გრავიტაციული ძალები არის ძალების ოთხი ძირითადი ტიპიდან ერთ-ერთი, რომელიც ვლინდება მთელი თავისი მრავალფეროვნებით სხვადასხვა სხეულებს შორის, როგორც დედამიწაზე, ისე მის ფარგლებს გარეთ. მათ გარდა ასევე გამოიყოფა ელექტრომაგნიტური, სუსტი და ბირთვული (ძლიერი). ალბათ, სწორედ მათი არსებობა გააცნობიერა კაცობრიობამ პირველ რიგში. დედამიწის მიზიდულობის ძალა ცნობილი იყო უძველესი დროიდან. თუმცა, მთელი საუკუნეები გავიდა მანამ, სანამ ადამიანი გამოიცნობდა, რომ ასეთი ურთიერთქმედება ხდება არა მხოლოდ დედამიწასა და ნებისმიერ სხეულს შორის, არამედ სხვადასხვა ობიექტებს შორის. პირველი, ვინც გაიგო, როგორ მუშაობს გრავიტაციული ძალები, იყო ინგლისელი ფიზიკოსი ი.ნიუტონი. სწორედ მან გამოიტანა უნივერსალური მიზიდულობის უკვე ცნობილი კანონი.
გრავიტაციული ძალის ფორმულა
ნიუტონმა გადაწყვიტა გაეანალიზებინა კანონები, რომლითაც პლანეტები მოძრაობენ სისტემაში. შედეგად, ის მივიდა დასკვნამდე, რომ ზეციური ბრუნვამზის გარშემო სხეულები შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ გრავიტაციული ძალები მოქმედებენ მას და თავად პლანეტებს შორის. გააცნობიერა, რომ ციური სხეულები სხვა ობიექტებისგან მხოლოდ მათი ზომითა და მასით განსხვავდებიან, მეცნიერმა გამოიტანა შემდეგი ფორმულა:
F=f x (m1 x m2) / r2, სადაც:
- მ1, m2 არის ორი სხეულის მასა;
- r – მათ შორის მანძილი სწორი ხაზით;
- f არის გრავიტაციული მუდმივი, რომლის მნიშვნელობა არის 6,668 x 10-8 სმ3/გ x წმ 2.
ამგვარად, შეიძლება ითქვას, რომ ნებისმიერი ორი ობიექტი იზიდავს ერთმანეთს. გრავიტაციული ძალის მოქმედება მის სიდიდეზე პირდაპირპროპორციულია ამ სხეულების მასებთან და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატში.
ფორმულის გამოყენების თავისებურებები
ერთი შეხედვით ჩანს, რომ მიზიდულობის კანონის მათემატიკური აღწერის გამოყენება საკმაოდ მარტივია. თუმცა, თუ დაფიქრდებით, ეს ფორმულა აზრი აქვს მხოლოდ ორ მასას, რომელთა ზომები უმნიშვნელოა მათ შორის მანძილს. და იმდენად, რომ მათი აღება შესაძლებელია ორ პუნქტად. მაგრამ რა შეიძლება ითქვას, როდესაც მანძილი შედარებულია სხეულების ზომასთან და მათ თავად აქვთ არარეგულარული ფორმა? დაყავით ისინი ნაწილებად, დაადგინეთ მათ შორის მიზიდულობის ძალები და გამოთვალეთ შედეგი? თუ ასეა, რამდენი ქულა უნდა აიღოთ გამოსათვლელად? როგორც ხედავთ, ეს არც ისე მარტივია.
და თუ გავითვალისწინებთ (მათემატიკის თვალსაზრისით) რომ წერტილიარ აქვს ზომები, მაშინ ეს სიტუაცია სრულიად უიმედო ჩანს. საბედნიეროდ, მეცნიერებმა ამ შემთხვევაში გამოთვლების გაკეთების გზა გამოიგონეს. ისინი იყენებენ ინტეგრალური და დიფერენციალური გამოთვლების აპარატს. მეთოდის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ობიექტი იყოფა უსასრულო რაოდენობის პატარა კუბებად, რომელთა მასები კონცენტრირებულია მათ ცენტრებში. შემდეგ შედგენილია ფორმულა შედეგიანი ძალის მოსაძებნად და გამოიყენება ზღვრული გადასვლა, რომლის საშუალებითაც თითოეული შემადგენელი ელემენტის მოცულობა მცირდება წერტილამდე (ნულამდე), ხოლო ასეთი ელემენტების რაოდენობა უსასრულობისკენ მიისწრაფვის. ამ ტექნიკის წყალობით რამდენიმე მნიშვნელოვანი დასკვნა იქნა მიღებული.
- თუ სხეული არის ბურთი (სფერო), რომლის სიმკვრივე ერთგვაროვანია, მაშინ ის იზიდავს ნებისმიერ სხვა საგანს თავისკენ, თითქოს მთელი მისი მასა კონცენტრირებულია მის ცენტრში. ამიტომ, გარკვეული შეცდომით, ეს დასკვნა შეიძლება გამოვიყენოთ პლანეტებზეც.
- როდესაც ობიექტის სიმკვრივე ხასიათდება ცენტრალური სფერული სიმეტრიით, ის ურთიერთქმედებს სხვა ობიექტებთან ისე, თითქოს მისი მთელი მასა სიმეტრიის წერტილშია. ამგვარად, თუ ავიღებთ ღრუ ბურთს (მაგალითად, ფეხბურთის ბურთს) ან რამდენიმე ბუდეს ერთმანეთში (მატრიოშკას თოჯინების მსგავსად), მაშინ ისინი მიიზიდავენ სხვა სხეულებს ისევე, როგორც ამას მატერიალური წერტილი მიიზიდავს მათი საერთო მასით. და მდებარეობს ცენტრში.
