"Og'irlik" mavzusida taqdimot. Mavzu bo'yicha taqdimot: Gravitatsiya Umumjahon tortishish Gravitatsiya mavzusi bo'yicha taqdimot

Slayd 2

Slayd 3

Gravitatsiya (universal tortishish, tortishish) (lotincha gravitas - "tortishish" dan) - barcha moddiy jismlar o'rtasidagi universal fundamental o'zaro ta'sir. Past tezliklar va zaif tortishish o'zaro ta'sirini yaqinlashtirishda u Nyutonning tortishish nazariyasi bilan tavsiflanadi, umumiy holatda u Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi bilan tavsiflanadi. Gravitatsiya asosiy o'zaro ta'sirlarning to'rt turidan eng zaifidir. Kvant chegarasida gravitatsiyaviy o'zaro ta'sir hali to'liq ishlab chiqilmagan tortishishning kvant nazariyasi bilan tavsiflanishi kerak.

Slayd 4

Gravitatsion o'zaro ta'sir

Umumjahon tortishish qonuni. Klassik mexanika doirasida tortishish kuchining oʻzaro taʼsiri Nyutonning universal tortishish qonuni bilan tavsiflanadi, bu qonunga koʻra, R masofasi bilan ajratilgan m va M massali ikkita moddiy nuqta orasidagi tortishish kuchi ikkala massaga ham proportsional va teskari proportsionaldir. masofa kvadratiga - ya'ni:

Slayd 5

Umumjahon tortishish qonuni teskari kvadrat qonunining qo'llanilishidan biri bo'lib, u nurlanishni o'rganishda ham mavjud (masalan, yorug'lik bosimi) va maydonning kvadratik o'sishining bevosita natijasidir. radiusi ortib borayotgan shar, bu har qanday birlik maydonining butun sfera maydoniga qo'shgan hissasining kvadratik pasayishiga olib keladi.

Slayd 6

Gravitatsiya maydoni, tortishish maydoni kabi, potentsialdir. Bu shuni anglatadiki, siz bir juft jismning tortishish kuchining potentsial energiyasini kiritishingiz mumkin va bu energiya jismlarni yopiq halqa bo'ylab harakatlantirgandan keyin o'zgarmaydi. Gravitatsion maydonning potentsiali kinetik va potentsial energiya yig'indisining saqlanish qonunini o'z ichiga oladi va tortishish maydonidagi jismlarning harakatini o'rganishda ko'pincha yechimni sezilarli darajada soddalashtiradi. Nyuton mexanikasi doirasida gravitatsion o'zaro ta'sir uzoq masofali. Bu shuni anglatadiki, massiv jism qanday harakat qilmasin, kosmosning istalgan nuqtasida tortishish potentsiali faqat tananing ma'lum bir momentidagi holatiga bog'liq. Katta kosmik ob'ektlar - sayyoralar, yulduzlar va galaktikalar juda katta massaga ega va shuning uchun sezilarli tortishish maydonlarini yaratadilar.

Slayd 7

Gravitatsiya matematik nazariya tomonidan tasvirlangan birinchi o'zaro ta'sir edi. Aristotel har xil massali jismlar har xil tezlikda yiqiladi, deb hisoblagan. Ko'p vaqt o'tgach, Galileo Galiley eksperimental ravishda bunday emasligini aniqladi - agar havo qarshiligi bartaraf etilsa, barcha jismlar bir xil tezlashadi. Isaak Nyutonning universal tortishish qonuni (1687) tortishishning umumiy harakatini yaxshi tasvirlab berdi. 1915 yilda Albert Eynshteyn umumiy nisbiylik nazariyasini yaratdi, u tortishish kuchini fazo-vaqt geometriyasi nuqtai nazaridan aniqroq tavsiflaydi.

Slayd 8

Osmon mexanikasi va uning ayrim vazifalari

Mexanikaning bo'sh fazodagi jismlarning faqat tortishish kuchi ta'sirida harakatini o'rganadigan bo'limiga osmon mexanikasi deyiladi. Osmon mexanikasining eng oddiy muammosi bo'sh fazoda ikkita nuqta yoki sferik jismlarning tortishish o'zaro ta'siridir. Klassik mexanika doirasidagi bu muammo analitik tarzda oxirigacha hal qilinadi; uning yechimi natijasi ko'pincha Keplerning uchta qonuni shaklida shakllantiriladi.

Slayd 9

Ba'zi maxsus holatlarda, taxminiy yechim topish mumkin. Eng muhim holat, bir jismning massasi boshqa jismlarning massasidan sezilarli darajada katta bo'lganida (masalan: Quyosh tizimi va Saturn halqalarining dinamikasi). Bunday holda, birinchi taxmin sifatida, yorug'lik jismlari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydi va massiv jism atrofida Kepler traektoriyalari bo'ylab harakatlanadi deb taxmin qilishimiz mumkin. Ular o'rtasidagi o'zaro ta'sirlar buzilish nazariyasi doirasida hisobga olinishi va vaqt bo'yicha o'rtacha hisoblanishi mumkin. Bunday holda, rezonanslar, attraktorlar, tartibsizliklar va boshqalar kabi noaniq hodisalar paydo bo'lishi mumkin.Bunday hodisalarning yorqin misoli Saturn halqalarining murakkab tuzilishidir.

Slayd 10

Kuchli tortishish maydonlari

Kuchli tortishish maydonlarida, shuningdek, tortishish maydonida relativistik tezlikda harakatlanayotganda umumiy nisbiylik nazariyasi (GTR) effektlari namoyon bo'la boshlaydi: fazo-vaqt geometriyasining o'zgarishi; natijada tortishish qonunining Nyuton qonunidan chetga chiqishi; va ekstremal holatlarda - qora tuynuklarning paydo bo'lishi; tortishish buzilishlarining tarqalishning chekli tezligi bilan bog'liq bo'lgan potentsiallarning kechikishi; natijada tortishish to'lqinlarining paydo bo'lishi; chiziqli bo'lmagan effektlar: tortishish kuchi o'zi bilan o'zaro ta'sir qilishga intiladi, shuning uchun kuchli maydonlarda superpozitsiya printsipi endi amal qilmaydi.

Slayd 11

Gravitatsion nurlanish

Umumiy nisbiylik nazariyasining muhim bashoratlaridan biri bu gravitatsion nurlanish bo'lib, uning mavjudligi to'g'ridan-to'g'ri kuzatishlar bilan hali tasdiqlanmagan. Biroq, uning mavjudligi foydasiga muhim bilvosita dalillar mavjud, xususan: ixcham tortishish ob'ektlarini (masalan, neytron yulduzlari yoki qora tuynuklar) o'z ichiga olgan yaqin ikkilik tizimlarda energiya yo'qotishlari, xususan, mashhur PSR B1913+16 tizimida (Hulse-Teylor). pulsar) - umumiy nisbiylik modeliga yaxshi mos keladi, unda bu energiya aniq tortishish nurlanishi bilan olib tashlanadi.

Slayd 12

Gravitatsion nurlanish faqat o'zgaruvchan to'rt kutupli yoki undan yuqori ko'p qutbli momentlarga ega bo'lgan tizimlar tomonidan yaratilishi mumkin; bu fakt ko'pchilik tabiiy manbalarning tortishish nurlanishining yo'nalishli ekanligini ko'rsatadi, bu esa uni aniqlashni sezilarli darajada qiyinlashtiradi.

Slayd 13

1969 yildan boshlab (Veber tajribalari) gravitatsion nurlanishni bevosita aniqlashga urinishlar boshlandi. AQSh, Evropa va Yaponiyada hozirda bir nechta yerga asoslangan qurilmalar, shuningdek LISA kosmik tortishish detektori (LaserInterferometerSpaceAntenna - lazer-interferometr kosmik antennasi) loyihasi mavjud. Rossiyadagi yerga asoslangan detektor Tatariston Respublikasidagi Dulkin Gravitatsion to‘lqinlarni o‘rganish ilmiy markazida ishlab chiqilmoqda.

Slayd 14

Slayd 15

Gravitatsiyaning nozik ta'siri

Gravitatsion tortishish va vaqtning kengayishining klassik ta'siridan tashqari, umumiy nisbiylik nazariyasi tortishishning boshqa ko'rinishlarining mavjudligini bashorat qiladi, ular yer sharoitida juda zaif va shuning uchun ularni aniqlash va eksperimental tekshirish juda qiyin. Yaqin vaqtgacha bu qiyinchiliklarni yengish eksperimentatorlarning imkoniyatlaridan tashqarida tuyulardi. Ular orasida, xususan, biz inertial sanoq sistemalarining tortishishini (yoki Lens-Thirring effekti) va gravitomagnit maydonni nomlashimiz mumkin. 2005-yilda NASAning uchuvchisiz GravityProbe B qurilmasi Yer yaqinida bu effektlarni oʻlchash uchun misli koʻrilmagan aniq tajriba oʻtkazdi, biroq uning toʻliq natijalari hali eʼlon qilinmagan. 2009 yil noyabr holatiga ko'ra, murakkab ma'lumotlarni qayta ishlash natijasida effekt 14% dan ko'p bo'lmagan xato bilan aniqlandi. Ish davom etmoqda.

Slayd 16

Slayd 17

Gravitatsiyaning zamonaviy kanonik klassik nazariyasi - umumiy nisbiylik nazariyasi va bir-biri bilan raqobatlashadigan ko'plab aniqlovchi farazlar va turli darajadagi rivojlanish nazariyalari mavjud. Ushbu nazariyalarning barchasi hozirda eksperimental sinovlar o'tkazilayotgan taxminiylik doirasida juda o'xshash bashoratlarni amalga oshiradi.

Barcha slaydlarni ko'rish

Agar Yerda tortishish kuchi yo'qolsa nima bo'ladi?

Keling, bir lahzaga barcha fizika qonunlarini unutaylik va bir kun kelib Yer sayyorasining tortishish kuchi butunlay yo'qolishini tasavvur qilaylik. Bu sayyoradagi eng yomon kun bo'ladi. Biz tortishish kuchiga juda bog'liqmiz, bu kuch tufayli mashinalar haydaydi, odamlar yurishadi, mebel stendlari, qalamlar va hujjatlar stolda yotishi mumkin. Biror narsaga bog'lanmagan har qanday narsa birdan havoda ucha boshlaydi. Eng yomoni shundaki, bu nafaqat mebel va atrofimizdagi barcha narsalarga, balki biz uchun yana ikkita juda muhim hodisaga ta'sir qiladi - tortishishning yo'qolishi atmosfera va okeanlar, ko'llar va daryolardagi suvga ta'sir qiladi. Og'irlik kuchi ta'sir qilishni to'xtatgandan so'ng, biz nafas olayotgan atmosfera havosi er yuzida qolmaydi va barcha kislorod kosmosga uchib ketadi. Bu odamlarning oyda yashay olmasligining sabablaridan biri - chunki oy atrofida atmosferani ushlab turish uchun zarur tortishish kuchiga ega emas, shuning uchun oy amalda vakuumda. Atmosfera bo'lmasa, barcha tirik mavjudotlar darhol nobud bo'ladi va barcha suyuqliklar kosmosga bug'lanadi. Ma’lum bo‘lishicha, agar sayyoramizdagi tortishish kuchi yo‘qolsa, unda Yerda hech qanday tirik narsa qolmaydi. Va shu bilan birga, agar tortishish kuchi birdan ikki baravar oshsa, u hech qanday yaxshi narsa keltirmaydi. Chunki bu holda barcha jismlar va tirik mavjudotlar ikki baravar og'irlashadi. Avvalo, bularning barchasi binolar va inshootlarga ta'sir qiladi. Uylar, ko'priklar, osmono'par binolar, stol tayanchlari, ustunlar va boshqa ko'p narsalar oddiy tortishish hisobga olingan holda qurilgan va tortishish kuchining har qanday o'zgarishi jiddiy oqibatlarga olib keladi - aksariyat tuzilmalar shunchaki qulab tushadi. Daraxtlar va o'simliklar ham qiyin bo'lar edi. Bu elektr uzatish liniyalariga ham ta'sir qiladi. Havo bosimi ikki baravar ko'payadi, bu esa o'z navbatida iqlim o'zgarishiga olib keladi. Bularning barchasi biz uchun tortishish qanchalik muhimligini ko'rsatadi. Gravitatsiya bo'lmasa, biz shunchaki mavjud bo'lishni to'xtatamiz, shuning uchun sayyoramizdagi tortishish kuchining o'zgarishiga yo'l qo'ya olmaymiz. Bu butun insoniyat uchun inkor etib bo'lmaydigan haqiqatga aylanishi kerak.

Tasavvur qilaylik, biz quyosh tizimi bo'ylab sayohatga chiqmoqdamiz. Boshqa sayyoralarda tortishish kuchi qanday? Qaysi birida biz Yerdagidan yengilroq va qaysi birida og‘irroq bo‘lamiz?

Biz hali Yerni tark etmagan bo'lsak-da, keling, quyidagi tajribani qilaylik: aqliy ravishda Yerning qutblaridan biriga tushing va keyin biz ekvatorga ko'chirilganimizni tasavvur qiling. Qiziq, vaznimiz o'zgarganmi?

Ma'lumki, har qanday jismning og'irligi tortishish kuchi (tortishish) bilan belgilanadi. U sayyoraning massasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va uning radiusi kvadratiga teskari proportsionaldir (biz bu haqda birinchi marta maktab fizikasi darsligidan bilib oldik). Binobarin, agar bizning Yerimiz qat'iy sharsimon bo'lganida, uning yuzasi bo'ylab harakatlanadigan har bir jismning og'irligi o'zgarishsiz qoladi.

Ammo Yer to'p emas. U qutblarda tekislangan va ekvator bo'ylab cho'zilgan. Yerning ekvator radiusi qutb radiusidan 21 km uzunroq. Ma’lum bo‘lishicha, tortishish kuchi ekvatorga xuddi uzoqdan kelgandek ta’sir qiladi. Shuning uchun ham Yerning turli joylarida bir xil jismning vazni bir xil emas. Jismlar erning qutblarida eng og'ir, ekvatorda esa eng engil bo'lishi kerak. Bu erda ular qutblardagi vaznidan 1/190 ga engilroq bo'ladi. Albatta, vaznning bu o'zgarishini faqat bahor tarozi yordamida aniqlash mumkin. Ekvatordagi jismlar og'irligining biroz pasayishi ham Yerning aylanishidan kelib chiqadigan markazdan qochma kuch tufayli sodir bo'ladi. Shunday qilib, yuqori qutb kengliklaridan ekvatorga kelgan katta yoshli odamning vazni jami taxminan 0,5 kg ga kamayadi.

Endi savol berish o'rinli: Quyosh tizimi sayyoralari bo'ylab sayohat qilayotgan odamning vazni qanday o'zgaradi?

Bizning birinchi kosmik stantsiyamiz - Mars. Marsda odamning vazni qancha bo'ladi? Bunday hisob-kitob qilish qiyin emas. Buning uchun siz Marsning massasi va radiusini bilishingiz kerak.

Ma'lumki, "qizil sayyora" ning massasi Yer massasidan 9,31 marta, radiusi esa globus radiusidan 1,88 baravar kam. Shuning uchun, birinchi omilning ta'siri tufayli Mars yuzasida tortishish biznikidan 9,31 marta kam, ikkinchisi tufayli esa 3,53 baravar ko'p bo'lishi kerak (1,88 * 1,88 = 3,53 ). Oxir-oqibat, u yerning tortishish kuchining 1/3 qismidan bir oz ko'proq qismini tashkil qiladi (3,53: 9,31 = 0,38). Xuddi shu tarzda, har qanday samoviy jismdagi tortishish kuchlanishini aniqlashingiz mumkin.

Keling, Yerda kosmonavt-sayohatchining vazni roppa-rosa 70 kg ekanligiga rozi bo'laylik. Keyin boshqa sayyoralar uchun biz quyidagi vazn qiymatlarini olamiz (sayyoralar og'irlikning ortib borish tartibida joylashtirilgan):

Pluton 4.5

Merkuriy 26.5

Saturn 62.7

Venera 63.4

Neptun 79.6

Yupiter 161.2

Ko'rib turganimizdek, Yer tortishish kuchi bo'yicha gigant sayyoralar orasida oraliq o'rinni egallaydi. Ulardan ikkitasida - Saturn va Uranda - tortishish kuchi Yerdagidan biroz kamroq, qolgan ikkitasida - Yupiter va Neptun - bu kattaroq. To'g'ri, Yupiter va Saturn uchun og'irlik markazdan qochma kuchning ta'sirini hisobga olgan holda beriladi (ular tez aylanadi). Ikkinchisi ekvatorda tana vaznini bir necha foizga kamaytiradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, gigant sayyoralar uchun vazn qiymatlari Yerga o'xshash sayyoralar (Merkuriy, Venera, Yer, Mars) kabi qattiq sirt darajasida emas, balki yuqori bulut qatlami darajasida berilgan. ) va Pluton.

Venera yuzasida odam Yerdagidan deyarli 10% engilroq bo'ladi. Ammo Merkuriy va Marsda vazn 2,6 martaga kamayadi. Plutonga kelsak, undagi odam Oydagidan 2,5 baravar engilroq yoki erdagi sharoitdan 15,5 baravar engilroq bo'ladi.

Ammo Quyoshda tortishish (attraktsion) Yerdagidan 28 marta kuchliroqdir. U yerda inson tanasi 2 tonna og'irlikda bo'lar va bir zumda o'z og'irligidan eziladi. Biroq, Quyoshga yetib bormasdan, hamma narsa issiq gazga aylanadi. Yana bir narsa - Mars yo'ldoshlari va asteroidlar kabi kichik samoviy jismlar. Ularning ko'pchiligida siz osongina ... chumchuqga o'xshay olasiz!

Inson boshqa sayyoralarga faqat hayotni qo'llab-quvvatlash moslamalari bilan jihozlangan maxsus muhrlangan skafandrda sayohat qilishi aniq. Amerikalik astronavtlar Oy yuzasida kiygan skafandrning og'irligi taxminan kattalar vazniga teng. Shuning uchun biz boshqa sayyoralardagi kosmik sayohatchining vazni uchun bergan qiymatlar kamida ikki baravar ko'paytirilishi kerak. Shundagina biz haqiqiyga yaqin vazn qiymatlarini olamiz.

Hujjat tarkibini ko'rish
"Atrofimizdagi tortishish" taqdimoti

Qiziq, bu qanday sodir bo'ladi?

Yer dumaloq va hatto o'z o'qi atrofida aylanadi, bizning koinotimizning cheksiz fazosida yulduzlar orasida uchadi,

va biz divanda jimgina o'tiramiz va hech qanday joyga uchmaymiz yoki yiqilmaymiz.

Va Antarktidadagi pingvinlar odatda "teskari" yashaydilar va hech qaerga tushmaydilar.

Va trampolinda sakrab, biz doimo qaytib kelamiz va moviy osmonga uzoqqa uchmaymiz.

Hammamizni Yer sayyorasida xotirjam yurishga va hech qaerga uchmaslikka nima majbur qiladi, lekin barcha narsalar qulab tushadi?

Balki nimadir bizni Yer tomon tortayotgandir?

Aynan shunday!

Bizni tortishish kuchi tortadi

yoki boshqacha aytganda - tortishish kuchi.

Gravitatsiya

(tortishish, universal tortishish, tortishish)

(Lotin gravitas - "og'irlik" dan)

Gravitatsiyaning mohiyati shundaki, koinotdagi barcha jismlar o'z atrofidagi barcha jismlarni o'ziga tortadi.

Yerning tortishish kuchi bu hamma narsani qamrab oluvchi hodisaning alohida holatidir.

Yer o'zida joylashgan barcha jismlarni o'ziga tortadi:

odamlar va hayvonlar er yuzida xavfsiz yurishlari mumkin,

daryolar, dengizlar va okeanlar ularning qirg'oqlarida qoladi;

havo bizning atmosferamizni tashkil qiladi

sayyoralar.

Gravitatsiya

* u doim u yerda

* u hech qachon o'zgarmaydi

Buning sababi Yerning tortishish kuchi hech qachon

o'zgarmasligi shundaki, Yerning massasi hech qachon o'zgarmaydi.

Yerning tortishish kuchini o‘zgartirishning yagona yo‘li bu sayyora massasini o‘zgartirishdir.

Og'irlikning o'zgarishiga olib keladigan massaning etarlicha katta o'zgarishi,

hali rejalashtirilmagan!

Yerda nima bo'ladi

agar tortishish yo'qolsa ...

Bu dahshatli kun bo'ladi !!!

Bizni o'rab turgan deyarli hamma narsa o'zgaradi.

Biriktirilmagan hamma narsa

bir narsaga, birdan havoda ucha boshlaydi.

Agar Yerda yo'q bo'lsa

tortishish...

Atmosfera ham, okean va daryolardagi suv ham suzadi.

Atmosfera bo'lmasa, har qanday tirik mavjudot darhol o'ladi,

va har qanday suyuqlik kosmosga bug'lanadi.

Agar sayyora tortishish kuchini yo'qotsa, hech kim uzoq davom etmaydi!

Agar sayyoramiz yo'q bo'lib ketsa

tortishish kuchi,

keyin Yerda

tirik hech narsa qolmaydi!

Yerning o'zi parchalanadi

bo'laklarga bo'ling va boring

suzish

kosmosga