված կվերադառնանք սկզբնական կետին: Շարժվելով պարաբոլայի երկայնքով՝ մենք երբեք չենք վերադառնա ելակետ:

Բայց այս արագությամբ հեռանալով Երկրից՝ միջուկը դեռ չի կարողանա թռչել դեպի անսահմանություն։ Արեգակի հզոր ձգողականությունը կթեքի իր թռիչքի հետագիծը, կփակվի իր շուրջը, ինչպես մոլորակի հետագիծը: Միջուկը կդառնա Երկրի քույրը, մի փոքրիկ մոլորակ մեր սեփական մոլորակների ընտանիքում:

Միջուկը մոլորակային համակարգից դուրս ուղղելու, արեգակնային գրավչությունը հաղթահարելու համար անհրաժեշտ է նրան ասել ավելի քան 16,7 կմ/վ արագություն և ուղղել այնպես, որ Երկրի սեփական շարժման արագությունը գումարվի այս արագությանը։ .

Մոտ 8 կմ/վ արագությունը (այս արագությունը կախված է լեռան բարձրությունից, որից կրակում է մեր հրացանը) կոչվում է շրջանաձև արագություն, 8-ից 11,2 կմ/վ արագությունը էլիպսաձև է, 11,2-ից 16,7 կմ/վրկ՝ պարաբոլիկ, իսկ այս թվից բարձր՝ ազատագրման արագություններ։

Այստեղ պետք է ավելացնել, որ այս արագությունների տրված արժեքները գործում են միայն Երկրի համար։ Եթե մենք ապրեինք Մարսի վրա, շրջանաձև արագությունը մեզ համար շատ ավելի հեշտ կլիներ հասնել. այն այնտեղ ընդամենը մոտ 3,6 կմ/վ է, իսկ պարաբոլիկ արագությունը միայն 5 կմ/վ-ից մի փոքր ավելի է:

Մյուս կողմից, միջուկը Յուպիտերից տիեզերական թռիչքով ուղարկելը շատ ավելի դժվար կլինի, քան Երկրից. այս մոլորակի շրջանաձև արագությունը 42,2 կմ/վ է, իսկ պարաբոլիկ արագությունը՝ նույնիսկ 61,8 կմ/վ:

Արեգակի բնակիչների համար ամենադժվարը կլիներ լքել իրենց աշխարհը (եթե, իհարկե, այդպիսիք գոյություն ունենային): Այս հսկայի շրջանաձև արագությունը պետք է լինի 437,6, իսկ բաժանման արագությունը՝ 618,8 կմ/վ:

Այսպիսով, Նյուտոնը 17-րդ դարի վերջում, Մոնգոլֆիե եղբայրների օդապարիկի առաջին թռիչքից հարյուր տարի առաջ, որը լցված էր տաք օդով, երկու հարյուր տարի առաջ Ռայթ եղբայրների ինքնաթիռի առաջին թռիչքներից և գրեթե քառորդ հազարամյակ առաջ: առաջին հեղուկ հրթիռների թռիչքը ցույց տվեց դեպի երկինք արբանյակների և տիեզերանավերի ճանապարհը:

Ձգողության ուժը բնորոշ է յուրաքանչյուր ոլորտում

Միջոցով ձգողության օրենքըհայտնաբերվել են անհայտ մոլորակներ, ստեղծվել են Արեգակնային համակարգի ծագման տիեզերական վարկածներ։ Բնության հիմնական ուժը, որը ղեկավարում է այգու աստղերը, մոլորակները, խնձորները և մթնոլորտում գազի մոլեկուլները, հայտնաբերվել և մաթեմատիկորեն նկարագրվել է:

Բայց մենք չգիտենք համընդհանուր ձգողության մեխանիզմը: Նյուտոնյան գրավիտացիան չի բացատրում, բայց տեսողականորեն ներկայացնում է մոլորակների շարժման ներկա վիճակը:

Մենք չգիտենք, թե ինչն է առաջացնում Տիեզերքի բոլոր մարմինների փոխազդեցությունը: Եվ չի կարելի ասել, որ Նյուտոնին այս պատճառը չէր հետաքրքրում։ Նա երկար տարիներ խորհել է դրա հնարավոր մեխանիզմի շուրջ։

Ի դեպ, սա իսկապես չափազանց խորհրդավոր ուժ է։ Ուժ, որն իրեն դրսևորում է հարյուր միլիոնավոր կիլոմետր տարածության մեջ՝ առաջին հայացքից զուրկ որևէ նյութական գոյացություններից, որի օգնությամբ կարելի էր բացատրել փոխազդեցության փոխանցումը։

Նյուտոնի վարկածները

Եվ Նյուտոնդիմել է վարկածորոշակի եթերի գոյության մասին, որն իբր լցնում է ամբողջ Տիեզերքը: 1675 թվականին նա բացատրեց Երկրի գրավչությունը նրանով, որ ամբողջ Տիեզերքը լցնող եթերը շարունակական հոսքերով շտապում է դեպի Երկրի կենտրոն՝ գրավելով այս շարժման բոլոր առարկաները և ստեղծելով գրավիտացիոն ուժ: Եթերի նույն հոսքը շտապում է դեպի Արև և քարշ տալով մոլորակներին՝ գիսաստղերին, ապահովում է նրանց էլիպսաձև հետագծերը...

Դա այնքան էլ համոզիչ չէր, թեև բացարձակապես մաթեմատիկորեն տրամաբանական վարկած էր։ Բայց հիմա՝ 1679 թվականին, Նյուտոնը ստեղծեց նոր վարկած՝ բացատրելով ձգողության մեխանիզմը։ Այս անգամ նա եթերին օժտում է մոլորակների մոտ և նրանցից հեռու այլ կոնցենտրացիա ունենալու հատկությամբ։ Որքան հեռու է մոլորակի կենտրոնից, այնքան ենթադրաբար ավելի խիտ է եթերը: Եվ այն ունի բոլոր նյութական մարմինները իրենց ավելի խիտ շերտերից քամելու հատկություն՝ ավելի քիչ խիտ շերտերի մեջ: Եվ բոլոր մարմինները սեղմվում են դեպի Երկրի մակերես:

1706 թվականին Նյուտոնը կտրուկ հերքում է եթերի գոյությունը։ 1717 թվականին նա կրկին վերադառնում է եթերը քամելու վարկածին։

Նյուտոնի հնարամիտ ուղեղը պայքարեց մեծ առեղծվածի լուծման համար և չգտավ այն։ Դրանով է բացատրվում նման սուր նետումը կողքից այն կողմ։ Նյուտոնն ասում էր.

Ես վարկածներ չեմ անում.

Եվ չնայած, քանի որ մենք միայն կարողացանք ստուգել, դա ամբողջությամբ չի համապատասխանում իրականությանը, մենք կարող ենք հաստատ մեկ այլ բան ասել. Նյուտոնը կարողացավ հստակորեն տարբերել անվիճարկելի բաները անկայուն և հակասական վարկածներից: Իսկ տարրերում կա մեծ օրենքի բանաձեւը, բայց դրա մեխանիզմը բացատրելու փորձ չկա։
Մեծ ֆիզիկոսն այս հանելուկը կտակել է ապագա մարդուն. Մահացել է 1727 թ.
Այսօր էլ այն չի լուծվել։

Նյուտոնի օրենքի ֆիզիկական էության մասին քննարկումը տևեց երկու դար։ Եվ գուցե այս քննարկումը չվերաբերեր օրենքի բուն էությանը, եթե նա ստույգ պատասխաներ իրեն տրված բոլոր հարցերին։

Բայց բանն այն է, որ ժամանակի ընթացքում պարզվեց, որ այս օրենքը համընդհանուր չէ։ Որ լինում են դեպքեր, երբ նա չի կարողանում բացատրել այս կամ այն երեւույթը։ Օրինակներ բերենք.

Ձգողության ուժը Զելիգերի հաշվարկներում

Դրանցից առաջինը Զելիգերի պարադոքսն է: Համարելով, որ Տիեզերքն անսահման է և միատեսակ լցված մատերիայով, Զելիգերը փորձել է հաշվարկել, համաձայն Նյուտոնի օրենքի, տիեզերական ձգողության ուժը, որը ստեղծվել է անսահման Տիեզերքի ամբողջ անսահման մեծ զանգվածի կողմից նրա որոշ կետերում:

Մաքուր մաթեմատիկայի տեսանկյունից դա հեշտ գործ չէր։ Հաղթահարելով ամենաբարդ փոխակերպումների բոլոր դժվարությունները՝ Զելիգերը պարզեց, որ համընդհանուր ձգողության ցանկալի ուժը համաչափ է Տիեզերքի շառավղին։ Եվ քանի որ այս շառավիղը հավասար է անսահմանության, ուրեմն ձգողական ուժը պետք է անսահման մեծ լինի։ Սակայն մենք դա գործնականում չենք տեսնում։ Սա նշանակում է, որ համընդհանուր ձգողության օրենքը չի տարածվում ողջ տիեզերքի վրա։

Սակայն պարադոքսի այլ բացատրություններ նույնպես հնարավոր են։ Օրինակ, կարելի է ենթադրել, որ նյութը հավասարապես չի լցնում ամբողջ Տիեզերքը, բայց նրա խտությունը աստիճանաբար նվազում է և, վերջապես, ինչ-որ տեղ շատ հեռու, ընդհանրապես նյութ չկա: Բայց նման պատկեր պատկերացնելը նշանակում է ընդունել առանց նյութի տարածության գոյության հնարավորությունը, որն ընդհանուր առմամբ անհեթեթ է։

Կարելի է ենթադրել, որ ձգողության ուժը թուլանում է ավելի արագ, քան մեծանում է հեռավորության քառակուսին։ Բայց դա կասկածի տակ է դնում Նյուտոնի օրենքի զարմանալի ներդաշնակությունը: Ոչ, և այս բացատրությունը չբավարարեց գիտնականներին։ Պարադոքսը մնաց պարադոքս.

Մերկուրիի շարժման դիտարկումները

Եվս մեկ փաստ՝ Նյուտոնի օրենքով չբացատրված համընդհանուր ձգողության ուժի գործողությունը բերեց Մերկուրիի շարժման դիտարկումը- մոլորակին ամենամոտ: Ճշգրիտ հաշվարկները, համաձայն Նյուտոնի օրենքի, ցույց են տվել, որ պերհելիոնը՝ էլիպսի այն կետը, որով Մերկուրին ամենամոտն է շարժվում Արեգակին, 100 տարում պետք է տեղաշարժվի 531 աղեղային վայրկյանով:

Իսկ աստղագետները պարզել են, որ այս տեղաշարժը հավասար է 573 աղեղային վայրկյանի: Այս ավելցուկը՝ 42 աղեղային վայրկյան, նույնպես չեն կարողացել բացատրել գիտնականները՝ օգտագործելով միայն Նյուտոնի օրենքից բխող բանաձեւերը։

Նա բացատրեց և՛ Զելիգերի պարադոքսը, և՛ Մերկուրիի պերհելիոնի տեղաշարժը, և՛ շատ այլ պարադոքսալ երևույթներ և անբացատրելի փաստեր։ Albert Einstein, բոլոր ժամանակների մեծագույն, եթե ոչ մեծագույն ֆիզիկոսներից մեկը։ Անհանգստացնող մանրուքների թվում էր նաև հարցը եթերային քամի.

Ալբերտ Միխելսոնի փորձերը

Թվում էր, թե այս հարցն ուղղակիորեն չի վերաբերում գրավիտացիայի խնդրին։ Նա առնչվում էր օպտիկայի, լույսի հետ։ Ավելի ճիշտ՝ նրա արագության սահմանմանը։

Դանիացի աստղագետն առաջինն է որոշել լույսի արագությունը։ Օլաֆ Ռեմերդիտելով Յուպիտերի արբանյակների խավարումը: Դա տեղի է ունեցել դեռևս 1675 թ.

Ամերիկացի ֆիզիկոս Ալբերտ Միխելսոն 18-րդ դարի վերջին նա իրականացրել է լույսի արագության մի շարք որոշումներ երկրային պայմաններում՝ օգտագործելով իր նախագծած ապարատը։

1927 թվականին նա լույսի արագությունը տվեց 299796 + 4 կմ/վ, ինչը գերազանց ճշգրտություն էր այդ ժամանակների համար։ Բայց հարցի էությունն այլ է. 1880 թվականին նա որոշեց հետաքննել եթերային քամին։ Նա ցանկանում էր վերջնականապես հաստատել հենց այդ եթերի գոյությունը, որի առկայությամբ նրանք փորձում էին բացատրել ինչպես գրավիտացիոն փոխազդեցության փոխանցումը, այնպես էլ լուսային ալիքների փոխանցումը։

Մայքելսոնը, հավանաբար, իր ժամանակի ամենանշանավոր փորձարարն էր: Նա հիանալի տեխնիկա ուներ։ Եվ նա գրեթե վստահ էր հաջողության մեջ։

Փորձի էությունը

Փորձբեղմնավորվել է այսպես. Երկիրն իր ուղեծրով շարժվում է մոտ 30 կմ/վ արագությամբ։. Շարժվում է օդով: Սա նշանակում է, որ Երկրի շարժման համեմատ ստացողից առաջ գտնվող աղբյուրից լույսի արագությունը պետք է ավելի մեծ լինի, քան մյուս կողմում գտնվող աղբյուրից։ Առաջին դեպքում եթերային քամու արագությունը պետք է գումարվի լույսի արագությանը, երկրորդ դեպքում լույսի արագությունը պետք է նվազի այս արժեքով։

Իհարկե, Արեգակի շուրջ պտտվող Երկրի արագությունը լույսի արագության ընդամենը տասը հազարերորդն է: Նման փոքր տերմին գտնելը շատ դժվար է, բայց Միխելսոնին անվանեցին ճշգրտության արքա մի պատճառով. Նա հնարամիտ միջոց օգտագործեց՝ որսալու լույսի ճառագայթների արագությունների «անորսալի» տարբերությունը։

Նա ճառագայթը բաժանեց երկու հավասար հոսքերի և ուղղեց դրանք փոխադարձ ուղղահայաց ուղղություններով՝ միջօրեականի երկայնքով և զուգահեռի երկայնքով: Հայելիներից արտացոլված՝ ճառագայթները վերադարձան։ Եթե զուգահեռ երկայնքով ընթացող ճառագայթը զգա եթերային քամու ազդեցությունը, երբ այն ավելացվի միջօրեական ճառագայթին, պետք է առաջանային միջամտության եզրեր, երկու ճառագայթների ալիքները փուլային կտեղափոխվեին:

Այնուամենայնիվ, Միքելսոնի համար դժվար էր չափել երկու ճառագայթների ուղիներն այդքան մեծ ճշգրտությամբ, որպեսզի դրանք ճիշտ նույնը լինեն։ Հետևաբար, նա սարքն այնպես է սարքել, որ միջամտության եզրեր չլինեն, այնուհետև այն շրջել է 90 աստիճանով։

Միջօրեական ճառագայթը դարձավ լայնական և հակառակը: Եթե եթերային քամի է, ապա ակնաբույժի տակ պետք է հայտնվեն սև և բաց գծեր: Բայց նրանք չէին: Հավանաբար, սարքը պտտելիս գիտնականը շարժել է այն։

Կեսօրին դրեց ու շտկեց։ Ի վերջո, բացի նրանից, որ այն նաև պտտվում է առանցքի շուրջ։ Եվ, հետևաբար, օրվա տարբեր ժամերին լայնական ճառագայթը այլ դիրք է գրավում մոտեցող եթերային քամու համեմատ։ Այժմ, երբ ապարատը խիստ անշարժ է, կարելի է համոզվել փորձի ճշգրտության մեջ։

Կրկին միջամտության եզրեր չեղան։ Փորձը բազմիցս իրականացվել է, և Մայքելսոնը և նրա հետ այն ժամանակվա բոլոր ֆիզիկոսները ապշել են։ Եթերային քամին չի հայտնաբերվել։ Լույսը բոլոր ուղղություններով շարժվում էր նույն արագությամբ։

Սա ոչ ոք չի կարողացել բացատրել։ Մայքելսոնը նորից ու նորից կրկնեց փորձը, բարելավեց սարքավորումները և վերջապես հասավ գրեթե անհավատալի չափման ճշգրտության՝ ավելի մեծ մեծության կարգ, քան անհրաժեշտ էր փորձի հաջողության համար։ Եվ կրկին ոչինչ!

Ալբերտ Էյնշտեյնի փորձերը

Հաջորդ մեծ քայլը ծանրության ուժի իմացությունպատրաստված Albert Einstein.
Մի անգամ Ալբերտ Էյնշտեյնին հարցրին.

Ինչպե՞ս հասաք հարաբերականության ձեր հատուկ տեսությանը: Ի՞նչ հանգամանքներում եք հղացել մի փայլուն գաղափար։ Գիտնականը պատասխանեց. «Ինձ միշտ թվացել է, որ այդպես է։

Միգուցե նա չէր ուզում անկեղծանալ, գուցե ուզում էր ազատվել նյարդայնացնող զրուցակցից։ Բայց դժվար է պատկերացնել, որ Էյնշտեյնի գաղափարը ժամանակի, տարածության և արագության միջև կապի մասին բնածին էր:

Ո՛չ, իհարկե, սկզբում կայծակի պես պայծառ մի կուզիկ կար։ Հետո սկսվեց զարգացումը։ Ոչ, հայտնի երեւույթների հետ հակասություններ չկան։ Եվ հետո հայտնվեցին բանաձեւերով լի այդ հինգ էջերը, որոնք տպագրվեցին ֆիզիկական ամսագրում։ Էջեր, որոնք նոր դարաշրջան բացեցին ֆիզիկայում։

Պատկերացրեք տիեզերանավը թռչում է տիեզերքով: Մենք ձեզ անմիջապես կզգուշացնենք. աստղանավը շատ յուրահատուկ է, այնպիսին, որի մասին դուք չեք կարդացել գիտաֆանտաստիկ պատմություններում: Նրա երկարությունը 300 հազար կիլոմետր է, իսկ արագությունը՝ լավ, ասենք, 240 հազար կմ/վ։ Եվ այս տիեզերանավը թռչում է տիեզերքի միջանկյալ հարթակներից մեկի կողքով՝ առանց դրա վրա կանգ առնելու։ Ամբողջ արագությամբ։

Ուղևորներից մեկը ժամացույցով կանգնած է աստղանավի տախտակամածին։ Իսկ ես և դու, ընթերցող, կանգնած ենք հարթակի վրա, որի երկարությունը պետք է համապատասխանի աստղանավի չափին, այսինքն՝ 300 հազար կիլոմետր, այլապես այն չի կարողանա կպչել դրան։ Եվ մենք նաև ժամացույց ունենք մեր ձեռքերում։

Մենք նկատում ենք, որ այն պահին, երբ աստղանավի աղեղը բռնեց մեր հարթակի հետևի եզրին, նրա վրա փայլեց մի լապտեր՝ լուսավորելով այն շրջապատող տարածությունը։ Մեկ վայրկյան անց լույսի ճառագայթը հասավ մեր հարթակի առջեւի եզրին։ Մենք դրանում չենք կասկածում, քանի որ գիտենք լույսի արագությունը, և մեզ հաջողվել է ճշգրիտ նշել ժամացույցի համապատասխան պահը։ Իսկ աստղանավով...

Բայց աստղանավը նույնպես թռավ դեպի լույսի ճառագայթը։ Եվ մենք միանգամայն հաստատ տեսանք, որ լույսը լուսավորեց իր ծայրը այն պահին, երբ այն գտնվում էր հարթակի կեսին մոտ։ Մենք հաստատ տեսանք, որ լույսի ճառագայթը չի ծածկել նավի աղեղից մինչև 300 հազար կիլոմետր հեռավորություն։

Սակայն աստղանավի տախտակամածի ուղեւորները վստահ են մեկ այլ բանում. Նրանք վստահ են, որ իրենց ճառագայթը ծածկել է աղեղից մինչև 300 հազար կիլոմետր ամբողջ տարածությունը։ Չէ՞ որ նա դրա վրա ծախսել է մի ամբողջ վայրկյան։ Նրանք նույնպես դա բացարձակապես ճշգրիտ են արձանագրել իրենց ժամացույցների վրա։ Եվ ինչպես կարող էր այլ կերպ լինել. ի վերջո, լույսի արագությունը կախված չէ աղբյուրի արագությունից ...

Ինչու այդպես? Մենք տեսնում ենք մի բան ֆիքսված հարթակից, և մյուսը նրանց աստղանավերի տախտակամածին: Ինչ է պատահել?

Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսությունը

Անմիջապես պետք է նշել. Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսությունըառաջին հայացքից դա բացարձակապես հակասում է աշխարհի կառուցվածքի մեր հաստատված պատկերացմանը։ Կարելի է ասել, որ դա հակասում է նաև առողջ բանականությանը, քանի որ մենք սովոր ենք դա ներկայացնել։ Գիտության պատմության մեջ դա բազմիցս է եղել։

Բայց Երկրի գնդաձեւության բացահայտումը հակասում էր ողջախոհությանը։ Ինչպե՞ս կարող են մարդիկ ապրել հակառակ կողմում և չընկնել անդունդը։

Մեզ համար Երկրի գնդաձեւությունը անկասկած փաստ է, իսկ ողջախոհության տեսանկյունից ցանկացած այլ ենթադրություն անիմաստ է ու վայրի։ Բայց նահանջեք ձեր ժամանակից, պատկերացրեք այս գաղափարի առաջին տեսքը, և դուք կհասկանաք, թե որքան դժվար կլինի այն ընդունել:

Դե, մի՞թե ավելի հեշտ էր խոստովանել, որ Երկիրը անշարժ չէ, այլ իր հետագծով թռչում է տասնյակ անգամ ավելի արագ, քան թնդանոթի գնդակը:

Այս ամենը ողջախոհության ավերակներ էին։ Ուստի ժամանակակից ֆիզիկոսները երբեք դրան չեն անդրադառնում։

Հիմա վերադառնանք հարաբերականության հատուկ տեսությանը: Աշխարհն առաջին անգամ նրան ճանաչեց 1905 թվականին մի հոդվածից, որը ստորագրված էր քիչ հայտնի անունով՝ Ալբերտ Էյնշտեյնով: Իսկ նա այդ ժամանակ ընդամենը 26 տարեկան էր:

Այս պարադոքսից Էյնշտեյնը շատ պարզ և տրամաբանական ենթադրություն արեց. հարթակում գտնվող դիտորդի տեսանկյունից շարժվող մեքենայում ավելի քիչ ժամանակ է անցել, քան չափել է ձեր ձեռքի ժամացույցը: Մեքենայում ժամանակի ընթացքը դանդաղում էր՝ համեմատած անշարժ հարթակի վրա եղած ժամանակի հետ։

Այս ենթադրությունից տրամաբանորեն բխում էին բավականին զարմանալի բաներ։ Պարզվել է, որ տրամվայով աշխատանքի մեկնող մարդը, համեմատած նույն ճանապարհով գնացող հետիոտնի հետ, ոչ միայն արագության շնորհիվ է ժամանակ խնայում, այլեւ նրա համար ավելի դանդաղ է գնում։

Այնուամենայնիվ, մի փորձեք պահպանել հավերժական երիտասարդությունը այս կերպ. եթե նույնիսկ դառնաք կառապան և ձեր կյանքի մեկ երրորդը անցկացնեք տրամվայում, ապա 30 տարի հետո դուք հազիվ թե վաստակեք վայրկյանի մեկ միլիոներորդ մասը: Որպեսզի ժամանակի շահումը նկատելի դառնա, անհրաժեշտ է շարժվել լույսի արագությանը մոտ արագությամբ։

Պարզվում է, որ մարմինների արագության աճն արտացոլվում է նրանց զանգվածում։ Ինչքան մարմնի արագությունը մոտ է լույսի արագությանը, այնքան մեծ է նրա զանգվածը։ Լույսի արագությանը հավասար մարմնի արագությամբ նրա զանգվածը հավասար է անսահմանության, այսինքն՝ ավելի մեծ է, քան Երկրի, Արեգակի, Գալակտիկայի, մեր ողջ Տիեզերքի զանգվածը... Ահա թե որքան զանգված կարող է կենտրոնանալ պարզ սալաքարի մեջ՝ արագացնելով այն արագացնելով
Սվետա՜

Սա սահմանափակում է, որը թույլ չի տալիս որևէ նյութական մարմնի զարգացնել լույսի արագությանը հավասար արագություն։ Ի վերջո, քանի որ զանգվածը մեծանում է, այնքան ավելի ու ավելի դժվար է դառնում այն ցրել: Իսկ անսահման զանգվածը չի կարող շարժվել ոչ մի ուժով։

Այնուամենայնիվ, բնությունը այս օրենքից շատ կարևոր բացառություն է արել մասնիկների մի ամբողջ դասի համար։ Օրինակ՝ ֆոտոնների համար։ Նրանք կարող են շարժվել լույսի արագությամբ։ Ավելի ճիշտ՝ այլ արագությամբ չեն կարող շարժվել։ Անշարժ ֆոտոն պատկերացնելն անհնար է։

Երբ գտնվում է անշարժ վիճակում, այն չունի զանգված: Նաև նեյտրինոները չունեն հանգստի զանգված, և նրանք նաև դատապարտված են հավերժական անզուսպ թռիչքի տիեզերքով մեր Տիեզերքում առավելագույն հնարավոր արագությամբ՝ առանց լույսից առաջ անցնելու և հետ չմնալով:

Չէ՞ որ մեր թվարկած հարաբերականության հատուկ տեսության հետևանքներից յուրաքանչյուրը զարմանալի է, պարադոքսալ։ Եվ յուրաքանչյուրն, իհարկե, հակասում է «առողջ բանականությանը»։

Բայց ահա թե ինչն է հետաքրքիր. ոչ թե իր կոնկրետ ձևով, այլ որպես լայն փիլիսոփայական դիրքորոշման՝ այս բոլոր զարմանալի հետևանքները կանխատեսել են դիալեկտիկական մատերիալիզմի հիմնադիրները: Ի՞նչ են ասում այս հետևանքները: Շարժվող օբյեկտի էներգիան և զանգվածը, զանգվածը և արագությունը, արագությունն ու ժամանակը, արագությունն ու երկարությունը փոխկապակցող կապերի մասին…

Էյնշտեյնի փոխկախվածության հայտնագործությունը, ինչպես ցեմենտը (ավելին :), իրար միացնելով ամրացումները կամ հիմնաքարերը, իրար միացրեց իրերն ու երևույթները, որոնք նախկինում թվում էին միմյանցից անկախ և ստեղծեցին այն հիմքը, որի վրա առաջին անգամ գիտության պատմության մեջ հնարավոր է կառուցել ներդաշնակ շենք: Այս շենքը ներկայացնում է, թե ինչպես է աշխատում մեր տիեզերքը:

Բայց նախ, գոնե մի քանի խոսք հարաբերականության ընդհանուր տեսության մասին, որը նույնպես ստեղծել է Ալբերտ Էյնշտեյնը։

Albert Einstein

Այս անվանումը՝ հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը, այնքան էլ չի համապատասխանում տեսության բովանդակությանը, որը կքննարկվի։ Այն հաստատում է տարածության և նյութի միջև փոխկախվածությունը: Ըստ երևույթին, ավելի ճիշտ կլինի անվանել այն տարածություն-ժամանակի տեսություն, կամ գրավիտացիայի տեսություն.

Բայց այս անունը այնքան սերտաճեց Էյնշտեյնի տեսության հետ, որ նույնիսկ այն փոխարինելու հարցի բարձրացումն այժմ անպարկեշտ է թվում շատ գիտնականների համար:

Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը հաստատեց նյութի և այն պարունակող ժամանակի և տարածության միջև փոխկախվածությունը: Պարզվեց, որ տարածությունն ու ժամանակը ոչ միայն չի կարելի պատկերացնել որպես նյութից առանձին գոյություն ունեցող, այլև դրանց հատկությունները կախված են դրանք լցնող նյութից։

Քննարկման մեկնարկային կետ

Հետեւաբար, կարելի է միայն հստակեցնել քննարկման մեկնարկային կետև մի քանի կարևոր եզրակացություններ արեք:

Տիեզերական ճանապարհորդության սկզբում անսպասելի աղետը ոչնչացրեց գրադարանը, կինոֆոնդը և մտքի այլ շտեմարանները, տիեզերքով թռչող մարդկանց հիշողությունը: Իսկ հայրենի մոլորակի բնությունը մոռացվում է դարերի փոփոխության մեջ։ Նույնիսկ համընդհանուր ձգողության օրենքը մոռացվում է, քանի որ հրթիռը թռչում է միջգալակտիկական տարածությունում, որտեղ այն գրեթե չի զգացվում։

Այնուամենայնիվ, նավի շարժիչները հիանալի են աշխատում, մարտկոցներում էներգիայի մատակարարումը գործնականում անսահմանափակ է։ Շատ ժամանակ նավը շարժվում է իներցիայով, և նրա բնակիչները սովոր են անկշռությանը։ Բայց երբեմն նրանք միացնում են շարժիչները և դանդաղեցնում կամ արագացնում նավի շարժումը։ Երբ ռեակտիվ վարդակները անգույն բոցով բոցավառվում են դատարկության մեջ, և նավը շարժվում է արագացված արագությամբ, բնակիչները զգում են, որ իրենց մարմինները դառնում են ծանր, նրանք ստիպված են շրջել նավի շուրջը և չթռչել միջանցքներով:

Իսկ այժմ թռիչքը մոտ է ավարտին։ Նավը թռչում է մինչև աստղերից մեկը և ընկնում ամենահարմար մոլորակի ուղեծրերը։ Աստղանավերը դուրս են գալիս՝ քայլելով թարմ կանաչ գետնի վրա, անընդհատ զգալով նույն ծանրության զգացումը, որը ծանոթ էր այն ժամանակներից, երբ նավը շարժվում էր արագացված տեմպերով։

Բայց մոլորակը շարժվում է հավասարաչափ։ Այն չի կարող թռչել դեպի նրանց 9,8 մ/վ2 հաստատուն արագացումով։ Եվ նրանք ունեն առաջին ենթադրությունը, որ գրավիտացիոն դաշտը (գրավիտացիոն ուժը) և արագացումը տալիս են նույն ազդեցությունը, և գուցե ունեն ընդհանուր բնույթ։

Մեր երկրային ժամանակակիցներից ոչ ոք այսքան երկար թռիչքի չէր գնացել, բայց շատերն զգացին իրենց մարմինը «ծանրացնելու» և «թեթևացնելու» երեւույթը։ Արդեն սովորական վերելակը, երբ այն շարժվում է արագացված տեմպերով, ստեղծում է այս սենսացիան։ Իջնելիս զգում ես քաշի հանկարծակի կորուստ, բարձրանալիս, ընդհակառակը, հատակը սովորականից ավելի ուժգին է սեղմում ոտքերիդ։

Բայց մեկ զգացումը ոչինչ չի ապացուցում. Ի վերջո, սենսացիաները փորձում են համոզել մեզ, որ Արևը շարժվում է երկնքում անշարժ Երկրի շուրջ, որ բոլոր աստղերն ու մոլորակները գտնվում են մեզանից նույն հեռավորության վրա, երկնակամարում և այլն:

Գիտնականները սենսացիաները փորձարարական ստուգման են ենթարկել։ Նույնիսկ Նյուտոնը մտածում էր երկու երևույթների տարօրինակ նույնականության մասին։ Նա փորձեց նրանց թվային բնութագրեր տալ։ Չափելով գրավիտացիոն ուժը և նա համոզվել է, որ դրանց արժեքները միշտ խիստ հավասար են միմյանց։

Ինչ նյութերից էլ նա պատրաստեց փորձնական գործարանի ճոճանակները՝ արծաթից, կապարից, ապակուց, աղից, փայտից, ջրից, ոսկուց, ավազից, ցորենից։ Արդյունքը նույնն էր.

Համարժեքության սկզբունք, որի մասին մենք խոսում ենք, հարաբերականության ընդհանուր տեսության հիմքն է, թեեւ տեսության ժամանակակից մեկնաբանությունն այս սկզբունքի կարիքն այլեւս չունի։ Բաց թողնելով այս սկզբունքից բխող մաթեմատիկական եզրակացությունները, եկեք ուղղակիորեն անցնենք հարաբերականության ընդհանուր տեսության որոշ հետևանքների:

Նյութի մեծ զանգվածների առկայությունը մեծապես ազդում է շրջակա տարածության վրա: Դա հանգեցնում է նրանում այնպիսի փոփոխությունների, որոնք կարող են սահմանվել որպես տարածության անհամասեռություններ։ Այս անհամասեռությունները ուղղորդում են ցանկացած զանգվածի շարժումը, որը մոտ է ձգող մարմնին:

Սովորաբար դիմում են նման անալոգիայի. Պատկերացրեք մի կտավ, որը ամուր ձգված է երկրի մակերեսին զուգահեռ շրջանակի վրա: Ծանր քաշ դրեք դրա վրա։ Սա կլինի մեր մեծ գրավիչ զանգվածը։ Նա, իհարկե, կծկվի կտավը և կհայտնվի ինչ-որ ընդմիջման մեջ: Այժմ գլորեք գնդակը այս կտավի վրայով այնպես, որ նրա ճանապարհի մի մասը ընկած լինի ձգող զանգվածի կողքին: Կախված նրանից, թե ինչպես կարձակվի գնդակը, հնարավոր է երեք տարբերակ.

Գնդակը բավական հեռու կթռչի կտավի շեղումից առաջացած խորշից և չի փոխի իր շարժումը:
Գնդակը կդիպչի խորշին, և նրա շարժման գծերը կծկվեն դեպի ձգող զանգվածը։
Գնդակը կընկնի այս անցքի մեջ, չի կարողանա դուրս գալ դրանից և մեկ կամ երկու պտույտ կկատարի գրավիտացիոն զանգվածի շուրջ։

Ճի՞շտ չէ, որ երրորդ տարբերակը շատ գեղեցիկ մոդելավորում է աստղի կամ մոլորակի կողմից իրենց գրավչության դաշտ անզգուշորեն թռչող օտար մարմնի գրավումը:

Իսկ երկրորդ դեպքը բռնելու հնարավոր արագությունից մեծ արագությամբ թռչող մարմնի հետագծի կռումն է։ Առաջին դեպքը նման է գրավիտացիոն դաշտի գործնական հասանելիությունից դուրս թռչելուն: Այո, դա գործնական է, քանի որ տեսականորեն գրավիտացիոն դաշտն անսահմանափակ է։

Իհարկե, սա շատ հեռավոր անալոգիա է, առաջին հերթին այն պատճառով, որ ոչ ոք իրականում չի կարող պատկերացնել մեր եռաչափ տարածության շեղումը: Ո՞րն է այս շեղման կամ կորության ֆիզիկական իմաստը, ինչպես հաճախ ասում են, ոչ ոք չգիտի:

Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունից հետևում է, որ ցանկացած նյութական մարմին կարող է շարժվել գրավիտացիոն դաշտում միայն կոր գծերով։ Միայն մասնավորապես, հատուկ դեպքերում կորը վերածվում է ուղիղ գծի։

Լույսի ճառագայթը նույնպես ենթարկվում է այս կանոնին. Ի վերջո, այն բաղկացած է ֆոտոններից, որոնք թռիչքի ժամանակ ունեն որոշակի զանգված։ Եվ գրավիտացիոն դաշտն իր ազդեցությունն է թողնում նրա վրա, ինչպես նաև մոլեկուլի, աստերոիդի կամ մոլորակի վրա։

Մեկ այլ կարևոր եզրակացություն այն է, որ գրավիտացիոն դաշտը նույնպես փոխում է ժամանակի ընթացքը։ Մեծ ձգող զանգվածի մոտ, նրա կողմից ստեղծված ուժեղ գրավիտացիոն դաշտում, ժամանակի ընթացքը պետք է լինի ավելի դանդաղ, քան նրանից հեռու:

Հասկանում եք, և հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը հղի է պարադոքսալ եզրակացություններով, որոնք կարող են նորից ու նորից շրջել մեր «ողջախոհության» գաղափարները:

Գրավիտացիոն փլուզում

Խոսենք տիեզերական բնույթի մի զարմանալի երեւույթի մասին՝ գրավիտացիոն փլուզման (աղետալի սեղմման) մասին։ Այս երեւույթը տեղի է ունենում նյութի հսկա կուտակումներում, որտեղ գրավիտացիոն ուժերը հասնում են այնպիսի ահռելի մեծությունների, որ բնության մեջ գոյություն ունեցող ոչ մի այլ ուժ չի կարող դիմակայել դրանց։

Հիշեք Նյուտոնի հայտնի բանաձևը. որքան մեծ է ձգողության ուժը, այնքան փոքր է ձգող մարմինների միջև հեռավորության քառակուսին: Այսպիսով, որքան խտանում է նյութի գոյացումը, որքան փոքրանում է դրա չափը, որքան արագ են մեծանում գրավիտացիոն ուժերը, այնքան անխուսափելի է դրանց կործանարար գրկումը։

Կա մի խորամանկ տեխնիկա, որով բնությունը պայքարում է նյութի անսահման թվացող սեղմման դեմ: Դա անելու համար այն դադարեցնում է ժամանակի ընթացքը գերհսկա գրավիտացիոն ուժերի գործողության ոլորտում, և նյութի շղթայված զանգվածները, ասես, անջատված են մեր Տիեզերքից՝ սառած տարօրինակ լեթարգիական երազի մեջ:

Տիեզերքի այս «սև անցքերից» առաջինը հավանաբար արդեն հայտնաբերվել է։ Խորհրդային գիտնականներ Օ.Խ.Հուսեյնովի և Ա.Շ.Նովրուզովայի ենթադրության համաձայն, դա Երկվորյակների դելտան է՝ մեկ անտեսանելի բաղադրիչ ունեցող կրկնակի աստղ։

Տեսանելի բաղադրիչն ունի 1,8 արեգակի զանգված, իսկ նրա անտեսանելի «գործընկերը», ըստ հաշվարկների, պետք է լինի չորս անգամ ավելի զանգված, քան տեսանելիը։ Բայց դրա հետքերը չկան՝ անհնար է տեսնել բնության ամենազարմանալի ստեղծագործությունը՝ «սև խոռոչը»։

Խորհրդային գիտնական, պրոֆեսոր Կ.Պ. Ստանյուկովիչը, ինչպես ասում են, «գրչի ծայրին», զուտ տեսական կոնստրուկցիաների միջոցով ցույց տվեց, որ «սառեցված նյութի» մասնիկները կարող են լինել շատ բազմազան չափերով։

Նրա հսկա կազմավորումները հնարավոր են, որոնք նման են քվազարներին, որոնք շարունակաբար ճառագայթում են այնքան էներգիա, որքան մեր Գալակտիկայի բոլոր 100 միլիարդ աստղերը:
Հնարավոր են շատ ավելի համեստ կուտակումներ, որոնք հավասար են արեգակնային մի քանի զանգվածի: Ե՛վ այդ, և՛ մյուս առարկաները կարող են առաջանալ սովորական, ոչ «քնած» նյութից:
Իսկ հնարավոր են բոլորովին այլ դասի գոյացումներ՝ տարրական մասնիկներին զանգվածով համարժեք։

Որպեսզի դրանք ի հայտ գան, անհրաժեշտ է նախ հսկա ճնշման ենթարկել այն նյութը, որը նրանց ստիպում է, և այն մղել դեպի Շվարցշիլդի ոլորտի սահմանները՝ մի ոլորտ, որտեղ արտաքին դիտորդի համար ժամանակն ամբողջությամբ դադարում է: Եվ եթե նույնիսկ դրանից հետո ճնշումը նույնիսկ հեռացվի, այն մասնիկները, որոնց համար ժամանակը կանգ է առել, կշարունակեն գոյություն ունենալ մեր Տիեզերքից անկախ:

պլանկեոններ

Պլանկեոնները մասնիկների շատ հատուկ դաս են: Նրանք, ըստ Կ.Պ. Ստանյուկովիչի, ունեն չափազանց հետաքրքիր հատկություն. նրանք իրենց մեջ նյութ են կրում անփոփոխ ձևով, ինչպիսին այն էր միլիոնավոր և միլիարդավոր տարիներ առաջ: Նայելով պլանկեոնի ներսում՝ մենք կարողացանք նյութը տեսնել այնպիսին, ինչպիսին այն կար մեր տիեզերքի ծննդյան ժամանակ: Ըստ տեսական հաշվարկների՝ Տիեզերքում կա մոտ 1080 պլանկեոն, մոտավորապես մեկ պլանկեոն՝ 10 սանտիմետր կողմ ունեցող տարածության խորանարդի մեջ։ Ի դեպ, Ստանյուկովիչի և (անկախ նրանից, պլանկեոնների վարկածը միաժամանակ առաջ քաշեց ակադեմիկոս Մ.Ա. Մարկովը: Միայն Մարկովն է նրանց տվել այլ անուն՝ մաքսիմոններ):

Պլանկեոնների հատուկ հատկությունները կարող են օգտագործվել նաև տարրական մասնիկների երբեմն պարադոքսալ փոխակերպումները բացատրելու համար։ Հայտնի է, որ երկու մասնիկների բախման ժամանակ բեկորներ երբեք չեն առաջանում, այլ առաջանում են այլ տարրական մասնիկներ։ Սա իսկապես զարմանալի է. սովորական աշխարհում, ծաղկամանը կոտրելով, մենք երբեք չենք ստանա ամբողջական բաժակներ կամ նույնիսկ վարդեր: Բայց ենթադրենք, որ յուրաքանչյուր տարրական մասնիկի խորքում կա պլանկեոն՝ մեկ կամ մի քանի, իսկ երբեմն էլ՝ բազմաթիվ պլանկեոններ։

Մասնիկների բախման պահին պլանկեոնի ամուր կապված «տոպրակը» մի փոքր բացվում է, որոշ մասնիկներ «կընկնեն» դրա մեջ և «դուրս ցատկելու» փոխարեն նրանք, որոնք մենք համարում ենք, որ առաջացել են բախման ժամանակ։ Միաժամանակ պլանկեոնը, որպես ջանասեր հաշվապահ, կապահովի տարրական մասնիկների աշխարհում ընդունված բոլոր «պահպանման օրենքները»։
Լավ, ի՞նչ կապ ունի դրա հետ համընդհանուր ձգողության մեխանիզմը։

Գրավիտացիայի համար «պատասխանատուները», ըստ Կ.Պ. Ստանյուկովիչի վարկածի, մանր մասնիկներն են, այսպես կոչված, գրավիտոնները, որոնք անընդհատ արտանետվում են տարրական մասնիկների կողմից: Գրավիտոնները նույնքան փոքր են, քան վերջիններս, որքան արևի ճառագայթում պարող փոշու մի մասնիկը փոքր է, քան երկրագունդը:

Գրավիտոնների ճառագայթումը ենթարկվում է մի շարք օրինաչափությունների։ Մասնավորապես, նրանց ավելի հեշտ է թռչել տիեզերքի այդ շրջան։ Որը պարունակում է ավելի քիչ գրավիտոններ: Սա նշանակում է, որ եթե տիեզերքում կան երկու երկնային մարմիններ, երկուսն էլ գրավիտոններ կճառագեն հիմնականում «դուրս»՝ միմյանց հակառակ ուղղություններով: Սա առաջացնում է ազդակ, որը ստիպում է մարմիններին մոտենալ միմյանց, գրավել միմյանց:

Գրավիտացիոն ուժն այն ուժն է, որով որոշակի զանգվածի առարկաները ձգվում են միմյանց, որոնք գտնվում են միմյանցից որոշակի հեռավորության վրա:

Անգլիացի գիտնական Իսահակ Նյուտոնը 1867 թվականին հայտնաբերեց համընդհանուր ձգողության օրենքը։ Սա մեխանիկայի հիմնարար օրենքներից մեկն է։ Այս օրենքի էությունը հետևյալն է.Ցանկացած երկու նյութական մասնիկներ ձգվում են միմյանց նկատմամբ մի ուժով, որն ուղիղ համեմատական է նրանց զանգվածների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն։

Ներգրավման ուժն առաջին ուժն է, որ զգացել է մարդը։ Սա այն ուժն է, որով Երկիրը գործում է իր մակերեսի վրա գտնվող բոլոր մարմինների վրա։ Եվ ցանկացած մարդ այդ ուժը զգում է որպես սեփական քաշ։

Ձգողության օրենքը

Լեգենդ կա, որ Նյուտոնը միանգամայն պատահաբար հայտնաբերել է համընդհանուր ձգողության օրենքը՝ երեկոյան քայլելով իր ծնողների պարտեզում։ Ստեղծագործող մարդիկ անընդհատ որոնումների մեջ են, իսկ գիտական հայտնագործությունները ոչ թե ակնթարթային խորաթափանցություն են, այլ երկարատև մտավոր աշխատանքի պտուղ։ Նստած խնձորենու տակ՝ Նյուտոնը մտածում էր մեկ այլ գաղափարի մասին, և հանկարծ նրա գլխին խնձոր ընկավ։ Նյուտոնին պարզ էր, որ խնձորն ընկել է Երկրի ձգողականության հետևանքով։ «Բայց ինչու լուսինը չի ընկնում Երկրի վրա: նա մտածեց. «Դա նշանակում է, որ ինչ-որ այլ ուժ է գործում նրա վրա՝ պահելով այն ուղեծրում»: Այսպես է հայտնի ձգողության օրենքը.

Գիտնականները, ովքեր նախկինում ուսումնասիրել էին երկնային մարմինների պտույտը, կարծում էին, որ երկնային մարմինները ենթարկվում են բոլորովին այլ օրենքների։ Այսինքն՝ ենթադրվում էր, որ Երկրի մակերևույթի և տիեզերքում ներգրավման բոլորովին այլ օրենքներ կան։

Նյուտոնը միավորել է ձգողության այս ենթադրյալ տեսակները: Վերլուծելով Կեպլերի օրենքները, որոնք նկարագրում են մոլորակների շարժումը, նա եկել է այն եզրակացության, որ ձգողական ուժն առաջանում է ցանկացած մարմինների միջև։ Այսինքն՝ և՛ պարտեզում ընկած խնձորի վրա, և՛ տիեզերքում գտնվող մոլորակների վրա ազդում են ուժեր, որոնք ենթարկվում են նույն օրենքին՝ համընդհանուր ձգողության օրենքին:

Նյուտոնը պարզեց, որ Կեպլերի օրենքները գործում են միայն այն դեպքում, երբ մոլորակների միջև կա գրավիչ ուժ: Եվ այս ուժն ուղիղ համեմատական է մոլորակների զանգվածներին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև եղած հեռավորության քառակուսուն։

Ներգրավման ուժը հաշվարկվում է բանաձևով F=G մ 1 մ 2 / ռ 2

մ 1 առաջին մարմնի զանգվածն է.

մ2երկրորդ մարմնի զանգվածն է;

r մարմինների միջև հեռավորությունն է.

Գ համաչափության գործակիցն է, որը կոչվում է գրավիտացիոն հաստատունկամ գրավիտացիոն հաստատուն.

Դրա արժեքը որոշվել է փորձարարական եղանակով։ Գ\u003d 6,67 10 -11 Նմ 2 / կգ 2

Եթե զանգվածի միավորին հավասար զանգված ունեցող երկու նյութական կետերը գտնվում են հեռավորության վրա հավասար հեռավորության վրա, ապա դրանք ձգվում են հավասար ուժով.Գ.

Ներգրավման ուժերը գրավիտացիոն ուժերն են: Նրանք նաև կոչվում են ձգողականություն. Նրանք ենթարկվում են համընդհանուր ձգողության օրենքին և հայտնվում են ամենուր, քանի որ բոլոր մարմիններն ունեն զանգված։

Ձգողականություն

Երկրի մակերևույթի մոտ գտնվող ձգողական ուժը այն ուժն է, որով բոլոր մարմինները ձգվում են դեպի Երկիր: Նրան կանչում են ձգողականություն. Այն համարվում է հաստատուն, եթե մարմնի հեռավորությունը Երկրի մակերեւույթից փոքր է Երկրի շառավիղի համեմատ։

Քանի որ ձգողականությունը, որը գրավիտացիոն ուժն է, կախված է մոլորակի զանգվածից և շառավղից, տարբեր մոլորակների վրա այն տարբեր կլինի։ Քանի որ Լուսնի շառավիղը փոքր է Երկրի շառավղից, ուրեմն Լուսնի վրա ձգող ուժը 6 անգամ փոքր է, քան Երկրի վրա։ Իսկ Յուպիտերի վրա, ընդհակառակը, ձգողականությունը 2,4 անգամ ավելի մեծ է, քան Երկրի գրավիտացիան։ Բայց մարմնի քաշը մնում է հաստատուն, անկախ նրանից, թե որտեղ է այն չափվում:

Շատերը շփոթում են քաշի և ձգողականության իմաստը՝ կարծելով, որ ձգողականությունը միշտ հավասար է քաշին: Բայց դա այդպես չէ:

Այն ուժը, որով մարմինը սեղմում է հենարանի վրա կամ ձգում է կախոցը, սա է քաշը: Եթե հենարանը կամ կախոցը հանվի, մարմինը կսկսի ընկնել ազատ անկման արագացմամբ՝ ձգողականության ազդեցության տակ։ Ձգողության ուժը համաչափ է մարմնի զանգվածին։ Այն հաշվարկվում է ըստ բանաձևիՖ= մ է , որտեղ մ- մարմնի զանգված, է-ձգողության արագացում.

Մարմնի քաշը կարող է փոխվել, իսկ երբեմն ընդհանրապես անհետանալ: Պատկերացրեք, որ վերելակում ենք վերևի հարկում։ Վերելակը արժե այն: Այս պահին մեր P կշիռը և F ծանրության ուժը, որով Երկիրը քաշում է մեզ, հավասար են։ Բայց հենց որ վերելակը արագացումով սկսեց իջնել ներքեւ ա , քաշն ու ձգողականությունն այլևս հավասար չեն։ Նյուտոնի երկրորդ օրենքի համաձայնմգ+ P = ma. P \u003d մ գ -մա.

Բանաձևից երևում է, որ մեր քաշը նվազել է, երբ մենք իջնում էինք:

Այն պահին, երբ վերելակը բարձրացրեց արագությունը և սկսեց շարժվել առանց արագացման, մեր քաշը կրկին հավասար է ձգողականության: Իսկ երբ վերելակը սկսեց դանդաղեցնել իր շարժումը, արագացումը ադարձել է բացասական, և քաշն աճել է։ Կա գերծանրաբեռնվածություն.

Իսկ եթե մարմինն ազատ անկման արագացմամբ շարժվում է ներքև, ապա քաշն ամբողջությամբ կհավասարվի զրոյի։

ժամը ա=է Ռ=մգ-մա= մգ - մգ=0

Սա անկշռության վիճակ է։

Այսպիսով, առանց բացառության, Տիեզերքի բոլոր նյութական մարմինները ենթարկվում են համընդհանուր ձգողության օրենքին: Եվ Արեգակի շուրջ մոլորակները, և բոլոր մարմինները, որոնք գտնվում են Երկրի մակերեսին մոտ:

16-17-րդ դարերը շատերի կողմից իրավացիորեն կոչվում են աշխարհի ամենափառավոր ժամանակաշրջաններից մեկը: Հենց այդ ժամանակ էլ հիմնականում դրվեցին հիմքերը, առանց որոնց այս գիտության հետագա զարգացումը պարզապես աներևակայելի կլիներ: Կոպեռնիկոսը, Գալիլեոն, Կեպլերը մեծ աշխատանք են կատարել՝ ֆիզիկան հռչակելու գիտություն, որը կարող է պատասխանել գրեթե ցանկացած հարցի: Բացահայտումների մի ամբողջ շարքում առանձնանում է համընդհանուր ձգողության օրենքը, որի վերջնական ձևակերպումը պատկանում է ականավոր անգլիացի գիտնական Իսահակ Նյուտոնին:

Այս գիտնականի աշխատանքների հիմնական նշանակությունը ոչ թե համընդհանուր ձգողության ուժի հայտնաբերման մեջ էր. և՛ Գալիլեոն, և՛ Կեպլերը խոսում էին այդ քանակի առկայության մասին նույնիսկ մինչև Նյուտոնը, այլ այն, որ նա առաջինն էր, ով ապացուցեց, որ նույնը. ուժերը գործում են ինչպես Երկրի վրա, այնպես էլ արտաքին տարածության մեջ, մարմինների միջև փոխազդեցության նույն ուժերը:

Նյուտոնը գործնականում հաստատեց և տեսականորեն հիմնավորեց այն փաստը, որ Տիեզերքի բացարձակապես բոլոր մարմինները, այդ թվում՝ Երկրի վրա գտնվող մարմինները, փոխազդում են միմյանց հետ։ Այս փոխազդեցությունը կոչվում է գրավիտացիոն, մինչդեռ համընդհանուր ձգողության գործընթացը ինքնին կոչվում է գրավիտացիա:
Այս փոխազդեցությունը տեղի է ունենում մարմինների միջև, քանի որ գոյություն ունի նյութի հատուկ տեսակ, ի տարբերություն մյուսների, որը գիտության մեջ կոչվում է գրավիտացիոն դաշտ: Այս դաշտը գոյություն ունի և գործում է բացարձակապես ցանկացած օբյեկտի շուրջ, մինչդեռ դրանից պաշտպանություն չկա, քանի որ այն ունի ցանկացած նյութ ներթափանցելու անզուգական ունակություն:

Համընդհանուր ձգողության ուժը, որի սահմանումը և ձևակերպումը նա տվել է, ուղղակիորեն կախված է փոխազդող մարմինների զանգվածների արտադրյալից և հակառակը՝ այդ մարմինների միջև հեռավորության քառակուսուց։ Ըստ Նյուտոնի, որն անհերքելիորեն հաստատված է գործնական հետազոտություններով, համընդհանուր ձգողության ուժը հայտնաբերվում է հետևյալ բանաձևով.

Դրանում առանձնահատուկ նշանակություն ունի գրավիտացիոն G հաստատունը, որը մոտավորապես հավասար է 6,67 * 10-11 (N * մ2) / կգ2:

Գրավիտացիոն ուժը, որով մարմինները ձգվում են դեպի Երկիր, Նյուտոնի օրենքի հատուկ դեպք է և կոչվում է ձգողականություն։ Այս դեպքում գրավիտացիոն հաստատունը և բուն Երկրի զանգվածը կարող են անտեսվել, ուստի ձգողականության ուժը գտնելու բանաձևը կունենա հետևյալ տեսքը.

Այստեղ g-ը ոչ այլ ինչ է, քան արագացում, որի թվային արժեքը մոտավորապես հավասար է 9,8 մ/վ2-ի։

Նյուտոնի օրենքը բացատրում է ոչ միայն անմիջապես Երկրի վրա տեղի ունեցող գործընթացները, այլև տալիս է բազմաթիվ հարցերի պատասխաններ՝ կապված ամբողջ Արեգակնային համակարգի կառուցվածքի հետ։ Մասնավորապես, միջև համընդհանուր ձգողության ուժը որոշիչ ազդեցություն ունի մոլորակների շարժման վրա իրենց ուղեծրերում: Այս շարժման տեսական նկարագրությունը տվել է Կեպլերը, սակայն դրա հիմնավորումը հնարավոր դարձավ միայն այն բանից հետո, երբ Նյուտոնը ձեւակերպեց իր հայտնի օրենքը։

Ինքը՝ Նյուտոնը, կապել է երկրային և այլմոլորակային գրավիտացիայի երևույթները՝ օգտագործելով պարզ օրինակ՝ դրանից կրակելիս այն չի թռչում ուղիղ, այլ կամարային հետագծով։ Միաժամանակ, վառոդի լիցքի և միջուկի զանգվածի ավելացմամբ, վերջինս գնալով ավելի ու ավելի հեռու կթռչի։ Ի վերջո, եթե ենթադրենք, որ հնարավոր է այնքան վառոդ ձեռք բերել և այնպիսի թնդանոթ կառուցել, որ թնդանոթը թռչի ամբողջ երկրագնդով մեկ, ապա, կատարելով այս շարժումը, այն չի կանգնի, այլ կշարունակի իր շրջանաձև (էլիպսոիդ) շարժումը, վերածվելով արհեստականի, արդյունքում համընդհանուր ձգողության ուժը բնության մեջ թե՛ Երկրի վրա, թե՛ արտաքին տիեզերքում նույնն է։

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Համընդհանուր ձգողության օրենքը հայտնաբերել է Ի.Նյուտոնը.

Երկու մարմիններ ձգվում են միմյանց հետ, որն ուղիղ համեմատական է նրանց արտադրյալին և հակադարձ համեմատական է նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն.

Ձգողության օրենքի նկարագրությունը

Գործակիցը գրավիտացիոն հաստատունն է։ SI համակարգում գրավիտացիոն հաստատունն ունի հետևյալ արժեքը.

Այս հաստատունը, ինչպես երևում է, շատ փոքր է, ուստի փոքր զանգված ունեցող մարմինների միջև գրավիտացիոն ուժերը նույնպես փոքր են և գործնականում չեն զգացվում։ Այնուամենայնիվ, տիեզերական մարմինների շարժումը լիովին որոշվում է գրավիտացիայի միջոցով: Համընդհանուր ձգողության կամ, այլ կերպ ասած, գրավիտացիոն փոխազդեցության առկայությունը բացատրում է, թե ինչ են «պահում» Երկիրն ու մոլորակները, և ինչու են նրանք Արեգակի շուրջը շարժվում որոշակի հետագծերով և չեն թռչում նրանից: Համընդհանուր ձգողության օրենքը մեզ թույլ է տալիս որոշել երկնային մարմինների բազմաթիվ բնութագրեր՝ մոլորակների, աստղերի, գալակտիկաների և նույնիսկ սև խոռոչների զանգվածները: Այս օրենքը հնարավորություն է տալիս մեծ ճշգրտությամբ հաշվարկել մոլորակների ուղեծրերը և ստեղծել Տիեզերքի մաթեմատիկական մոդելը։

Համընդհանուր ձգողության օրենքի օգնությամբ հնարավոր է հաշվարկել նաև տիեզերական արագությունները։ Օրինակ, նվազագույն արագությունը, որով Երկրի մակերևույթից հորիզոնական շարժվող մարմինը չի ընկնի նրա վրա, այլ կշարժվի շրջանաձև ուղեծրով, 7,9 կմ/վ է (առաջին տիեզերական արագությունը): Երկրից հեռանալու համար, այսինքն. իր գրավիտացիոն ձգողականությունը հաղթահարելու համար մարմինը պետք է ունենա 11,2 կմ/վ արագություն (երկրորդ տիեզերական արագությունը)։

Ձգողականությունը ամենազարմանալի բնական երեւույթներից մեկն է։ Գրավիտացիոն ուժերի բացակայության դեպքում Տիեզերքի գոյությունն անհնար կլիներ, Տիեզերքը նույնիսկ չէր կարող առաջանալ: Ձգողականությունը պատասխանատու է Տիեզերքի բազմաթիվ գործընթացների համար՝ նրա ծնունդը, քաոսի փոխարեն կարգուկանոնի առկայությունը: Ձգողականության էությունը դեռևս լիովին պարզված չէ: Մինչ օրս ոչ ոք չի կարողացել մշակել գրավիտացիոն փոխազդեցության արժանի մեխանիզմ և մոդել։

Ձգողականություն

Ձգողական ուժերի դրսևորման առանձնահատուկ դեպք է գրավիտացիան։

Ձգողության ուժը միշտ ուղղված է ուղղահայաց դեպի ներքև (դեպի Երկրի կենտրոն):

Եթե ծանրության ուժը գործում է մարմնի վրա, ապա մարմինը կատարում է: Շարժման տեսակը կախված է սկզբնական արագության ուղղությունից և մոդուլից:

Մենք ամեն օր գործ ունենք ձգողականության ուժի հետ: , որոշ ժամանակ անց գետնին է։ Ձեռքերից ազատված գիրքը վայր է ընկնում։ Մարդը ցատկելով չի թռչում արտաքին տարածություն, այլ ընկնում է գետնին։

Դիտարկելով Երկրի մակերեսին մոտ մարմնի ազատ անկումը Երկրի հետ այս մարմնի գրավիտացիոն փոխազդեցության արդյունքում՝ կարող ենք գրել.

որտեղից է ազատ անկման արագացումը.

Ազատ անկման արագացումը կախված չէ մարմնի զանգվածից, այլ կախված է Երկրից վերև գտնվող մարմնի բարձրությունից։ Երկրագունդը բևեռներում մի փոքր հարթեցված է, ուստի բևեռների մոտ գտնվող մարմինները մի փոքր ավելի մոտ են երկրի կենտրոնին: Այս առումով, ազատ անկման արագացումը կախված է տարածքի լայնությունից. բևեռում այն մի փոքր ավելի մեծ է, քան հասարակածում և այլ լայնություններում (հասարակածում մ/վ, Հյուսիսային բևեռում հասարակած մ/վրկ):

Նույն բանաձևը թույլ է տալիս գտնել ազատ անկման արագացումը զանգվածով և շառավղով ցանկացած մոլորակի մակերեսի վրա:

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1 (Երկիրը «կշռելու» խնդիր)

Զորավարժություններ

Երկրի շառավիղը կմ է, մոլորակի մակերեսի վրա ազատ անկման արագացումը՝ մ/վ։ Օգտագործելով այս տվյալները՝ գնահատեք Երկրի մոտավոր զանգվածը։

Որոշում

Երկրի մակերևույթի վրա ազատ անկման արագացում.

որտեղից է Երկրի զանգվածը.

C համակարգում՝ Երկրի շառավիղը մ.

Ֆիզիկական մեծությունների թվային արժեքները փոխարինելով բանաձևով՝ մենք գնահատում ենք Երկրի զանգվածը.

Պատասխանել

Երկրի զանգվածը կգ.

ՕՐԻՆԱԿ 2

Զորավարժություններ

Երկրի արբանյակը շրջանաձև ուղեծրով շարժվում է Երկրի մակերևույթից 1000 կմ բարձրության վրա։ Որքա՞ն արագ է շարժվում արբանյակը: Որքա՞ն ժամանակ է պահանջվում, որպեսզի արբանյակը մեկ ամբողջական պտույտ կատարի երկրի շուրջը:

Որոշում

Երկրի կողմից արբանյակի վրա ազդող ուժը հավասար է արբանյակի զանգվածի և այն արագացման արտադրյալին, որով շարժվում է.