Kaj je gravitacija in kakšen je njen pomen za življenje na Zemlji

Sedemnajsto stoletje ni brez razloga imenovano stoletje velikih astronomskih odkritij. Dolgoročna opazovanja Galileja, Kopernika, Tycha Braheja so omogočila, da je Johann Kepler oblikoval zakone gibanja nebesnih teles. Da bi pojasnili, zakaj so planeti v neskončnem gibanju, kar povzroča, da ostanejo v svoji orbiti in kaj je gravitacija, je vzel genij - Isaac Newton.

Hipoteze genij

Isaac Newton je oblikoval svoje zakone o gibanju ne za teorijo, ampak za praktično uporabo. Če povzamemo podatke večletnih astronomskih opazovanj in zahvaljujoč svojim zakonitostim gibanja, je ta velik znanstvenik lahko odgovoril na vprašanje, ki je zmedlo več kot eno generacijo znanstvenikov: "Kaj drži planete v svojih orbitah?" magnetne tekočine. Hvala Newtonov prvi zakon postalo je jasno, da sila ni potrebna za enotno pravokotno gibanje. Potrebna je sila, da bi se planeti premaknili v krivulji. Če uporabimo formulo sile iz Newtonovega drugega zakona, bo enaka produktu pospeševanja po masi. Newton je prišel do zaključka, da mora biti pospešek enak v ² / R. Tako bo na primer lažje nebesno telo, npr. Luna, vrtelo okoli težjega, vendar se mu nikoli ne bo približalo. To lahko razumemo kot padajoče od tangente do kroga na sam krog. Na točki stika je lahko hitrost stalna ali enaka nič, vendar je pospešek vedno prisoten. Stalno gibanje v določeni orbiti brez odsotnosti vidnega pospeševanja - to je Newtonov odgovor na vprašanje o gibanju planetov.

Privlačnost

Torej se Luna giblje okoli Zemlje, in Zemlja - okoli Sonca, poslušajoč določeno silo. Newtonov genij se je pokazal v tem, da je gravitacijsko silo nebesnih teles združil z gravitacijo, ki je znana vsakemu prebivalcu Zemlje. Obstaja legenda, da je bila navadna jabolka, ki je padla na glavo, potisnjena na pravilne sklepe Newtona. Privlačnost jabolka in lune na Zemljo je opisana po popolnoma enakih zakonih - zaključil je raziskovalec. Gravitacija je dobila drugo ime od besede "gravis", kar pomeni "teža".

Gravitacija

Če povzamemo zakone gibanja planetov, je Newton ugotovil, da se moč njihove interakcije izračuna po formuli:

Če so m ₁ m ₂ mase medsebojno delujočih teles, je R razdalja med njimi in G določen koeficient sorazmernosti, gravitacijska konstanta. Beseda "gravitacija" je izbrana popolnoma pravilno, ker izhaja iz besede "teža". Točno število konstante Newtona ni bilo znano, veliko kasneje pa je vrednost G vzpostavila Cavendish. Vidimo lahko, da na delovanje sile privlačnosti vplivajo mase teles in da se upošteva razdalja med njimi. Na silo gravitacije ne more vplivati ​​noben drug dejavnik.

Pomen prava privlačnosti

Ta zakon je univerzalen in se lahko uporabi za vsa dva telesa, ki imajo maso. V primeru, ko je masa enega medsebojno delujočega telesa veliko večja od mase druge, lahko govorimo o posebnem primeru gravitacijske sile, za katero obstaja poseben izraz "gravitacija". Ta koncept se uporablja za probleme, ki izračunajo silo gravitacije na Zemlji ali drugih nebesnih telesih. Če nadomestimo vrednost gravitacije v formuli drugega zakona Newtona, dobimo vrednost F = ma. Tu je a pospešek gravitacije, ki povzroči, da se telo trudi drug proti drugemu. V nalogah, povezanih z uporabo gravitacijski pospešek ponavadi je označena s črko g. S pomočjo integralnega računa, ki ga je razvil, je Newton matematično dokazal, da je sila gravitacije v krogli vedno koncentrirana v središču večjega telesa. V paru jabolko-zemlja je vektor pospeševanja usmerjen proti središču zemlje, v paru zemlja-sonce je usmerjen proti soncu in tako naprej.

Odvisnost gravitacije od zemljepisne širine

Gravitacija na Zemlji je odvisna od višine telesa pod površjem planeta in geografske širine, na kateri se izvaja eksperiment. Višina telesa vpliva na vrednost R, kot je razvidno, dlje kot je razdalja od površine Zemlje, manjša je vrednost g. Povezava gravitacije s širino je razložena z dejstvom, da je Zemlja oblikovana kot geoid, ne pa kot krogla. Na drogovih je malo sploščen. Zato bo razdalja od središča Zemlje do ekvatorja in do pola drugačna - do 10%. Takšno neskladje naredi izračune, na primer, izračune transkontinentalnih tovornih tovor, precej neprijetno. Zato indikator temelji na sili privlačnosti pri srednjih širinah 9,81 m / s2.

Telesna teža

V vsakdanjem življenju se pogosto uporablja takšna stvar, kot je telesna teža. V fiziki je označena s črko P. Teža je sila, s katero telo pritiska na oporo. V domačem konceptu teže se pogosto zamenja s pojmom "mase", čeprav so to povsem različne vrednote. Glede na to, kakšna je vrednost gravitacije, se spreminja tudi teža telesa. Na primer, teža vodilnega dela na Zemlji in Luni se bo razlikovala. Toda masa ostaja nespremenjena na Zemlji in na Luni. Poleg tega je lahko v nekaterih primerih telesna teža nič. Teža je vrednost, ki ima smer, masa pa je skalar.

Ker pa je po tretjem Newtonovem zakonu dejanje enako opoziciji, je telesna teža enaka moči podporne reakcije.

Ker je reakcijsko silo enostavne podpore precej težko izmeriti, lahko izkušnjo »obrnemo« z obešanjem telesa na vzmet in merjenjem stopnje raztezanja te pomladi. V tem primeru bo sila, ki razteza vzmet z obremenitvijo, popolnoma logična F = mg, kjer je m masa in g pospešek gravitacije.

Preobremenitev

Če se obremenitev z vzmetjo dvigne, se pospešek gravitacije in pospešek dvigala usmerita v nasprotni smeri. To lahko predstavimo takole: F = m (g + a). Gravitacija in s tem tudi njena teža se povečata.

Za povečanje teže, povezane z dodatnim pospeševanjem, obstaja poseben izraz - preobremenitev. Vsak od nas je doživel učinek preobremenitve, vzel dvigalo ali vzlet na letalu. Kozmonauti in piloti nadzvočnih zrakoplovov imajo posebno težko preobremenitev, ko vzletijo letala.

Breztežnost

Ko telo dobi pospešek v smeri gravitacije, to je navzdol v našem primeru, potem je F = m (ga). Torej, telesna teža postane manj. V omejevalnem primeru, ko je a = g in so usmerjeni v različnih smereh, lahko govorimo o ničelni teži, to pomeni, da telo pade s konstantno hitrostjo. Stanje, pri katerem je telesna teža nič, se imenuje breztežnost. Oseba doživi stanje breztežnosti v vesoljskem plovilu, ko se premika z izklopljenimi motorji. Breztežnost je pogost pogoj za astronavte in pilote, ki letijo z nadzvočnimi letali.

Gravitacijska vrednost

Brez gravitacije ne bi bilo veliko stvari, ki bi se nam zdele naravne, stvari ne bi padle kot plaz iz gora, ne bi bilo dežja, reke ne bi tekle. Zemeljska atmosfera je ohranjena z gravitacijo. Za primerjavo, planeti z manjšo maso, kot sta Luna ali Merkur, so zelo hitro izgubili atmosfero in ostali brez obrambe pred pretokom trdega kozmičnega sevanja. Atmosfera Zemlje je igrala ključno vlogo pri nastanku življenja na Zemlji, njeni spremembi in ohranjanju.

Poleg gravitacije sila gravitacije Lune deluje tudi na Zemljo. Zahvaljujoč bližnji (na kozmični lestvici) soseščini na Zemlji, obstajajo odlivi in ​​tokovi, premikanje kontinentov in veliko biološki ritmi sovpada z lunarnim koledarjem.

Zato gravitacijo ne smemo gledati kot nadležno oviro, ampak kot koristen in potreben zakon narave.