Чому впало яблуко?
У чому полягає закон тяжіння?
Сила всесвітнього тяжіння
"Дірки" у просторі та часі
Роль мас притягають тіл
Чому гравітація в космосі не така, як на землі?
Рух планет
Ньютоновская теорія гравітації і рух у сонячній системі
Хто першим задумався про гравітації?
Успіхи закону тяжіння
ЧОМУ впало яблуко?
Яблуко важливий атрибут багатьох легенд, міфів і казок. Заборонений плід став джерелом спокуси для Єви і в кінцевому рахунку, накликав гнів божий на рід людський. Яблуко розбрату послужило приводом до відправки тисячі кораблів у Трою і до довгої Троянській війні. Отруєне яблуко мало не згубило Білосніжку і т. д.
Однак для фізиків найважливіша легенда пов'язана з яблуком, яке впало в саду в Вулсторпі, Лінкольншир, Англія, в 1666 р. Ось це-то яблуко і побачив Ісаак Ньютон і "впав у глибокий роздум про причину того, чому всі тіла притягуються вздовж лінії, яка, будучи продовжена, пройшла б майже точно через центр Землі ".
Цитата взята з вольтерівської "Philosophic de Newton", опублікованій в 1738 і містить найперше з відомих викладів історії з яблуком. У ранніх біографіях Ньютона вона не зустрічається; не згадує про неї і він сам, розповідаючи про те, як розмірковував про всесвітнє тяжіння. Швидше за все, це легенда.
Варто звернути увагу на те, як рідко можна побачити саме падіння яблука з дерева. Яблуко може провисеть кілька тижнів на гілці і, впавши, пролежати на землі ще кілька днів. Але скільки часу займає саме падіння з дерева на землю? Наприклад, при падінні з висоти 3 м час польоту становить три чверті секунди. Отже, щоб побачити падіння яблука, потрібно опинитися на місці в сей вирішальний вельми короткий період його життя! Шанси стати свідком цієї події, звичайно, зростуть, якщо опинитися в яблуневому саду в підходяще пору року, але все ж саме по собі ця подія не можна вважати особливо частим.
Ще набагато рідше з'являються такі генії, як Ньютон, який зумів з роздумів про подібне явище вивести закон тяжіння. Легенда свідчить, що, задумавшись над тим, чому впало яблуко. Ньютон прийшов зрештою до закону всесвітнього тяжіння. Відповідь Ньютона: "Тому що його притягує Земля" - набагато глибше, ніж здається на перший погляд, оскільки він допоміг дозволили не тільки загадку падаючого яблука, але і ряд давнішніх загадок нашої Сонячної системи.
У ЧОМУ ПОЛЯГАЄ законів тяжіння?
Закон всесвітнього тяжіння Ньютона стверджує, що сила взаємного тяжіння будь-яких двох матеріальних тіл прямо пропорційна їх масам і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. На компактному мовою математики цей закон записується так:
.
В
У цій формулі F-сила тяжіння між двома тілами масою т і М відповідно, розташованими на відстані d один від одного, а G-універсальна постійна. Термін масами вже зустрічали: вона визначається як кількість речовини в тілі, а також є мірою інерції тіла. Тепер ми виявляємо ще одну властивість: маса - це міра гравітаційного впливу тіла на інші тіла, а також міра його сприйнятливості до гравітаційного впливу інших тіл. Якщо збільшити т у формулі Ньютона в 10 разів, то і сила F відповідно збільшиться в 10 разів. Якщо т зменшується в 10 разів, то і сила F відповідно зменшується в 10 разів. Внаслідок цієї властивості гравітація не грає помітної ролі в поведінці атомів і молекул, маси яких неймовірно малі, тоді як в астрономії, науці, що має справу з небесними тілами дуже великих мас, гравітація важлива.
В
Рісунок1.1Освещенность, яку створює джерело світла, зменшується пропорційно квадрату відстані від нього. Ця особливість аналогічна зменшення сили гравітаційної взаємодії точкових тел.
Внаслідок зменшення гравітації з відстанню цей закон часто називають законом зворотної пропорційності квадрату відстані. Таким законом описуються багато явищ природи. Наприклад, він справедливий і для освітленості, створюваної світиться тілом. Якщо дивитися на лампочку потужністю 100 Вт з відстані 5 м, то вона здається дуже яскравою. Та ж лампочка з відстані 50 м виглядає тьмяною. Розглянемо фіксовану майданчик, розташований перпендикулярно напрямку світлових променів (рис. 1.1). Якщо відстань до джерела світла збільшити в 10 разів (з 5 до 50 м), то кількість світла, падаючого в секунду на цей майданчик, в 100 (10 2 ) разів зменшиться. Те ж саме співвідношення виконується для сили гравітації F. Якщо збільшити відстань d в 10 разів, то сила F стане в 10 2 , або в 100 разів, менше.
Тут доречно запитати: "Чому гравітація важлива в астрономії та несуттєва в атомній фізиці, якщо в першій відстані між об'єктами величезні, а в другій н...
