중력: 공식, 정의. 참조

절대적으로 우주의 모든 몸은 어떻게 든 지구 (더 정확하게는 핵심)로 끌어 당기는 마법의 힘에 의해 영향을 받습니다. 탈출 할 곳이없고 모든 것을 아우르는 마법의 중력에서 숨을 곳이 없습니다. 우리 태양계의 행성은 거대한 태양뿐만 아니라 서로 끌어 당기고 모든 물체, 분자 및 가장 작은 원자도 서로 끌어 당깁니다. . 어린 아이들에게도 알려진 그는이 현상을 연구하는 데 평생을 바친 그는 가장 큰 법칙 중 하나 인 만유인력의 법칙을 확립했습니다.

중력이란 무엇입니까?

정의와 공식은 오랫동안 많은 사람들에게 알려져 왔습니다. 중력의 힘은 만유인력의 자연적 표현 중 하나인 특정 양, 즉 모든 물체가 변함없이 지구로 끌어당기는 힘이라는 것을 상기하십시오.

중력은 라틴 문자 F로 표시됩니다.

중력: 공식

특정 신체에 대한 계산 방법은 무엇입니까? 이를 수행하기 위해 알아야 할 다른 수량은 무엇입니까? 중력을 계산하는 공식은 매우 간단하며 물리학 과정이 시작될 때 종합 학교의 7 학년에서 공부합니다. 그것을 배우기만 하는 것이 아니라 그것을 이해하기 위해서는 몸에 불변하게 작용하는 중력은 그 양적 가치(질량)에 정비례한다는 사실에서 출발해야 한다.

중력의 단위는 위대한 과학자 뉴턴의 이름을 따서 명명되었습니다.

그것은 그 영향으로 인해 모든 물체가 균일한 가속도로 아래로 떨어지기 때문에 항상 엄격하게 지구의 중심을 향합니다. 우리는 일상 생활의 모든 곳에서 지속적으로 중력 현상을 관찰합니다.

실수로 또는 특별히 손에서 떨어진 물체는 반드시 지구(또는 자유 낙하를 방지하는 표면)로 떨어집니다.
우주로 발사된 위성은 우리 행성에서 수직으로 무한한 거리만큼 날아가지 않고 궤도에 남아 있습니다.
모든 강은 산에서 흐르고 되돌릴 수 없습니다.
사람이 넘어져 다치는 일이 발생합니다.
가장 작은 먼지 입자는 모든 표면에 있습니다.
공기는 지표면에 집중되어 있습니다.
휴대하기 힘든 가방;
구름과 구름에서 비가 내리고, 눈이 내리고, 우박.

"중력"의 개념과 함께 "체중"이라는 용어가 사용됩니다. 몸체를 평평한 수평면에 놓으면 무게와 중력이 수치적으로 동일하므로 이 두 개념이 대체되는 경우가 많은데 이는 전혀 정확하지 않습니다.

중력 가속도

"자유 낙하 가속도"의 개념(즉, "중력"이라는 용어와 관련이 있습니다. 공식은 다음을 보여줍니다. 중력을 계산하려면 질량에 g를 곱해야 합니다(St. p의 가속도) .).

"g" = 9.8 N/kg, 이것은 일정한 값입니다. 그러나보다 정확한 측정은 지구의 자전으로 인해 St.의 가속도 값이 있음을 보여줍니다. p.는 동일하지 않으며 위도에 따라 다릅니다. 북극에서는 = 9.832 N / kg이고 무더운 적도에서는 = 9.78 N / kg입니다. 행성의 다른 장소에서 다른 중력이 같은 질량의 물체로 향하는 것으로 나타났습니다(공식 mg는 여전히 변경되지 않고 유지됨). 실제 계산을 위해 이 값에 약간의 오차를 허용하고 평균값 9.8N/kg을 사용하기로 결정했습니다.

중력과 같은 양의 비례성(공식이 이를 증명함)을 통해 동력계로 물체의 무게를 측정할 수 있습니다(일반 가정 사업과 유사). 정확한 체중을 결정하려면 로컬 "g" 값을 알아야 하므로 기기는 힘만 표시한다는 점에 유의하십시오.

중력은 지구 중심으로부터 어떤 거리(가까운 곳과 먼 곳 모두)에서 작용합니까? 뉴턴은 지구에서 상당한 거리를 두고도 몸에 작용하지만 그 값은 물체에서 지구 중심까지의 거리의 제곱에 반비례하여 감소한다고 가정했다.

태양계의 중력

다른 행성에 관한 정의와 공식이 관련성을 유지합니까? "g"의 의미에서 한 가지 차이점만 있습니다.

달에서 = 1.62 N/kg(지구보다 6배 적음);
해왕성에서 = 13.5N/kg(지구보다 거의 1.5배 높음);
화성에서 = 3.73 N/kg(우리 행성보다 2.5배 이상 적음);
토성에서 = 10.44 N/kg;
수은에서 = 3.7 N/kg;
금성에서 = 8.8 N/kg;
천왕성에서 = 9.8 N/kg(실제로 우리와 동일);
목성에서 = 24 N/kg(거의 2.5배 높음).

가장 신비할 뿐만 아니라 자연의 힘그러나 또한 가장 강력합니다.

진행 중인 남자

역사적으로 그것은 인간당신이 앞으로 나아가면서 진보의 길그 어느 때보다 강력한 자연의 힘을 마스터했습니다. 주먹에 막대기와 체력만 있을 때 시작했다.

그러나 그는 현명했고 동물의 육체적인 힘을 자신의 서비스로 가져와 가축으로 만들었습니다. 말은 달리는 속도를 높이고 낙타는 사막을 지나가게 했고 코끼리는 습지 정글을 만들었습니다. 그러나 아무리 강한 동물이라도 물리적인 힘은 자연의 힘에 비하면 헤아릴 수 없이 작습니다.

첫 번째 사람은 불의 요소를 정복했지만 가장 약한 버전에서만 가능했습니다. 처음에는 수세기 동안 매우 낮은 에너지 유형의 연료 인 목재 만 사용했습니다. 얼마 후 그는이 에너지 원에서 풍력 에너지를 사용하는 법을 배웠고 한 남자가 돛의 흰색 날개를 공중으로 들어 올렸고 가벼운 배가 파도 위로 새처럼 날아갔습니다.

파도에 범선

그는 돌풍에 풍차의 날개를 노출시켰고, 맷돌의 무거운 돌은 빙글빙글 돌았고, 맷돌의 공이는 덜거덕거렸습니다. 그러나 공기 제트의 에너지가 집중되는 것과는 거리가 멀다는 것은 누구에게나 분명합니다. 또한 돛과 풍차는 바람이 불어오는 것을 두려워했습니다. 폭풍은 돛을 찢어 배를 침몰시켰고, 폭풍은 날개를 부러뜨리고 공장을 뒤집었습니다.

나중에 사람은 흐르는 물을 정복하기 시작했습니다. 바퀴는 물의 에너지를 회전 운동으로 변환할 수 있는 가장 원시적인 장치일 뿐만 아니라 다양한 장치에 비해 가장 저전력입니다.

인간은 진보의 사다리에서 앞으로 나아가고 있었고 점점 더 많은 에너지가 필요했습니다.
그는 새로운 유형의 연료를 사용하기 시작했습니다. 이미 석탄 연소로의 전환은 연료 킬로그램의 에너지 강도를 2500kcal에서 7000kcal로 거의 3배 증가시켰습니다. 그리고 석유와 가스의 시대가 도래했습니다. 다시 말하지만, 화석 연료 1kg의 에너지 함량은 1.5배에서 2배까지 증가했습니다.

증기 엔진은 증기 터빈으로 대체되었습니다. 밀 휠은 유압 터빈으로 대체되었습니다. 그런 다음 그 남자는 핵분열성 우라늄 원자에 손을 뻗었습니다. 그러나 새로운 유형의 에너지의 첫 사용은 비극적인 결과를 가져왔습니다. 1945년 히로시마의 핵불은 몇 분 만에 7만 명의 인간의 마음을 불태웠습니다.

1954년에는 세계 최초의 소련 원자력 발전소가 가동되어 우라늄의 힘을 전류의 복사 에너지로 바꾸었습니다. 그리고 우라늄 1킬로그램에는 최고의 오일 킬로그램보다 200만 배 더 많은 에너지가 포함되어 있다는 점에 유의해야 합니다.

그것은 물리적이라고 부를 수 있는 근본적으로 새로운 불이었습니다. 왜냐하면 그렇게 엄청난 양의 에너지가 탄생하게 되는 과정을 연구한 사람이 물리학자들이었기 때문입니다.
우라늄은 유일한 핵연료가 아니다. 더 강력한 유형의 연료인 수소 동위원소가 이미 사용되고 있습니다.

불행히도, 인간은 아직 수소-헬륨 핵 불꽃을 진압하지 못했습니다. 그는 순간적으로 자신의 모든 것을 불태우는 방법을 알고 있으며, 우라늄 폭발의 섬광과 함께 수소 폭탄의 반응에 불을 붙입니다. 그러나 점점 더 가까워지면서 과학자들은 수소 동위원소의 핵이 헬륨 핵으로 융합된 결과 전류를 생성하는 수소 원자로를 보게 됩니다.

다시 말하지만, 연료 1kg에서 사람이 취할 수 있는 에너지의 양은 거의 10배 증가합니다. 그러나 이 단계가 자연의 힘에 대한 인간의 힘의 다가오는 역사에서 마지막이 될 것입니까?

아니다! 앞서 - 중력 에너지 형태의 숙달. 그것은 수소-헬륨 핵융합의 에너지보다도 훨씬 더 신중하게 자연적으로 포장되어 있습니다. 오늘날 그것은 사람이 추측할 수 있는 가장 집중된 형태의 에너지입니다.

과학의 최첨단을 넘어서는 그 이상은 아직 거기에서 볼 수 없습니다. 그리고 발전소가 사람을 위해 작동할 것이라고 자신 있게 말할 수 있지만, 중력 에너지를 전류로(또는 제트 엔진 노즐에서 날아가는 가스 제트로 또는 유비쿼터스에 있는 실리콘 및 산소 원자의 계획된 변환으로 처리할 수도 있습니다. 초희귀 금속의 원자로), 우리는 아직 그러한 발전소(로켓 엔진, 물리적 원자로)의 세부 사항에 대해 아무 말도 할 수 없습니다.

은하 탄생의 기원에서 만유인력의 힘

만유인력의 힘은 은하 탄생의 기원에 있다학자 V.A. Ambartsumyan이 확신하는 것처럼, 성 이전의 물질로부터. 그것은 또한 태어날 때 그들에게 할당된 별의 연료를 소비하여 시간을 다 써버린 별들을 소멸시킵니다.

예, 주위를 둘러보십시오. 지구상의 모든 것이 이 힘에 의해 크게 제어됩니다.

암석권, 수권 및 대기의 교대로 우리 행성의 계층 구조를 결정하는 것은 그녀입니다. 두꺼운 공기 가스 층을 보유하고 있는 것은 그녀이며, 그 바닥에 우리 모두가 존재합니다.

중력이 없다면 지구는 즉시 태양 주위를 도는 궤도에서 벗어나고, 지구 자체는 원심력에 의해 산산이 부서지고 흩어질 것입니다. 어느 정도 만유인력에 의존하지 않는 것을 찾는 것은 어렵습니다.

물론 관찰력이 뛰어난 고대 철학자들은 위로 던진 돌은 반드시 다시 돌아온다는 사실을 간과할 수 없었습니다. 기원전 4세기의 플라톤은 우주의 모든 물질이 유사한 물질의 대부분이 집중되어 있는 경향이 있다는 사실로 이것을 설명했습니다. 바다로 흘러가는 강으로, 불의 연기가 그 친족 구름에 달려갑니다.

플라톤의 제자인 아리스토텔레스는 모든 몸은 무거움과 가벼움이라는 특별한 속성을 가지고 있다고 설명했습니다. 무거운 물체 - 돌, 금속 - 우주의 중심으로 돌진하고 빛 - 불, 연기, 증기 - 주변으로. 만유인력의 힘과 관련된 현상의 일부를 설명하는 이 가설은 2천 년 이상 존재해 왔습니다.

중력에 관한 과학자들

에 대한 질문을 가장 먼저 제기한 사람은 아마도 중력정말 과학적이었고 르네상스의 천재였던 레오나르도 다빈치였습니다. 레오나르도는 중력이 지구의 특징일 뿐만 아니라 많은 무게 중심이 있다고 선언했습니다. 그리고 그는 또한 중력이 무게중심까지의 거리에 의존한다고 제안했다.

Copernicus, Galileo, Kepler, Robert Hooke의 작품은 만유인력의 법칙에 대한 아이디어에 점점 더 가까워졌지만 최종 공식화에서 이 법칙은 아이작 뉴턴의 이름과 영원히 연관됩니다.

중력에 관한 아이작 뉴턴

1643년 1월 4일 출생. 그는 케임브리지 대학교를 졸업하고 학사가 된 후 이학 석사가 되었습니다.

아이작 뉴턴

뒤따르는 모든 것은 끝없이 풍부한 과학적 연구입니다. 그러나 그의 주요 작업은 1687년에 출판된 "자연철학의 수학적 원리"이며 일반적으로 단순히 "초기"라고 불립니다. 위대한 것이 공식화되는 것은 그들 안에 있습니다. 아마 모두가 그를 고등학교 때부터 기억할 것입니다.

모든 물체는 질량의 곱에 정비례하고 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 서로 끌어당깁니다 ...

이 공식의 일부 조항은 Newton의 전임자들이 예상할 수 있었지만 아직 완전히 누구에게도 주어지지 않았습니다. 뉴턴의 천재성은 지구의 매력을 달에, 태양의 매력을 전체 행성계에 퍼뜨리기 위해 이 조각들을 하나의 전체로 모으는 데 필요했습니다.

만유인력의 법칙에서 뉴턴은 이전에 케플러가 발견한 행성의 모든 운동 법칙을 도출했습니다. 그것들은 단순히 그 결과였습니다. 더욱이 뉴턴은 케플러의 법칙뿐만 아니라 이러한 법칙(3개 이상의 물체의 세계에서)의 편차도 만유인력의 결과라는 것을 보여주었습니다... 이것은 과학의 위대한 승리였습니다.

세계를 움직이는 자연의 주된 힘, 즉 공기 분자, 사과, 태양이 받는 힘이 마침내 발견되어 수학적으로 기술된 것 같았다. 거인, 측량할 수 없을 정도로 거대한 것은 뉴턴이 취한 발걸음이었습니다.

볼테르(Voltaire)라는 가명으로 세계적으로 유명한 프랑스 작가 프랑수아 마리 아루에(Francois Marie Arouet)는 뛰어난 과학자의 작품을 최초로 대중화했으며 뉴턴은 떨어지는 사과를 보고 갑자기 자신의 이름을 딴 법칙의 존재를 짐작했다고 말했다.

뉴턴 자신은 이 사과를 언급한 적이 없습니다. 그리고 이 아름다운 전설을 논박하는 데 오늘 시간을 낭비할 가치가 없습니다. 그리고 분명히 뉴턴은 논리적 추론을 통해 자연의 위대함을 이해하게 되었습니다. "시작"의 해당 장에 포함되었을 가능성이 큽니다.

중력의 힘은 핵의 비행에 영향을 미칩니다

매우 높은 산, 즉 정상이 이미 대기권에서 벗어났을 때 우리가 거대한 포병을 설치했다고 가정해 보겠습니다. 그것의 배럴은 구체의 표면과 엄격하게 평행하게 놓고 발사되었습니다. 호에 대한 설명 코어가 땅에 떨어지다.

우리는 충전을 늘리고 화약의 품질을 개선하며 어떤 식 으로든 다음 발사 후 코어를 더 빠른 속도로 움직입니다. 코어에서 설명하는 호가 더 평평해집니다. 핵심은 우리 산기슭에서 훨씬 더 멀리 떨어집니다.

우리는 또한 요금을 높이고 촬영합니다. 핵은 지구 표면과 평행하게 하강할 정도로 완만한 궤적을 따라 날아갑니다. 코어는 더 이상 지구로 떨어질 수 없습니다. 떨어지는 것과 동일한 속도로 지구가 그 아래에서 탈출합니다. 그리고 우리 행성 주위의 고리를 설명한 후 핵심은 출발 지점으로 돌아갑니다.

그 동안 총을 제거할 수 있습니다. 결국, 지구 주위의 핵 비행은 1 시간 이상 걸릴 것입니다. 그리고 그 핵은 산꼭대기를 재빨리 휩쓸고 지구를 도는 새로운 원으로 갈 것입니다. 가을, 우리가 동의한 대로 코어가 공기 저항을 경험하지 않으면 절대로 할 수 없습니다.

이를 위한 코어 속도는 8km/초에 가까워야 합니다. 그리고 코어의 비행 속도를 높이면? 그것은 먼저 지구 표면의 곡률보다 더 완만한 호를 그리며 날고 지구에서 멀어지기 시작합니다. 동시에 지구 중력의 영향으로 속도가 감소합니다.

그리고 마침내 돌아서면 지구로 다시 떨어지기 시작하지만 그것을 지나쳐 더 이상 원을 완성하지 않고 타원을 완성합니다. 코어는 지구가 태양 주위를 움직이는 것과 똑같은 방식, 즉 우리 행성의 중심이 위치할 초점 중 하나에서 타원을 따라 지구 주위를 이동할 것입니다.

핵의 초기 속도를 더 높이면 타원이 더 늘어납니다. 핵이 달 궤도에 도달하거나 훨씬 더 멀리 도달하도록 이 타원을 늘릴 수 있습니다. 그러나 이 핵의 초기 속도가 11.2km/s를 초과할 때까지 그것은 지구의 위성으로 남을 것입니다.

발사시 11.2km / s 이상의 속도를받은 핵은 포물선 궤적을 따라 지구에서 영원히 날아갈 것입니다. 타원이 닫힌 곡선이면 포물선은 무한대로 가는 두 개의 가지가 있는 곡선입니다. 타원을 따라 이동하면 아무리 길어도 필연적으로 원점으로 체계적으로 돌아갈 것입니다. 포물선을 따라 이동하면 시작점으로 돌아 가지 않습니다.

그러나 이 속도로 지구를 떠났기 때문에 핵은 아직 무한대로 날 수 없습니다. 태양의 강력한 중력은 비행 궤적을 구부려 행성의 궤적처럼 스스로를 닫습니다. 핵심은 우리 행성 가족의 작은 행성인 지구의 자매가 될 것입니다.

핵을 행성계 외부로 향하게 하기 위해서는 태양의 인력을 극복하기 위해 16.7km/s 이상의 속도로 알려야 하며, 이 속도에 지구 자체 운동의 속도가 더하도록 유도해야 한다. .

약 8km / s의 속도 (이 속도는 총이 발사되는 산의 높이에 따라 다름)를 원형 속도라고하고 8 ~ 11.2km / s의 속도는 타원형이고 11.2 ~ 16.7km / s는 포물선 , 그리고 이 숫자 이상 - 속도를 해방합니다.

여기에 이러한 속도의 주어진 값이 지구에만 유효하다는 점을 추가해야 합니다. 우리가 화성에 살았다면 원형 속도를 달성하는 것이 훨씬 쉬웠을 것입니다. 그곳에서는 약 3.6km/s에 불과하고 포물선 속도는 5km/s를 약간 넘을 뿐입니다.

반면에 목성에서 우주선으로 핵을 보내는 것은 지구보다 훨씬 더 어려울 것입니다. 이 행성의 원형 속도는 42.2km/s이고 포물선 속도는 61.8km/s입니다!

태양의 주민들이 그들의 세계를 떠나는 것이 가장 어려울 것입니다(물론 그러한 것이 존재할 수 있다면). 이 거인의 원형 속도는 437.6이고 분리 속도는 618.8km / s입니다!

그래서 뉴턴은 17세기 말, Montgolfier 형제가 따뜻한 공기를 가득 채운 열기구가 첫 비행을 하기 100년 전, Wright 형제의 비행기가 첫 비행을 하기 200년 전, 거의 4분의 1 최초의 액체 로켓이 이륙하기 천년 전, 인공위성과 우주선이 하늘로 향하는 길을 보여주었습니다.

중력은 모든 구체에 내재되어 있습니다.

을 통해 중력의 법칙미지의 행성이 발견되었고, 태양계의 기원에 대한 우주론적 가설이 만들어졌습니다. 별, 행성, 정원의 사과, 대기의 가스 분자를 제어하는 자연의 주요 힘이 발견되어 수학적으로 설명되었습니다.

그러나 우리는 만유인력의 메커니즘을 모릅니다. 뉴턴 중력은 설명하지 않지만 행성 운동의 현재 상태를 시각적으로 나타냅니다.

우리는 우주의 모든 물체의 상호 작용을 일으키는 원인이 무엇인지 모릅니다. 그리고 뉴턴이 이런 이유에 관심이 없었다고 말할 수는 없습니다. 수년 동안 그는 가능한 메커니즘에 대해 숙고했습니다.

그건 그렇고, 이것은 정말로 매우 신비한 힘입니다. 수억 킬로미터의 공간을 통해 나타나는 힘으로, 언뜻 보기에는 어떤 물질적 구성도 없이 상호 작용의 전달을 설명할 수 있습니다.

뉴턴의 가설

그리고 뉴턴의지했다 가설전체 우주를 채우고 있다고 주장되는 특정 에테르의 존재에 대해. 1675년 그는 전체 우주를 채우고 있는 에테르가 연속적인 흐름으로 지구의 중심으로 돌진하여 이 운동의 모든 물체를 포착하고 중력을 생성한다는 사실로 지구에 대한 매력을 설명했습니다. 동일한 에테르의 흐름이 태양으로 돌진하고 행성, 혜성을 끌어 타원 궤적을 보장합니다...

비록 절대적으로 수학적으로 논리적인 가설이기는 했지만 그다지 설득력이 없었습니다. 그러나 이제 1679년에 뉴턴은 중력의 메커니즘을 설명하는 새로운 가설을 세웠습니다. 이번에 그는 에테르에 행성 근처와 행성에서 다른 농도를 갖는 속성을 부여합니다. 행성의 중심에서 멀수록 에테르의 밀도는 더 높아집니다. 그리고 밀도가 높은 레이어에서 밀도가 낮은 레이어로 모든 물질체를 짜내는 특성이 있습니다. 그리고 모든 시체는 지구 표면으로 압착됩니다.

1706년, 뉴턴은 에테르의 존재 자체를 강력하게 부인합니다. 1717년에 그는 다시 에테르를 짜내는 가설로 돌아갑니다.

천재적인 뉴턴의 두뇌는 위대한 수수께끼의 해법을 놓고 씨름했지만 찾지 못했다. 이것은 좌우로 날카로운 던지기를 설명합니다. 뉴턴은 다음과 같이 말하곤 했습니다.

저는 가설을 세우지 않습니다.

그리고 우리가 겨우 확인할 수 있었으므로 이것이 완전히 사실은 아니지만 우리는 분명히 다른 것을 말할 수 있습니다. Newton은 의심의 여지가 없는 것을 불안정하고 논쟁의 여지가 있는 가설과 명확하게 구별할 수 있었습니다. 그리고 요소에는 대법칙의 공식이 있지만 그 메커니즘을 설명하려는 시도는 없습니다.
위대한 물리학자는 이 수수께끼를 미래의 사람에게 물려주었습니다. 그는 1727년에 사망했다.
오늘날에도 해결되지 않았습니다.

뉴턴 법칙의 물리적 본질에 대한 논의는 2세기가 걸렸습니다. 그리고 그가 그에게 던지는 모든 질문에 정확히 대답했다면 아마도 이 토론은 법의 본질과 관련이 없을 것입니다.

그러나 문제의 사실은 시간이 지남에 따라이 법칙이 보편적이지 않다는 것이 밝혀졌다는 것입니다. 이런 저런 현상을 설명할 수 없는 경우가 있다는 것. 예를 들어 보겠습니다.

Seeliger의 계산에서 중력

첫 번째는 Seeliger의 역설입니다. 우주가 무한하고 균일하게 물질로 채워져 있다고 생각하면서, Seeliger는 뉴턴의 법칙에 따라 무한 우주의 무한히 큰 전체 질량이 일부 점에서 생성한 만유인력을 계산하려고 했습니다.

순수 수학의 관점에서 보면 쉬운 일이 아니었습니다. 가장 복잡한 변형의 모든 어려움을 극복한 Seeliger는 원하는 만유인력의 힘이 우주의 반지름에 비례한다는 것을 발견했습니다. 그리고 이 반지름은 무한대와 같기 때문에 중력은 무한히 커야 합니다. 그러나 우리는 실제로 이것을 보지 못합니다. 이것은 만유인력의 법칙이 우주 전체에 적용되지 않는다는 것을 의미합니다.

그러나 역설에 대한 다른 설명도 가능합니다. 예를 들어, 물질이 전체 우주를 고르게 채우지는 않지만 밀도가 점차 감소하고 마침내 아주 먼 곳에 물질이 전혀 없다고 가정할 수 있습니다. 그러나 그러한 그림을 상상한다는 것은 일반적으로 터무니없는 물질 없는 공간의 존재 가능성을 인정하는 것을 의미합니다.

거리의 제곱이 증가하는 것보다 중력이 더 빨리 약해진다고 가정할 수 있습니다. 그러나 이것은 뉴턴의 법칙의 놀라운 조화에 의문을 제기합니다. 아니요, 이 설명은 과학자들을 만족시키지 못했습니다. 역설은 역설로 남아 있었다.

수성의 움직임 관측

또 다른 사실은 뉴턴의 법칙으로 설명되지 않는 만유인력의 작용으로 수성의 운동 관찰- 행성에 가장 가깝습니다. 뉴턴의 법칙에 따른 정확한 계산은 수성이 태양에 가장 가깝게 움직이는 타원의 점인 근일점(perhelion)이 100년 동안 531각초만큼 움직여야 한다는 것을 보여주었습니다.

그리고 천문학자들은 이 이동이 573초와 같다는 것을 발견했습니다. 이 초과 - 42초 - 또한 과학자들은 뉴턴의 법칙에서 발생하는 공식만을 사용하여 설명할 수 없습니다.

그는 Seeliger의 역설과 Mercury's perhelion의 변위, 그리고 다른 많은 역설 현상과 설명할 수 없는 사실을 모두 설명했습니다. 알버트 아인슈타인, 역사상 가장 위대한 물리학자는 아니더라도 가장 위대한 물리학자 중 한 명입니다. 성가신 사소한 것 중 하나는 다음 질문이었습니다. 미묘한 바람.

알버트 마이컬슨의 실험

이 질문은 중력 문제와 직접적인 관련이 없는 것 같았습니다. 그는 광학, 빛과 관련이 있습니다. 더 정확하게는 속도의 정의입니다.

덴마크의 천문학자는 빛의 속도를 최초로 결정했습니다. 올라프 레머목성의 위성의 일식을 관찰합니다. 이것은 일찍이 1675년에 일어났습니다.

미국 물리학자 알버트 마이컬슨 18세기 말에 그는 자신이 설계한 장치를 사용하여 지상 조건에서 일련의 광속 측정을 수행했습니다.

1927년 그는 빛의 속도를 299796 + 4km/s로 주었는데, 이는 당시로서는 뛰어난 정확도였습니다. 그러나 문제의 본질은 다릅니다. 1880년에 그는 천상의 바람을 조사하기로 결정했습니다. 그는 마침내 바로 그 에테르의 존재를 확인하고 싶었고, 그 존재에 의해 중력 상호작용의 전달과 광파의 전달을 모두 설명하려고 했습니다.

마이컬슨은 아마도 당대 가장 뛰어난 실험가였을 것입니다. 그는 훌륭한 장비를 가지고 있었습니다. 그리고 그는 거의 성공을 확신했습니다.

경험의 본질

경험이렇게 발상되었습니다. 지구는 약 30km/초의 속도로 공전궤도를 돌고 있습니다.. 공기를 통해 이동합니다. 이것은 지구의 움직임에 대해 수신기보다 앞서 있는 광원에서 나오는 빛의 속도가 반대쪽에 있는 광원에서보다 커야 함을 의미합니다. 첫 번째 경우에는 빛의 속도에 천상의 바람의 속도를 더해야 하고, 두 번째 경우에는 이 값만큼 빛의 속도가 감소해야 합니다.

물론, 태양 주위를 공전하는 지구의 속도는 빛의 속도의 1만분의 1에 불과합니다. 이처럼 작은 항을 찾는 것은 매우 어려운 일이지만, 마이컬슨이 정밀도의 제왕이라 불리는 데는 이유가 있었다. 그는 독창적인 방법을 사용하여 광선의 속도에서 "알아보기 힘든" 차이를 포착했습니다.

그는 빔을 두 개의 동일한 흐름으로 나누고 자오선을 따라 평행선을 따라 서로 수직인 방향으로 향하게 했습니다. 거울에 반사된 광선이 돌아왔습니다. 평행선을 따라가는 빔이 천상의 바람의 영향을 받았다면 자오선 빔에 추가되었을 때 간섭 무늬가 발생했을 것이고 두 빔의 파동은 위상이 이동했을 것입니다.

그러나 Michelson이 두 광선의 경로를 정확하게 동일하도록 매우 정확하게 측정하는 것은 어려웠습니다. 그래서 간섭 무늬가 생기지 않도록 장치를 만든 다음 90도 돌렸습니다.

자오선 빔은 위도가 되었으며 그 반대도 마찬가지입니다. 미묘한 바람이 불면 접안 렌즈 아래에 검은 색과 밝은 줄무늬가 나타납니다! 그러나 그들은 그렇지 않았습니다. 아마도 장치를 돌릴 때 과학자가 장치를 옮겼을 것입니다.

그는 정오에 그것을 설정하고 그것을 고쳤다. 결국, 그 사실 외에도 축을 중심으로 회전합니다. 따라서 하루 중 다른 시간에 위도 빔은 다가오는 천상의 바람과 관련하여 다른 위치를 차지합니다. 이제 장치가 완전히 움직이지 않을 때 실험의 정확성을 확신할 수 있습니다.

간섭 무늬는 다시 없었습니다. 실험은 여러 번 수행되었으며 Michelson과 그와 함께 당시의 모든 물리학자들은 놀랐습니다. 천상의 바람이 감지되지 않았습니다! 빛은 모든 방향으로 같은 속도로 이동했습니다!

아무도 이것을 설명하지 못했습니다. Michelson은 실험을 계속해서 반복하고 장비를 개선했으며 마침내 실험의 성공에 필요한 것보다 훨씬 더 큰 거의 놀라운 측정 정확도를 달성했습니다. 그리고 다시 아무것도!

알버트 아인슈타인의 실험

다음의 큰 단계 중력에 대한 지식완료 알버트 아인슈타인.
알버트 아인슈타인은 언젠가 다음과 같은 질문을 받았습니다.

특수 상대성 이론에 어떻게 도달했습니까? 어떤 상황에서 기발한 아이디어가 나왔나요? 과학자는 이렇게 대답했습니다. “나는 항상 이것이 사실인 것 같았습니다.

어쩌면 그는 솔직하고 싶지 않았고 성가신 대담자를 없애고 싶었을 수도 있습니다. 그러나 시간, 공간, 속도의 연결에 대한 아인슈타인의 아이디어가 타고난 것이라고 상상하기는 어렵습니다.

아니, 물론 처음에는 번개처럼 밝은 직감이 있었습니다. 그런 다음 개발이 시작되었습니다. 아니요, 알려진 현상과 모순이 없습니다. 그리고 나서 공식으로 가득 찬 다섯 페이지가 나타났고 물리적 저널에 게재되었습니다. 물리학의 새로운 시대를 연 페이지.

우주를 비행하는 우주선을 상상해보십시오. 우리는 즉시 경고할 것입니다. 우주선은 매우 독특합니다. 공상 과학 소설에서 읽지 못한 종류입니다. 길이는 300,000km이고 속도는 240,000km/s입니다. 그리고 이 우주선은 멈추지 않고 우주의 중간 플랫폼 중 하나를 지나갑니다. 최고 속도로.

승객 중 한 명이 시계를 들고 우주선의 갑판에 서 있습니다. 그리고 독자인 당신과 나는 플랫폼에 서 있습니다. 길이는 우주선의 크기, 즉 300,000km와 일치해야합니다. 그렇지 않으면 그것에 붙을 수 없습니다. 그리고 우리 손에는 시계도 있습니다.

우주선의 선수가 우리 플랫폼의 뒤쪽 가장자리를 따라잡는 순간 랜턴이 번쩍이어 주변 공간을 비추는 것을 알 수 있습니다. 잠시 후, 한 줄기 빛이 우리 플랫폼의 앞쪽 가장자리에 도달했습니다. 우리는 이것을 의심하지 않습니다. 왜냐하면 우리는 빛의 속도를 알고 있고 시계의 해당 순간을 정확히 찾아낼 수 있기 때문입니다. 그리고 우주선에서...

하지만 우주선도 빛을 향해 날아갔다. 그리고 우리는 빛이 승강장 중앙 부근 어딘가에 있던 순간에 선미를 비추는 것을 확실히 보았습니다. 우리는 빛의 광선이 배의 선수에서 선미까지 300,000km를 덮지 않는다는 것을 분명히 보았습니다.

그러나 우주선의 갑판에 있는 승객들은 다른 것을 확신합니다. 그들은 그들의 빔이 선수에서 선미까지 300,000 킬로미터의 전체 거리를 덮었다 고 확신합니다. 결국, 그는 그것에 대해 1초를 보냈습니다. 그들은 또한 그것을 시계에 절대적으로 정확하게 기록했습니다. 그리고 그렇지 않으면 어떻게 될 수 있습니까? 결국 빛의 속도는 소스의 속도에 의존하지 않습니다 ...

어때요? 고정된 플랫폼에서 보는 것과 우주선 갑판에서 보는 것 무슨 일이야?

아인슈타인의 상대성 이론

즉시 기록해야 합니다. 아인슈타인의 상대성 이론언뜻보기에 그것은 세계의 구조에 대한 우리의 확립 된 아이디어와 절대적으로 모순됩니다. 우리가 그것을 제시하는 데 익숙하기 때문에 그것은 또한 상식과 모순된다고 말할 수 있습니다. 이것은 과학의 역사에서 여러 번 일어났습니다.

그러나 지구의 구형 발견은 상식에 어긋나는 것이었다. 사람이 어찌 정반대에 살면서 무저갱에 빠지지 않을 수 있겠습니까?

우리에게 지구의 구형은 의심의 여지가 없는 사실이며 상식의 관점에서 볼 때 다른 가정은 무의미하고 거칠습니다. 그러나 시간을 거슬러 올라가 이 아이디어가 처음 등장하는 것을 상상해 보십시오. 그러면 그것을 받아들이는 것이 얼마나 어려운지 이해하게 될 것입니다.

글쎄, 지구가 움직이지 않고 있다는 것을 인정하는 것이 더 쉬웠습니까? 그러나 대포알보다 수십 배 더 빠른 궤적을 따라 날아갑니다.

이것들은 모두 상식의 난파선이었습니다. 따라서 현대 물리학자들은 결코 그것을 언급하지 않습니다.

이제 특수 상대성 이론으로 돌아갑니다. 세계는 1905년에 알버트 아인슈타인이라는 잘 알려지지 않은 이름이 서명한 기사에서 처음으로 그녀를 알아보았습니다. 그리고 당시 그의 나이 겨우 26세였다.

아인슈타인은 이 역설에서 매우 간단하고 논리적인 가정을 했습니다. 플랫폼에 있는 관찰자의 관점에서 보면 손목시계로 측정한 것보다 움직이는 자동차에서 더 적은 시간이 흐르고 있다는 것입니다. 차 안에서는 정지된 플랫폼의 시간에 비해 시간의 흐름이 느려졌다.

이 가정에서 논리적으로 아주 놀라운 일들이 뒤따랐습니다. 트램을 타고 출근하는 사람은 같은 길을 걷는 보행자에 비해 속도로 인해 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 더 천천히 가는 것으로 나타났습니다.

그러나 이런 식으로 영원한 젊음을 보존하려고 하지 마십시오. 마차 운전사가 되어 인생의 3분의 1을 트램에서 보낸다고 해도 30년 후에는 100만분의 1초도 채 되지 않을 것입니다. 시간의 이득이 눈에 띄기 위해서는 광속에 가까운 속도로 움직여야 한다.

물체의 속도 증가가 질량에 반영된다는 것이 밝혀졌습니다. 물체의 속도가 빛의 속도에 가까울수록 질량이 커집니다. 빛의 속도와 같은 몸의 속도로 그 질량은 무한대와 같습니다. 즉, 지구, 태양, 은하계, 우리 우주 전체의 질량보다 큽니다 ... 이것이 얼마나 많은 질량입니다 단순한 조약돌에 집중하여 속도를 높일 수 있습니다.
스베타!

이것은 어떤 물질체도 빛의 속도와 같은 속도로 발전하는 것을 허용하지 않는 제한을 부과합니다. 결국, 덩어리가 커질수록 그것을 분산시키는 것이 점점 더 어려워집니다. 그리고 무한한 질량은 어떤 힘으로도 움직일 수 없습니다.

그러나 자연은 입자의 전체 부류에 대해 이 법칙에 매우 중요한 예외를 만들었습니다. 예를 들어, 광자의 경우. 그들은 빛의 속도로 이동할 수 있습니다. 더 정확하게는 다른 속도로 이동할 수 없습니다. 움직이지 않는 광자는 상상할 수 없습니다.

정지 상태에서는 질량이 없습니다. 또한 중성미자는 정지 질량이 없으며 빛을 추월하거나 따라가지 않고 우리 우주에서 가능한 최대 속도로 우주를 영원히 무제한 비행해야 합니다.

우리가 나열한 특수 상대성 이론의 결과는 각각 놀랍고 역설적이라는 것이 사실이 아닙니까! 그리고 각각은 물론 "상식"에 어긋납니다!

그러나 여기에 흥미로운 것이 있습니다. 구체적인 형태가 아니라 광범위한 철학적 입장으로서 이 모든 놀라운 결과는 변증법적 유물론의 창시자들에 의해 예측되었습니다. 이러한 의미는 무엇을 말합니까? 움직이는 물체의 에너지와 질량, 질량과 속도, 속도와 시간, 속도와 길이를 연결하는 연결에 대해…

아인슈타인은 시멘트(more:)를 연결하는 보강재 또는 기초석과 같은 상호의존성에 대한 발견으로 이전에는 서로 독립적으로 보였던 사물과 현상을 연결하고 과학 역사상 처음으로 이를 기반으로 하는 기반을 만들었습니다. 조화로운 건물을 지을 수 있습니다. 이 건물은 우리 우주가 작동하는 방식을 나타냅니다.

그러나 먼저 알버트 아인슈타인도 창안한 일반 상대성 이론에 대한 몇 마디.

알버트 아인슈타인

이 이름 - 일반 상대성 이론 -은 논의될 이론의 내용과 완전히 일치하지 않습니다. 그것은 공간과 물질 사이의 상호 의존성을 확립합니다. 라고 부르는게 더 맞을듯. 시공론, 또는 중력 이론.

그러나 이 이름은 아인슈타인의 이론과 매우 밀접하게 연관되어 이제는 이를 대체하는 문제를 제기하는 것조차 많은 과학자들에게 무례한 것처럼 보입니다.

일반 상대성 이론은 물질과 그것을 포함하는 시간 및 공간 사이의 상호 의존성을 확립했습니다. 공간과 시간은 물질과 별개로 존재한다고 상상할 수 없을 뿐만 아니라 그 속성도 그것을 채우는 물질에 의존한다는 것이 밝혀졌다.

논의의 출발점

따라서 하나만 지정할 수 있습니다. 논의의 출발점그리고 몇 가지 중요한 결론을 내립니다.

우주 여행이 시작될 때 예기치 않은 재앙이 도서관, 영화 기금 및 기타 마음의 저장소, 우주를 비행하는 사람들의 기억을 파괴했습니다. 그리고 토착 행성의 본성은 세기의 변화에서 잊혀졌습니다. 로켓은 거의 느껴지지 않는 은하계 공간에서 날아 다니기 때문에 만유인력의 법칙조차도 잊혀집니다.

그러나 선박의 엔진은 훌륭하게 작동하며 배터리의 에너지 공급은 거의 무제한입니다. 대부분의 경우 배는 관성에 의해 움직이며 거주자는 무중력 상태에 익숙해집니다. 그러나 때때로 그들은 엔진을 켜고 배의 움직임을 늦추거나 가속화합니다. 제트 노즐이 무색 불꽃으로 공허 속으로 타오르고 배가 가속된 속도로 움직일 때 주민들은 몸이 무거워지고 배 주위를 걸어야 하고 복도를 따라 날지 못하게 됩니다.

그리고 이제 비행이 거의 완료됩니다. 우주선은 별 중 하나까지 날아가 가장 적합한 행성의 궤도에 떨어집니다. 우주선은 신록의 땅 위를 걷고 있으며, 배가 빠른 속도로 움직일 때부터 친숙한 똑같은 무거움을 끊임없이 경험합니다.

그러나 행성은 고르게 움직입니다. 9.8m/s2의 일정한 가속도로 그들을 향해 날아갈 수 없습니다! 그리고 그들은 중력장(중력)과 가속도가 같은 효과를 주고 아마도 공통된 성질을 가지고 있다는 첫 번째 가정을 하고 있습니다.

지구상의 동시대 사람 중 누구도 그렇게 긴 비행을하지 않았지만 많은 사람들이 자신의 몸을 "무게"하고 "가벼운"현상을 느꼈습니다. 이미 평범한 엘리베이터는 가속된 속도로 움직일 때 이러한 감각을 만들어냅니다. 내려갈 때는 갑자기 체중이 줄고, 올라갈 때는 반대로 바닥이 평소보다 더 많은 힘으로 다리를 누르게 된다.

그러나 하나의 감정은 아무것도 증명하지 못합니다. 결국 감각은 태양이 움직이지 않는 지구 주위의 하늘에서 움직인다는 것과 모든 별과 행성이 궁창 등에서 우리로부터 같은 거리에 있다고 확신시키려고 합니다.

과학자들은 감각을 실험적으로 검증했습니다. 뉴턴조차도 두 현상의 이상한 정체에 대해 생각했습니다. 그는 그들에게 수치적 특성을 부여하려고 노력했습니다. 중력을 측정하고 , 그는 그들의 값이 항상 서로 엄격하게 동일하다고 확신했습니다.

그는 은, 납, 유리, 소금, 나무, 물, 금, 모래, 밀과 같은 재료로 파일럿 공장의 진자를 만들었습니다. 결과는 동일했습니다.

등가의 원리, 우리가 이야기하고 있는 상대성 이론의 현대적 해석은 더 이상 이 원리를 필요로 하지 않지만 일반 상대성 이론의 기초입니다. 이 원리에서 따르는 수학적 연역을 생략하고 일반 상대성 이론의 몇 가지 결과로 직접 진행해 보겠습니다.

많은 양의 물질이 존재하면 주변 공간에 큰 영향을 미칩니다. 그것은 공간의 비균질성으로 정의될 수 있는 그러한 변화로 이어진다. 이러한 불균일성은 끌어당기는 물체에 가까운 모든 질량의 움직임을 지시합니다.

일반적으로 그러한 유추에 의존합니다. 지구 표면과 평행한 프레임에 단단히 뻗어 있는 캔버스를 상상해 보십시오. 그것에 무거운 무게를 올려. 이것은 우리의 큰 매력덩어리가 될 것입니다. 물론 그녀는 캔버스를 구부리고 약간의 휴식을 취할 것입니다. 이제 경로의 일부가 끌어당기는 덩어리 옆에 놓이도록 이 캔버스 위로 공을 굴립니다. 공이 발사되는 방식에 따라 세 가지 옵션이 가능합니다.

공은 캔버스의 편향에 의해 생성된 홈에서 충분히 멀리 날아갈 것이며 움직임을 변경하지 않을 것입니다.
공은 오목한 부분에 닿을 것이고 움직임의 선은 끌어당기는 덩어리 쪽으로 구부러질 것입니다.
공은 이 구멍에 빠지고 빠져나올 수 없으며 중력 덩어리를 중심으로 한 두 번 회전합니다.

세 번째 옵션은 별이나 행성에 의해 자신의 매력 분야로 부주의하게 날아간 이질체의 포착을 매우 아름답게 모델링한 것이 사실이 아닙니까?

그리고 두 번째 경우는 포착 가능한 속도보다 빠른 속도로 날아가는 몸의 궤적을 휘는 것입니다! 첫 번째 경우는 중력장의 실제 범위를 벗어나 비행하는 것과 유사합니다. 네, 이론적으로 중력장은 무제한이기 때문에 실용적입니다.

물론 이것은 3차원 공간의 편향을 실제로 상상할 수 있는 사람이 아무도 없기 때문에 매우 먼 비유입니다. 이 편향 또는 곡률의 물리적 의미는 무엇이며, 흔히 말하는 것처럼 아무도 모릅니다.

모든 물질은 중력장에서 곡선을 따라서만 움직일 수 있다는 일반 상대성 이론을 따릅니다. 특히 특수한 경우에만 곡선이 직선으로 바뀝니다.

빛의 광선도 이 규칙을 따릅니다. 결국, 그것은 비행 중에 특정 질량을 갖는 광자로 구성됩니다. 그리고 중력장은 분자, 소행성 또는 행성뿐만 아니라 그것에 영향을 미칩니다.

또 다른 중요한 결론은 중력장도 시간의 흐름을 변화시킨다는 것입니다. 큰 끌어당기는 질량 근처, 그것에 의해 생성된 강한 중력장에서 시간의 흐름은 멀어지는 것보다 더 느려야 합니다.

아시다시피 일반 상대성 이론은 "상식"에 대한 우리의 생각을 계속해서 뒤집을 수 있는 역설적인 결론으로 가득 차 있습니다!

중력붕괴

중력 붕괴(치명적 압축)에 관한 우주적 자연의 놀라운 현상에 대해 이야기해 봅시다. 이 현상은 중력이 자연에 존재하는 다른 어떤 힘들도 저항할 수 없을 정도로 엄청난 크기에 도달하는 물질의 거대한 축적에서 발생합니다.

뉴턴의 유명한 공식을 기억하십시오. 중력이 클수록 중력 물체 사이의 거리의 제곱은 작아집니다. 따라서 물질 형성의 밀도가 높을수록 크기가 작을수록 중력이 더 빠르게 증가하고 파괴적인 포용이 불가피합니다.

자연이 겉으로 보기에 끝이 없어 보이는 물질 압축과 씨름하는 교활한 기술이 있습니다. 이를 위해 초거대 중력의 작용 영역에서 시간의 흐름을 멈추고 속박된 물질 덩어리는 말하자면 우리 우주에서 꺼져 기면한 꿈에 얼어붙어 있습니다.

우주의 이러한 "블랙홀" 중 첫 번째는 아마도 이미 발견되었을 것입니다. 소비에트 과학자 O. Kh. Huseynov와 A. Sh. Novruzova의 가정에 따르면, 보이지 않는 구성 요소가 하나인 이중 별인 쌍둥이자리 델타입니다.

보이는 구성 요소의 질량은 1.8 태양이며, 계산에 따르면 보이지 않는 "파트너"는 보이는 것보다 4배 더 커야 합니다. 그러나 그 흔적은 없습니다. 자연의 가장 놀라운 창조물인 "블랙홀"을 보는 것은 불가능합니다.

소련 과학자 K.P. Stanyukovich 교수는 "펜 끝에서"라고 말하면서 "동결 물질"의 입자가 크기가 매우 다양할 수 있음을 순수 이론적인 구성을 통해 보여주었습니다.

그것의 거대한 형성은 퀘이사처럼 가능하며, 우리 은하의 1000억 개 별이 방출하는 것과 같은 에너지를 지속적으로 방출합니다.
몇 개의 태양 질량에 해당하는 훨씬 더 적당한 덩어리가 가능합니다. 그 물체와 다른 물체는 모두 "잠자는" 물질이 아니라 평범한 물질에서 스스로 발생할 수 있습니다.
그리고 기본 입자와 질량에 상응하는 완전히 다른 클래스의 형성이 가능합니다.

그것들이 일어나기 위해서는 먼저 거대한 압력을 가하는 물질을 외부 관찰자의 시간이 완전히 멈춘 영역인 슈바르츠실트 영역으로 몰아넣는 것이 필요하다. 그리고 그 이후에 압력이 제거되어도 시간이 멈춘 입자는 우리 우주와 독립적으로 계속 존재합니다.

플랑크온

플랑크온은 매우 특별한 종류의 입자입니다. K.P. Stanyukovich에 따르면 그것들은 매우 흥미로운 속성을 가지고 있습니다. 그것들은 수백만, 수십억 년 전과 같이 변하지 않은 형태로 그 자체로 물질을 운반합니다. 플랑크온 내부를 들여다보면 우리 우주가 탄생할 당시의 상태 그대로 물질을 볼 수 있었습니다. 이론적인 계산에 따르면 우주에는 약 10 80개의 플랑크온이 있으며, 한 변이 10cm인 정육면체 공간에 대략 1개의 플랑크온이 있습니다. 그건 그렇고, Stanyukovich와 동시에 (그와 독립적으로 플랑크온의 가설은 Academician M.A. Markov가 제시했습니다. Markov만이 그들에게 다른 이름 인 maximons를주었습니다.

플랑크온의 특별한 성질은 때때로 소립자의 역설적 변형을 설명하는 데 사용될 수도 있습니다. 두 입자가 충돌하면 조각이 형성되지 않고 다른 기본 입자가 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 이것은 정말 놀라운 일입니다. 평범한 세상에서 꽃병을 깨면 컵이나 로제트를 통째로 얻지 못할 것입니다. 그러나 각 소립자의 깊이에는 하나 또는 여러 개의 플랑크온이 있으며 때로는 많은 플랑크온이 있다고 가정합니다.

입자가 충돌하는 순간 플랑크온의 단단히 묶인 "가방"이 약간 열리고 일부 입자는 "떨어져" 충돌 중에 발생한 것으로 간주되는 입자가 "뛰어나오거나" 대신합니다. 동시에 플랑크온은 부지런한 회계사로서 소립자의 세계에서 채택된 모든 "보존법칙"을 보장할 것입니다.
글쎄, 만유인력의 메커니즘은 그것과 어떤 관련이 있습니까?

K.P. Stanyukovich의 가설에 따르면 중력에 대한 "책임"은 소립자에 의해 지속적으로 방출되는 소위 중력자라는 작은 입자입니다. 중력자는 태양 광선에 춤추는 먼지의 티끌이 지구보다 작기 때문에 후자보다 훨씬 작습니다.

중력자의 복사는 여러 규칙을 따릅니다. 특히, 그들은 우주의 해당 지역으로 날아가기가 더 쉽습니다. 더 적은 중력자를 포함합니다. 이것은 우주에 두 개의 천체가 있는 경우 둘 다 서로 반대 방향으로 주로 "외부"로 중력자를 방출한다는 것을 의미합니다. 이것은 신체가 서로 접근하여 서로를 끌어 당기는 충동을 만듭니다.

중력은 일정한 거리에 있는 일정한 질량의 물체가 서로 끌어당기는 힘입니다.

1867년 영국의 과학자 아이작 뉴턴은 만유인력의 법칙을 발견했습니다. 이것은 역학의 기본 법칙 중 하나입니다. 이 법의 요지는 다음과 같다.두 물질 입자는 질량의 곱에 정비례하고 그들 사이의 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 서로 끌어당깁니다.

끌어당김의 힘은 사람이 느끼는 첫 번째 힘입니다. 이것은 지구가 표면에 위치한 모든 물체에 작용하는 힘입니다. 그리고 누구라도 이 힘을 자신의 무게로 느낀다.

중력의 법칙

뉴턴이 저녁에 부모님의 정원을 거닐다가 우연히 만유인력의 법칙을 발견했다는 전설이 있습니다. 창조적 인 사람들은 끊임없이 탐색하고 과학적 발견은 즉각적인 통찰력이 아니라 장기간의 정신 작업의 결과입니다. 사과나무 아래 앉아 뉴턴은 다른 생각을 하고 있었는데 갑자기 사과가 머리 위로 떨어졌습니다. 뉴턴은 사과가 지구의 중력의 결과로 떨어졌다는 것이 분명했습니다. "근데 왜 달은 지구로 떨어지지 않지? 그는 생각했다. "그것은 다른 힘이 작용하여 궤도를 유지하고 있음을 의미합니다." 이렇게 유명한 중력의 법칙.

이전에 천체의 회전을 연구한 과학자들은 천체가 완전히 다른 법칙을 따른다고 믿었습니다. 즉, 지구 표면과 우주 공간에는 완전히 다른 인력 법칙이 있다고 가정했습니다.

뉴턴은 이러한 가정된 종류의 중력을 결합했습니다. 행성의 운동을 설명하는 케플러의 법칙을 분석하여 그는 모든 물체 사이에 인력이 발생한다는 결론에 도달했습니다. 즉, 정원에 떨어진 사과와 우주의 행성은 모두 같은 법칙인 만유인력의 법칙을 따르는 힘의 영향을 받습니다.

뉴턴은 케플러의 법칙이 행성 사이에 인력이 있는 경우에만 작동한다는 것을 발견했습니다. 그리고 이 힘은 행성의 질량에 정비례하고 행성 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다.

인력의 힘은 공식에 의해 계산됩니다 F=G m 1 m 2 / r 2

m 1 는 첫 번째 몸체의 질량입니다.

m2는 두 번째 몸체의 질량입니다.

아르 자형 몸체 사이의 거리입니다.

G 라고 하는 비례 계수입니다. 중력 상수또는 중력 상수.

그 값은 실험적으로 결정되었습니다. G\u003d 6.67 10 -11 Nm 2 / kg 2

질량 단위와 같은 질량을 가진 두 점의 거리가 단위 거리와 같으면 다음과 같은 힘으로 끌어당깁니다. G.

끌어당기는 힘은 중력입니다. 그들은 또한 중력. 모든 물체에는 질량이 있기 때문에 만유인력의 법칙에 따라 모든 곳에 나타납니다.

중력의 힘

지구 표면 근처의 중력은 모든 물체가 지구로 끌어당기는 힘입니다. 그들은 그녀를 부른다 중력. 지구 표면에서 몸체의 거리가 지구의 반지름에 비해 작으면 일정하다고 간주됩니다.

중력인 중력은 행성의 질량과 반지름에 따라 달라지기 때문에 행성마다 다를 것이다. 달의 반지름이 지구의 반지름보다 작기 때문에 달에 작용하는 인력은 지구보다 6배 작습니다. 그리고 반대로 목성에서는 중력이 지구의 중력보다 2.4배 더 큽니다. 그러나 체중은 측정 위치에 관계없이 일정하게 유지됩니다.

많은 사람들이 중력은 항상 무게와 같다고 믿고 무게와 중력의 의미를 혼동합니다. 하지만 그렇지 않습니다.

몸이 지지대를 누르거나 서스펜션을 늘리는 힘, 이것이 무게입니다. 지지대 또는 서스펜션이 제거되면 중력의 작용에 따라 자유 낙하 가속도와 함께 몸체가 떨어지기 시작합니다. 중력은 몸의 질량에 비례합니다. 공식에 따라 계산됩니다에프= m G , 어디 중- 체질량, G-중력 가속도.

체중은 변할 수 있으며 때로는 완전히 사라질 수 있습니다. 우리가 꼭대기 층의 엘리베이터에 있다고 상상해보십시오. 엘리베이터는 그만한 가치가 있습니다. 이 순간, 우리의 무게 P와 지구가 우리를 끌어당기는 중력 F는 같습니다. 그러나 엘리베이터가 가속과 함께 내리기 시작하자마자 하지만 , 무게와 중력은 더 이상 동일하지 않습니다. 뉴턴의 제2법칙에 따르면mg+ 피 = 마 . P \u003d mg -엄마.

아래로 내려갈수록 체중이 감소한 것을 공식에서 알 수 있습니다.

엘리베이터가 속도를 높여 가속 없이 움직이기 시작한 순간, 우리의 무게는 다시 중력과 같습니다. 그리고 엘리베이터가 움직임을 늦추기 시작했을 때, 가속도 하지만음수가 되고 무게가 증가했습니다. 과부하가 있습니다.

그리고 몸이 자유 낙하의 가속으로 아래로 내려가면 무게는 완전히 0이 됩니다.

~에 ㅏ=G 아르 자형=mg-ma= mg - mg=0

이것은 무중력 상태입니다.

따라서 예외 없이 우주의 모든 물질은 만유인력의 법칙을 따릅니다. 그리고 태양 주위의 행성과 지구 표면 근처에 있는 모든 물체.

16-17세기는 세계에서 가장 영광스러운 시기 중 하나로 불리는데, 이 시기가 없었다면 이 과학의 발전을 상상할 수 없을 정도로 기초가 크게 놓였습니다. 코페르니쿠스, 갈릴레오, 케플러는 물리학을 거의 모든 질문에 답할 수 있는 과학으로 선언하는 데 큰 역할을 했습니다. 일련의 전체 발견에서 구별되는 것은 만유인력의 법칙이며, 최종 공식은 뛰어난 영국 과학자 아이작 뉴턴(Isaac Newton)에 속합니다.

이 과학자의 연구의 주요 의미는 만유인력의 발견에 있는 것이 아니라 갈릴레오와 케플러 모두 뉴턴 이전에도 이 양의 존재에 대해 이야기했지만 그가 동일한 사실을 증명한 최초의 사람이라는 사실입니다. 힘은 지구와 우주 공간 모두에서 작용합니다.물체 사이의 동일한 상호 작용 힘.

실제로 뉴턴은 지구에 위치한 물체를 포함하여 우주의 모든 물체가 서로 상호 작용한다는 사실을 확인하고 이론적으로 입증했습니다. 이 상호 작용을 중력이라고하며 만유인력 자체의 과정을 중력이라고합니다.
이러한 상호작용은 과학에서 중력장이라고 불리는 다른 물질과 달리 특별한 유형의 물질이 있기 때문에 물체 사이에서 발생합니다. 이 필드는 절대적으로 모든 물체 주위에 존재하고 작용하지만 어떤 물질도 관통할 수 있는 비할 데 없는 능력을 가지고 있기 때문에 이에 대한 보호는 없습니다.

그가 정의하고 공식화한 만유인력의 힘은 상호 작용하는 물체 질량의 곱에 직접적으로 의존하고 역으로 이러한 물체 사이의 거리의 제곱에 의존합니다. 실제 연구에 의해 반박할 수 없이 확인된 뉴턴에 따르면 만유인력의 힘은 다음 공식으로 발견됩니다.

그것에서 특히 중요한 것은 중력 상수 G에 속하며 대략 6.67 * 10-11 (N * m2) / kg2와 같습니다.

물체가 지구로 끌어당기는 중력은 뉴턴의 법칙의 특수한 경우이며 중력이라고 합니다. 이 경우 중력 상수와 지구 자체의 질량은 무시할 수 있으므로 중력을 찾는 공식은 다음과 같습니다.

여기서 g는 수치가 대략 9.8m/s2인 가속도에 불과합니다.

뉴턴의 법칙은 지구에서 직접 발생하는 과정을 설명할 뿐만 아니라 전체 태양계의 구조와 관련된 많은 질문에 대한 답을 제공합니다. 특히 두 행성 사이의 만유인력은 궤도에 있는 행성의 운동에 결정적인 영향을 미칩니다. 이 운동에 대한 이론적인 설명은 케플러에 의해 주어졌지만, 뉴턴이 그의 유명한 법칙을 공식화한 후에야 그 정당화가 가능해졌습니다.

뉴턴 자신은 간단한 예를 사용하여 지구 중력 현상과 외계 중력 현상을 연결했습니다. 발사하면 직선으로 날지 않고 아치형 궤적을 따라 날아갑니다. 동시에 화약의 충전량과 핵의 질량이 증가함에 따라 핵의 질량은 점점 더 멀리 날아갈 것입니다. 마지막으로, 우리가 너무 많은 화약을 획득하고 포탄이 지구 주위를 날아갈 정도의 대포를 구성하는 것이 가능하다고 가정하면, 이 운동을 한 후에는 멈추지 않고 원형(타원체) 운동을 계속할 것입니다. 결과적으로 우주 중력의 힘은 지구와 우주 공간에서 자연적으로 동일합니다.

정의

만유인력의 법칙은 I. Newton에 의해 발견되었습니다.

두 물체는 서로 끌어당깁니다. 는 곱에 정비례하고 두 물체 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다.

중력의 법칙에 대한 설명

계수는 중력 상수입니다. SI 시스템에서 중력 상수의 값은 다음과 같습니다.

이 상수는 볼 수 있듯이 매우 작기 때문에 작은 질량을 가진 물체 사이의 중력도 작아서 실제로 느껴지지 않습니다. 그러나 우주 물체의 운동은 완전히 중력에 의해 결정됩니다. 만유인력의 존재, 즉 중력의 상호작용은 지구와 행성이 무엇을 "고정하고 있는지", 그리고 그들이 특정 궤적을 따라 태양 주위를 움직이고 태양으로부터 멀어지지 않는 이유를 설명합니다. 만유인력의 법칙을 통해 천체의 많은 특성, 즉 행성, 별, 은하, 블랙홀의 질량을 결정할 수 있습니다. 이 법칙을 통해 행성의 궤도를 매우 정확하게 계산하고 우주의 수학적 모델을 만들 수 있습니다.

만유인력의 법칙 덕분에 우주의 속도를 계산하는 것도 가능합니다. 예를 들어, 지구 표면 위에서 수평으로 움직이는 물체가 그 위에 떨어지지 않고 원형 궤도에서 움직이는 최소 속도는 7.9km/s(첫 번째 공간 속도)입니다. 지구를 떠나기 위해서는, 즉. 중력을 극복하기 위해서는 몸이 11.2km/s의 속도(우주의 두 번째 속도)를 가져야 합니다.

중력은 가장 놀라운 자연 현상 중 하나입니다. 중력이 없으면 우주의 존재도 불가능하고 우주도 일어날 수 없습니다. 중력은 우주의 많은 과정, 즉 탄생, 혼돈 대신 질서의 존재를 담당합니다. 중력의 본질은 아직 완전히 이해되지 않았습니다. 지금까지 아무도 중력 상호 작용의 합당한 메커니즘과 모델을 개발할 수 없었습니다.

중력의 힘

중력의 표현의 특별한 경우는 중력입니다.

중력은 항상 수직 하향(지구 중심 방향)을 향합니다.

중력이 몸에 작용하면 몸이 작용합니다. 이동 유형은 초기 속도의 방향과 모듈에 따라 다릅니다.

우리는 매일 중력에 대처합니다. , 잠시 후 지상에 있습니다. 손에서 놓은 책이 떨어집니다. 점프 한 사람은 우주 공간으로 날아 가지 않고 땅으로 떨어집니다.

지구와 이 몸체의 중력 상호 작용의 결과로 지구 표면 근처에서 몸체가 자유 낙하하는 것을 고려하면 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

자유 낙하 가속도:

자유낙하 가속도는 물체의 질량에 의존하지 않고 지구 위 물체의 높이에 의존합니다. 지구는 극에서 약간 평평하므로 극 근처의 몸체는 지구의 중심에 약간 더 가깝습니다. 이와 관련하여 자유 낙하의 가속도는 해당 지역의 위도에 따라 다릅니다. 극에서는 적도 및 다른 위도(적도 m/s, 북극 적도 m/s)보다 약간 큽니다.

동일한 공식을 사용하면 질량과 반경이 있는 모든 행성의 표면에서 자유 낙하 가속도를 찾을 수 있습니다.