Почему гравитация — это не сила? / Хабр
Мы воспринимаем гравитацию как силу. Это логично следует из нашей с вами жизнедеятельности. Любой предмет, который мы выпускаем из рук, находясь на Земле, закономерно падает. Визуально это воспринимается однозначно как воздействие силы и для человека мало отличается от воздействия на предмет силы трения.
Между тем, вы наверняка уже слышали, что гравитационное взаимодействие — одно из самых слабых во вселенной. Кроме того современная физика утверждает, что гравитация вообще не является силой как таковой!
Когда падаешь с вертолёта, то не скажешь, что гравитация слабая
Если мы вспомним, чем является сила в физике, то в определении обнаружим, что это мера физического воздействия одного тела на другое.
Когда представление о гравитации как таковой только появилось и этот вопрос изучался Ньютоном, то сомнений в том, что гравитация является «стандартной» силой не возникало. Падение пресловутого яблока, которое, кстати говоря, вовсе и не падало на голову Ньютону, описывалось как результат воздействия одного объекта на другой.
Но когда мы попытались выйти за рамки классической теории и решили найти ответ «а почему гравитация вообще есть и что же это такое воздействовало на яблоко», то оказалось, что найти причины не так просто.
К вопросу подключился Эйнштейн, известный своей во многом противоречивой теорией. Он высказал мнение, что гравитация является следствием искривления пространства. Тело в пространстве-времени, по его мнению, ведет себя примерно как телега на горной дороге — если есть искажение или спуск, то телега неминуемо скатится по этому спуску. Если пространство искажено, то объект, который находится в искаженном пространстве точно также начнет проваливаться в эту воронку и «спускаться под горку», образованную искажением пространства.
Воронка гравитации
Само же искажение пространства по мнению великого физика появляется в следствие воздействия на пространство энергии-массы существующих объектов.
Они как будто бы создают «вмятину», в которую потом всё падает. Это предположение было доказано английским физиком Эддингтоном, который определеил в эксперименте, что свет действительн оследует вслед за искажениями линий пространства. Об этом очень хорошо рассказывается в фильме «Эйнштейн и Эддингтон», о котором я уже рассказывал в одной из заметок.
Собственно говоря, если мы принимаем теорию Эйнштейна, а мы её принимаем, то и гравитация не является силой как таковой.
Гравитацией мы тогда называем поведение тела, которое проваливается в искажение пространства-времени.
По этой же причине нельзя назвать силой движение (именно факт движения) саней под горку. Этот подход прекрасно позволяет описать и почему гравитация является одним из самых слабых базовых взаимодействий.
Что имеет большее гравитационное притяжение солнце или земля?
Сила гравитации. Хотя Солнце намного больше Луны, оно меньше влияет на приливы и отливы из-за своего большого расстояния от Земли.
… То есть сила притяжения Солнца к Земле почти в 200 раз больше, чем у Луны.
По словам профессора, Ньютон понимал, что сила тяготения всегда является силой притяжения, которая не зависит от взаимодействия между массами тел. «Чем больше масса тел, тем больше взаимодействие, тем больше гравитационное притяжение. Однако это взаимодействие уменьшается по мере удаления одного тела от другого.
Кажущаяся сила тяжести на поверхности Земли варьируется примерно на 0,7%, от 9,7639 м/с² на горе Уаскаран в Перу до 9,8337 м/с² на поверхности Северного Ледовитого океана. В крупных городах она колеблется от 9,766 9,825 м/с² в Куала-Лумпуре, Мехико и Сингапуре до XNUMX XNUMX м/с² в Осло и Хельсинки.
Для этого мы используем старую формулу P = m. g, где m — масса объекта, а g — ускорение свободного падения, значение которого примерно равно 10 м/с2.
Из-за гравитации Луна притягивается к центру Земли и испытывает ускорение, которое создает ее орбиту. Помимо движения планет, Закон Всемирного Тяготения также объясняет высоту приливов и жизненный цикл звезд.
Важно помнить, что именно гравитация поддерживает жизнь звезд.
Сила гравитационного притяжения между двумя массами равна 6,7. 10⁻⁷ ньютонов. Закон всемирного тяготения Ньютона касается взаимосвязи между силой притяжения между телами, их массой и расстоянием между их центрами тяжести.
Поскольку масса спутника равна m, сила, удерживающая его на орбите, равна mg, просто его вес в той точке орбиты, где он находится. В случае круговой орбиты эта же сила также является центростремительной и равна m*V2/R.
Гравитация отвечает за прикрепление объектов к поверхности планет и, согласно законам движения Ньютона, отвечает за удержание объектов на орбитах друг вокруг друга. Гравитация делает гораздо больше, чем просто удерживает нас на стульях.
Гравитационная сила – это сила притяжения, возникающая между всеми телами, имеющими массу. Планета Земля, например, способна притягивать тела вокруг себя к своему центру из-за своего гравитационного поля.
Сила притяжения между двумя объектами равна произведению их масс, деленной на квадрат расстояния между ними.
То есть, чем больше масса объекта и чем он ближе, тем больше сила его притяжения к другому объекту. Это объясняет, почему мы не просто уплываем к Солнцу.
Так называемая перегрузка — это единица ускорения, соответствующая ускорению силы тяжести на Земле. Стоит помнить, что это не равно G (заглавная буква), которая представляет гравитационную постоянную Ньютона. Поскольку на нее влияет гравитация, сила g может сильно различаться в зависимости от планеты, на которой вы находитесь.
Юпитер. Как самая большая планета Солнечной системы, Юпитер обладает самым сильным гравитационным притяжением среди всех планет в нашем районе. Его гравитационное ускорение составляет около 24,79 м/с². Если планета имеет массу в сотни раз больше Земли, то ее сила притяжения будет намного больше, чем у Земли.
Чем больше гравитация, тем больше вес. … 9 – Сила притяжения между Землей и объектом обратно пропорциональна квадрату расстояния между ним и центром планеты.
Если бы гравитация имела немного большую интенсивность, Вселенная не расширялась бы и вскоре схлопнулась.
Не было бы времени формировать звезды, планеты и даже жизнь, как это происходит на Земле.
03. Расчет силы тяжести вблизи поверхности Земли
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 627
- Paul D’Alessandris
- Общественный колледж Монро
- Расчет силы тяжести вблизи поверхности Земли
- Применение второго закона Ньютона
Помимо создания трех упомянутых ранее законов движения, Ньютон также постулировал Закон всемирного тяготения. Этот закон гласит, что каждый объект массы во Вселенной создает гравитационное поле, и каждый объект массы во Вселенной ощущает поля всех других объектов и взаимодействует с ними.
К счастью, сила гравитационного поля зависит от массы объекта, создающего поле. Чем массивнее объект, тем сильнее поле. Таким образом, поскольку Земля намного массивнее любого другого близлежащего объекта, при построении диаграмм свободного тела для объектов вблизи поверхности Земли мы можем смело включать только гравитационную силу Земли, игнорируя все остальные, относительно небольшие, гравитационные силы.
Величина гравитационного поля массивного объекта, обозначаемая g, зависит от массы объекта, расстояния от центра объекта и постоянной, называемой соответственно гравитационной постоянной G. Соотношение таково:
Вблизи поверхности земли гравитационное поле имеет величину приблизительно 9,8 Н/кг. Хотя напряженность гравитационного поля меняется в зависимости от расстояния от поверхности земли, мы будем игнорировать это незначительное изменение, если явно не указано, что нужно учитывать его влияние.
Гравитационная сила, ощущаемая массивным объектом в присутствии гравитационного поля, определяется как произведение массы объекта и величины гравитационного поля в месте нахождения объекта:
Силы измеряются в ньютонах [Н], где
Вернемся к исследуемому сценарию и уточним некоторую количественную информацию. Затем мы можем попытаться продолжить исследование ситуации, используя второй закон Ньютона.
Ребенок массой 30 кг подтягивается по веревке с приблизительно постоянной скоростью, используя только руки.
Второй закон Ньютона гласит:
относится к сумме всех сил, действующих на девушку, силы веревки (которая положительна в нашей системе координат) и силы тяжести (которая в нашей системе координат отрицательна). Таким образом,
Поскольку m = 30 кг и a = 0 м/с 2 (поскольку она поднимается с постоянной скоростью), уравнение принимает вид:
Согласно соотношению Ньютона для силы тяжести:
Следовательно:
Таким образом, второй закон Ньютона позволяет определить силу, с которой веревка тянет девушку.
Конечно, по третьему закону Ньютона сила, с которой девочка дергает за веревку, равна по модулю, поэтому девочка прилагает 29 усилий.Сила 4 Н на веревке.
Если бы девочка не карабкалась по веревке с приблизительно постоянной скоростью, ее ускорение пришлось бы определять либо из явного упоминания в описании, либо с помощью кинематических соотношений, выведенных в последнем разделе, а затем вставленных во второй закон Ньютона. Если бы ее ускорение было направлено вверх (положительное), сила веревки, действующая на девушку, должна была бы быть больше. Если бы ее ускорение было направлено вниз (отрицательное), сила веревки, действующая на девушку, должна была бы быть меньше.
Пол Д’Алессандрис (Общественный колледж Монро)
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Автор
- Поль Д’Алессандрис
- Лицензия
- CC BY-NC-SA
- Показать оглавление
- нет
- Теги
Что такое гравитация (или гравитация)?
От
- Участник TechTarget
Гравитация, также называемая гравитацией, представляет собой силу, которая существует среди всех материальных объектов во Вселенной. Для любых двух объектов или частиц, имеющих ненулевую массу, сила тяжести стремится притянуть их друг к другу. Гравитация действует на объекты всех размеров, от субатомных частиц до скоплений галактик. Он также работает на всех расстояниях, независимо от того, насколько они малы или велики.
Гравитация — одно из наиболее изученных явлений в физике. Исаак Ньютон определил его поведение своим знаменитым Законом всемирного тяготения. Ньютон предположил, что сила притяжения между любыми двумя сферическими объектами одинаковой плотности прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами.
Согласно этому закону, если m1 и m2 — массы двух тел, а их центры разнесены на расстояние d, то сила тяготения (f) между ними определяется следующей формулой:0038
, где k — константа, зависящая от единиц, указанных для m1, m2, d и f.
Теории Ньютона о гравитации были изменены в 20 веке, когда Альберт Эйнштейн разработал общую теорию относительности. Эйнштейн увидел, что природа силы тяжести такая же, как природа силы, действующей на любой объект, подвергающийся ускорению. Это известно как принцип эквивалентности. Он также математически продемонстрировал, что гравитационные поля вызывают искажения в пространстве и времени. Эти гипотезы были подтверждены экспериментально.
Каждый объект во Вселенной окружен гравитационным полем. Сила поля прямо пропорциональна массе объекта и обратно пропорциональна квадрату расстояния от его центра (для любой точки вне самого объекта). Таким образом, гравитационное поле Солнца в целом сильнее, чем у Земли, а гравитационное поле Земли сильнее вблизи человека, стоящего на поверхности, чем на высоте спутника на орбите.
Тем не менее, гравитационное поле, окружающее любой объект, неограниченно простирается во всех направлениях. Каждая частица во всей Вселенной гравитационно притягивается к любой другой частице. Это важное соображение при разработке теорий о том, как образовалась Вселенная, как она развивается и какая судьба ее в конечном счете ожидает.
Долгое время считавшееся существованием до того, как они были обнаружены, гравитационные волны были впервые выдвинуты в общей теории относительности Эйнштейна, которая предсказывала, что ускоряющаяся масса будет излучать гравитационные волны по мере потери энергии. 11 февраля 2016 года Дэвид Рейтце, исполнительный директор LIGO (лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория), сообщил, что исследователи обнаружили гравитационные волны. Рейтце сказал, что волны были созданы слиянием двух черных дыр, одна из которых имела массу 29Солнца и другие 36. Ожидается, что это открытие даст огромное количество информации о Вселенной, материи и энергии в ней, а также приведет к большому количеству практических приложений.
Последнее обновление: февраль 2016 г.
Продолжить чтение О гравитации (или гравитации)- В поисках Большого Взрыва
- Волшебный телескоп показывает зернистое пространство-время с поздним светом
- Как работает гравитация?
- Черные дыры превосходят наземные коллайдеры частиц
- Сайт LIGO сообщает об обнаружении гравитационных волн
- Краткая история гравитации, гравитационных волн и LIGO
распознавание голоса
Распознавание голоса или говорящего — это способность машины или программы принимать и интерпретировать диктовку или понимать и выполнять голосовые команды.
Сеть
- система управления сетью
Система управления сетью, или NMS, представляет собой приложение или набор приложений, которые позволяют сетевым инженерам управлять сетевыми .
.. - хост (в вычислениях)
Хост — это компьютер или другое устройство, которое взаимодействует с другими хостами в сети.
- Сеть как услуга (NaaS)
Сеть как услуга, или NaaS, представляет собой бизнес-модель для предоставления корпоративных услуг глобальной сети практически на основе подписки.
..Безопасность
- Вредоносное ПО Dridex
Dridex — это форма вредоносного ПО, которое нацелено на банковскую информацию жертв с основной целью кражи учетных данных онлайн-аккаунта …
- криптокошелек (криптовалютный кошелек)
Криптовалютный кошелек (криптовалютный кошелек) — это программное или аппаратное обеспечение, позволяющее пользователям хранить и использовать криптовалюту.
- нулевой день (компьютер)
Нулевой день — это недостаток безопасности в программном, аппаратном или микропрограммном обеспечении, который неизвестен стороне или сторонам, ответственным за исправление .
..
..ИТ-директор
- аутсорсинг
Аутсорсинг — это деловая практика, при которой компания нанимает третью сторону для выполнения задач, выполнения операций или предоставления услуг…
- главный операционный директор (COO)
Главный операционный директор (COO) — это исполнительный директор, который наблюдает за текущими бизнес-операциями в компании.
- управление проектом
Управление проектами — это дисциплина, основанная на использовании установленных принципов, процедур и политик для руководства проектом с момента зачатия …
HRSoftware
- командное сотрудничество
Совместная работа в команде — это подход к коммуникации и управлению проектами, который делает упор на командную работу, новаторское мышление и равенство …
- самообслуживание сотрудников (ESS)
Самообслуживание сотрудников (ESS) — это широко используемая технология управления персоналом, которая позволяет сотрудникам выполнять множество связанных с работой .
