При изучаване на училищен курс по физика важна тема в раздела по механика е законът за всемирното притегляне. В тази статия ще разгледаме по-отблизо какво представлява и с каква математическа формула е описано, а също така ще дадем примери за силата на гравитацията в ежедневния човешки живот и в космически мащаб.
Кой открива закона за гравитацията
Преди да дадем примери за силата на гравитацията, нека опишем накратко на кого се приписва да я открие.
Още от древни времена хората са наблюдавали звездите и планетите и са знаели, че те се движат по определени траектории. Освен това всеки човек, който не е имал специални познания, е разбрал, че независимо колко далеч и високо е хвърлил камък или друг предмет, той винаги пада на земята. Но никой от хората дори не предполагаше, че процесите на Земята и небесните тела се контролират от един и същ естествен закон.
През 1687 г. сър Исак Нютон публикува научна работа, в която за първи път очертава математическатаформулиране на закона за всемирното притегляне. Разбира се, Нютон не е стигнал самостоятелно до тази формулировка, която той лично призна. Той използва някои от идеите на своите съвременници (например съществуването на обратна пропорционалност на квадрата на разстоянието на силата на привличане между телата), както и натрупания експериментален опит върху траекториите на планетите (трите на Кеплер закони). Гениалността на Нютон се проявява във факта, че след като анализира целия наличен опит, ученият успява да го формулира под формата на последователна и практически приложима теория.
Формула на гравитацията
Законът за универсалната гравитация може да бъде формулиран накратко по следния начин: между всички тела във Вселената има сила на привличане, която е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между техните центрове на маса и право пропорционална на произведението от масите на самите тела. За две тела с маси m1 и m2, които са на разстояние r едно от друго, изследваният закон ще бъде записан като:
F=Gm1m2/r2.
Тук G е константата на гравитацията.
Силата на привличане може да се изчисли по тази формула във всички случаи, ако разстоянията между телата са достатъчно големи в сравнение с техните размери. В противен случай, а също и в условия на силна гравитация в близост до масивни космически обекти (неутронни звезди, черни дупки), трябва да се използва теорията на относителността, разработена от Айнщайн. Последният разглежда гравитацията като резултат от изкривяване на пространство-времето. В класическия закон на Нютонгравитацията е резултат от взаимодействието на тела с някакво енергийно поле, като електрически или магнитни полета.
Проявлението на гравитацията: примери от ежедневния живот
Първо, като такива примери можем да назовем всички падащи тела от определена височина. Например лист или известната ябълка от дърво, падащ камък, дъждовни капки, планински свлачища и свлачища. Във всички тези случаи телата се стремят към центъра на нашата планета.
Второ, когато учител моли учениците да „дадат примери за гравитация“, те също трябва да помнят, че всички тела имат тегло. Когато телефонът е на масата или когато човек е претеглен на кантара, в тези случаи тялото натиска опората. Телесното тегло е ярък пример за проявлението на силата на гравитацията, която заедно с реакцията на опората образува двойка сили, които се балансират взаимно.
Ако формулата от предишния параграф се използва за земни условия (заместете масата на планетата и нейния радиус в нея), тогава може да се получи следният израз:
F=mg
Той се използва при решаването на проблеми с гравитацията. Тук g е ускорението, дадено на всички тела, независимо от тяхната маса, при свободно падане. Ако нямаше въздушно съпротивление, тогава тежък камък и леко перо щяха да паднат едновременно от една и съща височина.
Гравитация във вселената
Всички знаят, че Земята, заедно с други планети, се върти около Слънцето. На свой ред Слънцето, което е вътреедин от ръкавите на спиралната галактика Млечния път, се върти заедно със стотици милиони звезди около центъра си. Самите галактики също се приближават една към друга в така наречените локални купове. Ако се върнем назад в мащаб, тогава трябва да си припомним спътниците, които се въртят около своите планети, астероидите, които падат върху тези планети или летят покрай тях. Всички тези случаи могат да се запомнят, ако учителят попита учениците: „Дайте примери за силата на гравитацията.“
Забележете, че през последните десетилетия въпросът за основната сила в космически мащаб беше поставен под въпрос. В местното пространство това несъмнено е силата на гравитацията. Въпреки това, като се има предвид въпроса на нивото на галактиката, друга, все още неизвестна сила, свързана с тъмната материя, влиза в игра. Последното се проявява като антигравитация.
