Законът на света: физика

Законът за универсалното възприятие е открит от Нютон през 1687 г., докато изучава движението на спътник на Луната около Земята. Английският физик ясно формулира постулат, характеризиращ силите на привличане. Освен това, анализирайки законите на Кеплер, Нютон изчислява, че силите на привличане трябва да съществуват не само на нашата планета, но и в космоса.

история на заболяването

Законът на света не се ражда спонтанно. От древни времена хората са изучавали небето, главно за съставяне на селскостопански календари, изчисляване на важни дати, религиозни празници. Наблюденията показват, че в центъра на "света" е Слънцето (Слънцето), около което небесните тела се въртят в орбити. Впоследствие догмите на църквата не позволяват това да се разглежда и хората губят знанията, натрупани в продължение на хиляди години.

През 16-ти век, преди изобретяването на телескопи, се появи галактика от астрономи, които се вгледаха в небето по научен начин, отхвърляйки забраните на църквата. Т. Брахе, в продължение на много години наблюдаващ космоса, систематично систематизирал движенията на планетите. Тези изключително точни данни помогнаха на И. Кеплер впоследствие да открие три от неговите закони.

По времето на откритието (1667) на Исак Нютон от закона за астрономията, хелиоцентричната система на света на Н. Коперник бе окончателно установена. Според него, всяка от планетите на системата се върти около Светлината в орбити, които с приближение, достатъчно за много изчисления, могат да се считат за кръгови. В началото на XVII век. И. Кеплер, анализирайки творбите на Т. Браге, установява кинематичните закони, характеризиращи движенията на планетите. Откритието се превърна в основа за изясняване на динамиката на движението на планетите, т.е. силите, които определят точно този вид движение.

Описание на взаимодействието

За разлика от краткотрайните слаби и силни взаимодействия, гравитационните и електромагнитните полета имат отдалечени свойства: тяхното влияние се проявява на гигантски разстояния. Две сили действат върху механичните явления в макрокосмоса: електромагнитно и гравитационно. Въздействието на планетите върху спътниците, бягството на изоставен или пренебрегнат обект, плуването на тялото в течност - гравитационни сили действат във всеки от тези явления. Тези обекти са привлечени от планетата, от нея, оттук и от името "закона на света".

Доказано е, че между физическите тела силата на взаимното привличане несъмнено действа. Такива явления като падането на обекти на Земята, въртенето на Луната, планетите около Слънцето, възникващи под действието на силите на всеобщата привлекателност, се наричат ​​гравитационни.

Законът на света: формула

В световен мащаб, формулирани по следния начин: всеки два материални обекта се привличат помежду си с определена сила. Величината на тази сила е право пропорционална на произведението на масите на тези обекти и обратно пропорционално на квадрата на разстоянието между тях:

Във формулата m1 и m2 са масите на изследваните материални обекти; r е определеното разстояние между центрове на масата селищни обекти; G е постоянно гравитационно количество, изразяващо силата, с която се осъществява взаимното привличане на два обекта, тежащи по 1 kg, разположени помежду си на разстояние 1 m.

Гравитационна константа експериментално. Британският учен Хенри Кавендиш успял да извърши изчисленията с помощта на специални динамометрични теглилки. Оказа се, че стойността G = (6.673 ± 0.003) · 10 ^-11 N · m ² · kg ^{- 2} в MCE (Международна система от единици).

Нюансите на изчисленията

Законът на Исак Нютон принадлежи към така наречената класическа механика (традиционна физика) и не винаги точно отразява взаимодействията на микроравнище (в "новата" физика). Следователно, законът на универсалния Нютон се прилага само за материални точки (обекти). Силата на привличане, която възниква между два обекта, може да се определи по формулата, представена по-горе, в следните случаи:

• Ако и двете тела са хомогенни обекти, тогава r е известното разстояние между центровете на обектите; m1, m2 - маси на обекти.
• Едно от телата е материална точка (обект), а втората е хомогенна топка, тогава m1 е масата на точка, m2 е топка, r е известното разстояние между центровете на масата.

Полето на

Двете сили на взаимодействие, които действат върху всеки от взаимодействащите обекти, са еднакви по величина, а противоположни по посока, в пълно съответствие с закона на Нютон (законът за взаимодействие на 2 материални точки). Силите са насочени по права линия, която свързва двете материални точки - те се наричат ​​централни. Гравитационното взаимодействие между тези обекти се осъществява чрез поле на агресия. Във всяка точка на гравитационното поле обектът, поставен в него, е засегнат от гравитацията, която е пропорционална на масата на този обект. Гравитацията не зависи от средата, в която се намира разглежданият обект (тяло, точка).

Полето има специфично свойство - при прехвърляне на обект от определена маса (m) между различни точки на полето на гравитацията, ефектът от гравитацията няма да зависи от траекторията на обекта, а ще зависи единствено от позицията в гравитационното поле на началната и крайната точка на движение на обекта. Силите, притежаващи подобни свойства, се наричат ​​консервативни, а полето с действието на такива сили е потенциал.

Гравитация в космически мащаб

Исак Нютон доказал, че законът за разширяването на света, дефиницията на който той е дал на класическата механика, също е от значение в астрономическите изчисления. Неразделна характеристика на закона на гравитацията е концепцията за гравитацията - силата, с която обектът е привлечен от полето на агресията. Това определение е приложимо за всички космически обекти.

Обикновено гравитацията (Ft) се изчислява по проста формула: Ft = mg, т.е. масата на обект (m), издигнат над повърхността на Земята, се умножава по коефициента на гравитационно ускорение (g). На земната повърхност е известен коефициентът g, ако е закръглен, той е равен на 9,8 m / s². Но изчисленията стават неточни, ако обектът се намира на значително разстояние от равнината на Земята. В тази ситуация коефициентът g не е известен предварително, а тук се спасява нютоновата физика. Законът за разширяването на света позволява да се изчисли гравитацията дори за отдалечени обекти (например Луната, спътниците, метеоритите и т.н.), ако е известно разстоянието между тялото и Земята.

Пример за изчисление

Поставете го на височина h над Земята, чийто радиус е Rc, а масата е Mc, обект с маса m. Между обекта и Земята действа същата сила на световната ширина:

В този случай, Ft се нарича сила на гравитацията - силата на привличане на изследвания обект от Земята (по-точно компонентът на тази сила). Тази сила дава на обекта ускорение на свободното падане. Тя може да се изчисли по следния начин: Ft = G · (Mc · m / r²), където r = Rc + h е разстоянието от обекта до центъра на Земята, G е гравитационната константа.

Ако изучаваме формулата, става ясно, че колкото по-висок е обектът на изследване над равнината на планетата, толкова по-малко и по-малко е силата на гравитацията. Това означава, че гравитационното поле на планетата се увеличава, когато се приближава към неговия център.

Ударни характеристики

Поради ежедневното въртене на Земята или друга планета около оста, силата на гравитацията и силата на гравитацията за един и същ обект се различават по модула и посоката. Силата на привличане (гравитационна сила) винаги е насочена по радиуса към центъра на Земята, силата на гравитацията Ft - по отвесната линия към центъра на Земята.

Силата на привличане зависи от стойностите на географската ширина. Причината за тази зависимост е, че произволно тяло, което е в покой спрямо Земята, участва в ежедневното му въртене, следователно, когато се движи около оста в кръг, тялото се влияе от атрактивна сила и сила на реакция, насочена под определен ъгъл. В резултат на тези сили и тялото дава на тялото центростремително ускорение.

Какво определя силата на гравитацията

Законът на света действа по различен начин, в зависимост от региона. Тъй като силата на привличане зависи от стойностите на географската ширина на определено място, ускорението на свободното падане се характеризира по подобен начин с различни стойности на различни места. Максималната стойност е гравитацията и, съответно, гравитационно ускорение имам полюсите на Земята - силата на гравитацията в тези точки е равна на силата на привличането. Минималните стойности ще бъдат на екватора.

Глобусът е леко сплескан, полярният му радиус е по-малък от екваториалния радиус с около 21,5 км. Тази зависимост обаче е по-малко значима в сравнение с дневната ротация на Земята. Изчисленията показват, че благодарение на сплескването на Земята на екватора, ускорението на свободното падане е малко по-малко от стойността му на полюса с 0.18%, а чрез ежедневното въртене - с 0.34%.

Въпреки това, на същото място на Земята ъгълът между векторите на посоката е малък, така че разликата между силата на гравитацията и гравитацията е незначителна и може да се пренебрегне при изчисленията. Това означава, че можем да приемем, че модулите на тези сили са едни и същи - ускорението на свободното падане близо до повърхността на Земята е еднакво навсякъде и е приблизително 9,8 m / s².

заключение

Исак Нютон е учен, който е извършил научна революция напълно възстанови принципите на динамиката и въз основа на тях създаде научна картина на света. Откриването му е повлияло върху развитието на науката, създаването на материална и духовна култура. Съдбата на Нютон се сблъска с предизвикателството да преразгледа резултатите от идеите за света. През XVII век. Учените са завършили грандиозната работа по изграждането на основата на нова наука - физика.