ფიზიკის სასკოლო კურსის შესწავლისას, მექანიკის განყოფილებაში მნიშვნელოვანი თემაა უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. ამ სტატიაში ჩვენ უფრო დეტალურად განვიხილავთ რა არის და რა მათემატიკური ფორმულით არის აღწერილი და ასევე მივცემთ მიზიდულობის ძალის მაგალითებს ადამიანის ყოველდღიურ ცხოვრებაში და კოსმიურ მასშტაბში.
ვინ აღმოაჩინა გრავიტაციის კანონი
მიზიდულობის ძალის მაგალითების მოყვანამდე, მოკლედ აღვწეროთ ვის ეკუთვნის მისი აღმოჩენა.
ძველი დროიდან ადამიანები აკვირდებოდნენ ვარსკვლავებსა და პლანეტებს და იცოდნენ, რომ ისინი მოძრაობენ გარკვეული ტრაექტორიების გასწვრივ. გარდა ამისა, ნებისმიერ ადამიანს, რომელსაც განსაკუთრებული ცოდნა არ ჰქონდა, ესმოდა, რომ რაც არ უნდა შორს და მაღლა ესროდა ქვა ან სხვა ნივთი, ის ყოველთვის მიწაზე ცვიოდა. მაგრამ არცერთმა ადამიანმა ვერ გამოიცნო, რომ დედამიწაზე და ციურ სხეულებზე მიმდინარე პროცესებს ერთი და იგივე ბუნებრივი კანონი აკონტროლებს.
1687 წელს სერ ისააკ ნიუტონმა გამოაქვეყნა სამეცნიერო ნაშრომი, რომელშიც მან პირველად გამოიკვეთა მათემატიკურიუნივერსალური მიზიდულობის კანონის ფორმულირება. რა თქმა უნდა, ნიუტონი დამოუკიდებლად არ მივიდა ამ ფორმულირებამდე, რომელიც მან პირადად აღიარა. მან გამოიყენა თავისი თანამედროვეების ზოგიერთი იდეა (მაგალითად, სხეულებს შორის მიზიდულობის ძალის მანძილის კვადრატის უკუპროპორციულობის არსებობა), ასევე პლანეტების ტრაექტორიებზე დაგროვილი ექსპერიმენტული გამოცდილება (კეპლერის სამი). კანონები). ნიუტონის გენიალურობამ თავი გამოიჩინა იმაში, რომ მთელი არსებული გამოცდილების გაანალიზების შემდეგ, მეცნიერმა შეძლო მისი ჩამოყალიბება თანმიმდევრული და პრაქტიკულად გამოსაყენებელი თეორიის სახით.
გრავიტაციის ფორმულა
უნივერსალური მიზიდულობის კანონი შეიძლება მოკლედ ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად: სამყაროს ყველა სხეულს შორის არის მიზიდულობის ძალა, რომელიც უკუპროპორციულია მათ მასის ცენტრებს შორის მანძილის კვადრატთან და პირდაპირპროპორციულია ნამრავლთან. თვით სხეულთა მასების. ორი სხეულისთვის მასის m1 და m2, რომლებიც ერთმანეთისგან r მანძილზეა, შესასწავლი კანონი დაიწერება როგორც:
F=Gm1m2/r2.
/r2.
აქ G არის გრავიტაციის მუდმივი.
მიზიდულობის ძალა შეიძლება გამოითვალოს ამ ფორმულის გამოყენებით ყველა შემთხვევაში, თუ სხეულებს შორის მანძილი საკმარისად დიდია მათ ზომებთან შედარებით. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ისევე როგორც მასიური კოსმოსური ობიექტების (ნეიტრონული ვარსკვლავები, შავი ხვრელები) მახლობლად ძლიერი გრავიტაციის პირობებში, უნდა გამოვიყენოთ აინშტაინის მიერ შემუშავებული ფარდობითობის თეორია. ეს უკანასკნელი გრავიტაციას განიხილავს, როგორც სივრცე-დროის დამახინჯების შედეგს. ნიუტონის კლასიკურ კანონშიგრავიტაცია არის სხეულების ურთიერთქმედების შედეგი ზოგიერთ ენერგეტიკულ ველთან, როგორიცაა ელექტრო ან მაგნიტური ველები.
გრავიტაციის გამოვლინება: მაგალითები ყოველდღიური ცხოვრებიდან
პირველ რიგში, ასეთ მაგალითებად შეგვიძლია დავასახელოთ ნებისმიერი ჩამოვარდნილი სხეული გარკვეული სიმაღლიდან. მაგალითად, ფოთოლი ან ცნობილი ვაშლი ხისგან, ქვის ცვენა, წვიმის წვეთები, მთის მეწყერი და მეწყერი. ყველა ამ შემთხვევაში, სხეულები მიდრეკილია ჩვენი პლანეტის ცენტრისკენ.
მეორე, როდესაც მასწავლებელი სთხოვს მოსწავლეებს „მოიყვანონ გრავიტაციის მაგალითები“, მათ ასევე უნდა დაიმახსოვრონ, რომ ყველა სხეულს აქვს წონა. როცა ტელეფონი მაგიდაზე დგას ან როცა ადამიანს სასწორზე აწონებენ, ამ შემთხვევაში სხეული აჭერს საყრდენს. სხეულის წონა არის მიზიდულობის ძალის გამოვლენის ნათელი მაგალითი, რომელიც საყრდენის რეაქციასთან ერთად ქმნის ძალების წყვილს, რომლებიც აბალანსებს ერთმანეთს.
თუ წინა აბზაცის ფორმულა გამოიყენება ხმელეთის პირობებისთვის (შეცვალეთ მასში პლანეტის მასა და მისი რადიუსი), მაშინ შეიძლება მივიღოთ შემდეგი გამოხატულება:
F=mg
ეს არის ის, რაც გამოიყენება გრავიტაციით პრობლემების გადასაჭრელად. აქ g არის აჩქარება, რომელიც ეძლევა ყველა სხეულს, მიუხედავად მათი მასისა, თავისუფალ ვარდნაში. ჰაერის წინააღმდეგობა რომ არ ყოფილიყო, მაშინ მძიმე ქვა და მსუბუქი ბუმბული ერთსა და იმავე სიმაღლიდან ჩამოვარდებოდა.
გრავიტაცია სამყაროში
ყველამ იცის, რომ დედამიწა სხვა პლანეტებთან ერთად მზის გარშემო ბრუნავს. თავის მხრივ, მზე, მყოფიირმის ნახტომის სპირალური გალაქტიკის ერთ-ერთი მკლავი ბრუნავს ასობით მილიონ ვარსკვლავთან ერთად მისი ცენტრის გარშემო. თავად გალაქტიკებიც უახლოვდებიან ერთმანეთს ეგრეთ წოდებულ ლოკალურ გროვებში. თუ სასწორზე დავბრუნდებით, მაშინ უნდა გვახსოვდეს თანამგზავრები, რომლებიც ბრუნავენ მათი პლანეტების ირგვლივ, ასტეროიდები, რომლებიც ამ პლანეტებზე ვარდებიან ან დაფრინავენ. ყველა ამ შემთხვევის დამახსოვრება შეიძლება, თუ მასწავლებელი სთხოვს მოსწავლეებს: „მოიყვანეთ მიზიდულობის ძალის მაგალითები“
გაითვალისწინეთ, რომ ბოლო ათწლეულების განმავლობაში კოსმოსური მასშტაბის მთავარი ძალის საკითხი კითხვის ნიშნის ქვეშ დადგა. ლოკალურ სივრცეში, ეს უდავოდ არის მიზიდულობის ძალა. თუმცა, გალაქტიკის დონეზე არსებული საკითხის გათვალისწინებით, სხვა, ჯერ კიდევ უცნობი ძალა, ბნელ მატერიასთან ასოცირდება. ეს უკანასკნელი ვლინდება, როგორც ანტიგრავიტაცია.
