صيغة قانون الجذب العام مع التفسيرات. قوة الجاذبية العامة: الخصائص والأهمية العملية

بأي قانون ستشنقني؟
- ونشنق الجميع وفقًا لقانون واحد - قانون الجاذبية الكونية.

قانون الجاذبية

ظاهرة الجاذبية هي قانون الجاذبية الكونية. جسمان يعملان على بعضهما البعض بقوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما وتتناسب طرديًا مع ناتج كتلتيهما.

رياضيا ، يمكننا التعبير عن هذا القانون العظيم بالصيغة

تعمل الجاذبية على مسافات شاسعة في الكون. لكن نيوتن جادل في أن جميع الأشياء تنجذب بشكل متبادل. هل صحيح أن أي جسمين يجذبان بعضهما البعض؟ فقط تخيل ، من المعروف أن الأرض تجذبك وأنت جالس على كرسي. لكن هل فكرت يومًا في حقيقة أن الكمبيوتر والفأر يجذبان بعضهما البعض؟ أم قلم رصاص وقلم على الطاولة؟ في هذه الحالة ، نستبدل كتلة القلم ، كتلة القلم في الصيغة ، ونقسمها على مربع المسافة بينهما ، مع الأخذ في الاعتبار ثابت الجاذبية ، نحصل على قوة الجذب المتبادل بينهما. لكنها ستخرج صغيرة جدًا (بسبب الكتل الصغيرة للقلم الرصاص والقلم الرصاص) بحيث لا نشعر بوجودها. شيء آخر هو عندما يتعلق الأمر بالأرض والكرسي ، أو الشمس والأرض. الجماهير كبيرة ، مما يعني أنه يمكننا بالفعل تقييم تأثير القوة.

دعونا نفكر في تسارع السقوط الحر. هذا هو عمل قانون الجاذبية. تحت تأثير القوة ، يتغير الجسم بسرعة أبطأ ، وكلما زادت الكتلة. نتيجة لذلك ، تسقط جميع الأجسام على الأرض بنفس التسارع.

ما هو سبب هذه القوة الفريدة غير المرئية؟ حتى الآن ، فإن وجود مجال الجاذبية معروف ومثبت. يمكنك معرفة المزيد عن طبيعة مجال الجاذبية في المادة الإضافية حول هذا الموضوع.

فكر في ماهية الجاذبية. من اين هي؟ ما أنه لا يمثل؟ بعد كل شيء ، لا يمكن أن ينظر الكوكب إلى الشمس ، ويرى إلى أي مدى تمت إزالته ، ويحسب المربع العكسي للمسافة وفقًا لهذا القانون؟

اتجاه الجاذبية

هناك جسمان ، لنفترض أن الجسد أ وب. الجسم أ يجذب الجسم ب. القوة التي يبدأ بها الجسم أ على الجسم ب ويوجه نحو الجسم أ. أي أنه "يأخذ" الجسم ب ويسحبه نحو نفسه . الجسم ب "يفعل" نفس الشيء مع الجسم أ.

كل جسد تنجذب إليه الأرض. الأرض "تأخذ" الجسد وتسحبه نحو مركزه. لذلك ، سوف يتم توجيه هذه القوة دائمًا عموديًا إلى أسفل ، ويتم تطبيقها من مركز ثقل الجسم ، وتسمى الجاذبية.

الشيء الرئيسي الذي يجب تذكره

بعض طرق الاستكشاف الجيولوجي والتنبؤ بالمد والجزر ومؤخرًا حساب حركة الأقمار الصناعية والمحطات بين الكواكب. الحساب المبكر لموقع الكواكب.

هل يمكننا إجراء مثل هذه التجربة بأنفسنا ، وعدم تخمين ما إذا كانت الكواكب والأجسام تنجذب؟

مثل هذه التجربة المباشرة كافنديش (هنري كافنديش (1731-1810) - فيزيائي وكيميائي إنجليزي)باستخدام الجهاز الموضح في الشكل. كانت الفكرة هي تعليق قضيب به كرتان على خيط كوارتز رفيع جدًا ثم إحضار كرتين كبيرتين إلى جانبهما. سيؤدي جاذبية الكرات إلى لف الخيط قليلاً - قليلاً ، لأن قوى الجذب بين الأشياء العادية ضعيفة جدًا. بمساعدة مثل هذه الأداة ، تمكن كافنديش من قياس القوة والمسافة والحجم لكلتا الكتلتين بشكل مباشر ، وبالتالي تحديد ثابت الجاذبية G.

الاكتشاف الفريد لثابت الجاذبية G ، الذي يميز مجال الجاذبية في الفضاء ، جعل من الممكن تحديد كتلة الأرض والشمس والأجرام السماوية الأخرى. لذلك ، أطلق كافنديش على تجربته اسم "وزن الأرض".

ومن المثير للاهتمام أن قوانين الفيزياء المختلفة لها بعض السمات المشتركة. دعنا ننتقل إلى قوانين الكهرباء (قوة كولوم). تتناسب القوى الكهربائية أيضًا عكسياً مع مربع المسافة ، ولكن بالفعل بين الشحنات ، وينشأ الفكر لا إراديًا أن هذا النمط له معنى عميق. حتى الآن ، لم يتمكن أحد من تقديم الجاذبية والكهرباء كمظهرين مختلفين لنفس الجوهر.

تختلف القوة هنا أيضًا عكسيًا مع مربع المسافة ، لكن الاختلاف في مقدار القوى الكهربائية وقوى الجاذبية كبير جدًا. في محاولة لتأسيس الطبيعة المشتركة للجاذبية والكهرباء ، وجدنا مثل هذا التفوق للقوى الكهربائية على قوى الجاذبية بحيث يصعب تصديق أن كلاهما لهما نفس المصدر. كيف يمكنك القول أن أحدهما أقوى من الآخر؟ بعد كل شيء ، كل هذا يتوقف على ما هي الكتلة وما هي الشحنة. بالحجج حول كيفية تأثير الجاذبية القوية ، ليس لديك الحق في أن تقول: "لنأخذ كتلة بهذا الحجم وكذا ،" لأنك تختارها بنفسك. لكن إذا أخذنا ما تقدمه لنا الطبيعة بنفسها (أرقامها ومقاييسها ، التي لا علاقة لها بالبوصات والسنوات والمقاييس) ، فيمكننا المقارنة. سوف نأخذ الجسيم المشحون الأولي ، على سبيل المثال ، الإلكترون. جسيمان أوليان ، إلكترونان ، بسبب الشحنة الكهربائية يتنافران بقوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما ، وبسبب الجاذبية ينجذبان إلى بعضهما البعض مرة أخرى بقوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما. مسافه: بعد.

سؤال: ما هي نسبة قوة الجاذبية إلى القوة الكهربائية؟ يرتبط الجاذبية بالتنافر الكهربائي حيث أن الواحد لرقم به 42 صفراً. هذا محير للغاية. من أين يمكن أن يأتي هذا العدد الهائل؟

يبحث الناس عن هذا العامل الضخم في ظواهر طبيعية أخرى. إنهم يمرون بجميع أنواع الأعداد الكبيرة ، وإذا كنت تريد عددًا كبيرًا ، فلماذا لا تأخذ ، على سبيل المثال ، نسبة قطر الكون إلى قطر البروتون - من المدهش أن هذا أيضًا رقم به 42 صفراً. ويقولون: ربما هذا المعامل و يساوي النسبةقطر البروتون إلى قطر الكون؟ هذه فكرة مثيرة للاهتمام ، ولكن مع توسع الكون تدريجياً ، يجب أن يتغير ثابت الجاذبية أيضًا. على الرغم من أن هذه الفرضية لم يتم دحضها بعد ، إلا أنه ليس لدينا أي دليل لصالحها. على العكس من ذلك ، تشير بعض الأدلة إلى أن ثابت الجاذبية لم يتغير بهذه الطريقة. لا يزال هذا العدد الهائل لغزا حتى يومنا هذا.

كان على أينشتاين تعديل قوانين الجاذبية وفقًا لمبادئ النسبية. يقول أول هذه المبادئ أنه لا يمكن التغلب على المسافة x على الفور ، بينما وفقًا لنظرية نيوتن ، تعمل القوى على الفور. كان على أينشتاين أن يغير قوانين نيوتن. هذه التغييرات والتحسينات صغيرة جدًا. أحدها هو: بما أن الضوء له طاقة ، فإن الطاقة تعادل الكتلة ، وكل الكتل تتجاذب ، فإن الضوء أيضًا يجذب ، وبالتالي ، عند مروره بالشمس ، يجب أن ينحرف. هذه هي الطريقة التي يحدث بها بالفعل. تم تعديل قوة الجاذبية أيضًا بشكل طفيف في نظرية أينشتاين. لكن هذا التغيير الطفيف في قانون الجاذبية يكفي فقط لشرح بعض الشذوذ الظاهر في حركة عطارد.

تخضع الظواهر الفيزيائية في العالم المصغر لقوانين أخرى غير الظواهر في عالم المقاييس الكبيرة. السؤال الذي يطرح نفسه: كيف تظهر الجاذبية نفسها في عالم المقاييس الصغيرة؟ سوف تجيب عليه نظرية الجاذبية الكمومية. لكن لا توجد نظرية كمية للجاذبية حتى الآن. لم ينجح الناس بعد في إنشاء نظرية الجاذبية التي تتوافق تمامًا مع مبادئ ميكانيكا الكم ومع مبدأ عدم اليقين.

أهم ظاهرة يدرسها علماء الفيزياء باستمرار هي الحركة. الظواهر الكهرومغناطيسية ، قوانين الميكانيكا ، الديناميكا الحرارية والعمليات الكمومية - كل هذا مدى واسعشظايا الكون درسها الفيزياء. وكل هذه العمليات تنزل ، بطريقة أو بأخرى ، إلى شيء واحد - إلى.

في تواصل مع

كل شيء في الكون يتحرك. الجاذبية هي ظاهرة مألوفة لجميع الناس منذ الطفولة ، لقد ولدنا في مجال الجاذبية لكوكبنا ، هذا ظاهرة فيزيائيةيتم إدراكها من قبلنا على أعمق مستوى حدسي ويبدو أنها لا تتطلب حتى الدراسة.

لكن ، للأسف ، السؤال هو لماذا و كيف تجذب كل الأجسام بعضها البعض؟، لا يزال حتى يومنا هذا غير مكشوف بالكامل ، على الرغم من أنه قد تم دراسته صعودًا وهبوطًا.

في هذه المقالة ، سننظر في ماهية جاذبية نيوتن العالمية - النظرية الكلاسيكية للجاذبية. ومع ذلك ، قبل الانتقال إلى الصيغ والأمثلة ، دعونا نتحدث عن جوهر مشكلة الجاذبية ونعطيها تعريفًا.

ربما كانت دراسة الجاذبية هي بداية الفلسفة الطبيعية (علم فهم جوهر الأشياء) ، ربما تكون الفلسفة الطبيعية هي التي أدت إلى مسألة جوهر الجاذبية ، ولكن بطريقة أو بأخرى ، مسألة جاذبية الأجسام مهتم باليونان القديمة.

كانت الحركة تُفهم على أنها جوهر الخصائص الحسية للجسم ، أو بالأحرى ، يتحرك الجسد بينما يراه المراقب. إذا لم نتمكن من قياس الظاهرة ووزنها والشعور بها ، فهل هذا يعني أن هذه الظاهرة غير موجودة؟ بطبيعة الحال ، لا يحدث ذلك. ومنذ أن فهم أرسطو هذا ، بدأت الأفكار حول جوهر الجاذبية.

كما اتضح اليوم ، بعد عدة عشرات من القرون ، فإن الجاذبية هي الأساس ليس فقط لجذب الأرض وجذب كوكبنا إليها ، ولكن أيضًا أساس أصل الكون وجميع الجسيمات الأولية الموجودة تقريبًا.

مهمة الحركة

لنقم بتجربة فكرية. لنأخذ في الاعتبار اليد اليسرىكرة صغيرة. لنأخذ نفس الشيء على اليمين. دعونا نحرر الكرة اليمنى ، وسوف تبدأ في السقوط. اليسار يبقى في اليد ، لا يزال ساكنا.

دعونا نوقف عقليا مرور الوقت. الكرة اليمنى الساقطة "معلقة" في الهواء ، والكرة اليسرى لا تزال في اليد. يتم منح الكرة اليمنى "طاقة" الحركة ، والكرة اليسرى ليست كذلك. لكن ما هو الاختلاف العميق والهادف بينهما؟

أين ، في أي جزء من الكرة الساقطة مكتوب أنه يجب أن تتحرك؟ لها نفس الكتلة ، نفس الحجم. لها نفس الذرات ، ولا تختلف عن ذرات الكرة عند السكون. كرة لديها؟ نعم هذه هي الإجابة الصحيحة ولكن كيف تعرف الكرة أن لديها طاقة كامنة وأين تسجل فيها؟

هذه هي المهمة التي حددها أرسطو ونيوتن وألبرت أينشتاين. وقد قام المفكرون الثلاثة اللامعون بحل هذه المشكلة جزئيًا لأنفسهم ، ولكن اليوم هناك عدد من القضايا التي تحتاج إلى حل.

الجاذبية النيوتونية

في عام 1666 ، اكتشف أعظم فيزيائي وميكانيكي إنجليز.نيوتن قانونًا قادرًا على الحساب الكمي للقوة التي تميل كل مادة في الكون إلى بعضها البعض. هذه الظاهرة تسمى الجاذبية العالمية. عندما يُسأل: "صِغ قانون الجاذبية الكونية" ، يجب أن تبدو إجابتك كما يلي:

قوة التفاعل الثقالي ، التي تساهم في جذب جسدين ، هي بما يتناسب بشكل مباشر مع جماهير هذه الهيئاتويتناسب عكسيا مع المسافة بينهما.

مهم!يستخدم قانون نيوتن للجاذبية مصطلح "المسافة". يجب ألا يُفهم هذا المصطلح على أنه المسافة بين أسطح الأجسام ، ولكن على أنه المسافة بين مراكز جاذبيتها. على سبيل المثال ، إذا كانت كرتان بنصف قطر r1 و r2 فوق بعضهما البعض ، فإن المسافة بين أسطحهما تساوي صفرًا ، ولكن قوة الجاذبيةيوجد. النقطة المهمة هي أن المسافة بين مراكزهم r1 + r2 ليست صفرية. على النطاق الكوني ، هذا التوضيح ليس مهمًا ، لكن بالنسبة لقمر صناعي في مداره ، هذه المسافة تساوي الارتفاع فوق السطح بالإضافة إلى نصف قطر كوكبنا. تُقاس المسافة بين الأرض والقمر أيضًا على أنها المسافة بين مراكزهم ، وليس أسطحهم.

بالنسبة لقانون الجاذبية ، تكون الصيغة كما يلي:

,

• F هي قوة الجذب ،
• - الجماهير ،
• ص - المسافة ،
• G هو ثابت الجاذبية ، يساوي 6.67 10−11 m³ / (kg · s²).

ما هو الوزن ، إذا أخذنا في الاعتبار قوة الجاذبية؟

القوة هي كمية متجهة ، لكن في قانون الجاذبية العامة تُكتب بشكل تقليدي على أنها عددية. في صورة متجهية ، سيبدو القانون كما يلي:

.

لكن هذا لا يعني أن القوة تتناسب عكسياً مع مكعب المسافة بين المراكز. يجب فهم النسبة على أنها ناقل وحدة موجه من مركز إلى آخر:

.

قانون تفاعل الجاذبية

الوزن والجاذبية

بعد النظر في قانون الجاذبية ، يمكن للمرء أن يفهم أنه لا يوجد شيء يثير الدهشة في حقيقة أننا شخصيا نشعر أن جاذبية الشمس أضعف بكثير من جاذبية الأرض. الشمس الضخمة ، على الرغم من أنها تحتوي على كتلة كبيرة ، إلا أنها بعيدة جدًا عنا. هي أيضا بعيدة عن الشمس لكنها تنجذب إليها لأنها ذات كتلة كبيرة. كيفية إيجاد قوة جذب جسدين ، أي كيفية حساب قوة جاذبية الشمس والأرض وأنت وأنا - سنتعامل مع هذه المسألة بعد قليل.

بقدر ما نعلم ، فإن قوة الجاذبية هي:

حيث m هي كتلتنا ، و g تسارع السقوط الحر للأرض (9.81 م / ث 2).

مهم!لا يوجد نوعان أو ثلاثة أو عشرة أنواع من قوى الجذب. الجاذبية هي القوة الوحيدة التي تحدد مقدار التجاذب. الوزن (P = mg) وقوة الجاذبية هما نفس الشيء.

إذا كانت m هي كتلتنا ، و M هي كتلة الكرة الأرضية ، و R هو نصف قطرها ، فإن قوة الجاذبية التي تؤثر علينا هي:

وهكذا ، بما أن F = mg:

.

تلغي الكتل m ، تاركة التعبير الذي يشير إلى تسارع السقوط الحر:

كما ترى ، فإن تسارع السقوط الحر هو في الواقع قيمة ثابتة ، لأن صيغته تتضمن قيمًا ثابتة - نصف القطر ، وكتلة الأرض ، وثابت الجاذبية. بالتعويض عن قيم هذه الثوابت ، سنتأكد من أن تسارع السقوط الحر يساوي 9.81 م / ث 2.

عند خطوط العرض المختلفة ، يختلف نصف قطر الكوكب إلى حد ما ، لأن الأرض لا تزال غير كروية مثالية. لهذا السبب ، فإن تسارع السقوط الحر في نقاط مختلفة على الكرة الأرضية مختلف.

دعنا نعود إلى جاذبية الأرض والشمس. دعنا نحاول أن نثبت بالمثال أن الكرة الأرضية تجذبنا أقوى من الشمس.

للراحة ، لنأخذ كتلة الشخص: م = 100 كجم. ثم:

• المسافة بين الإنسان والكرة الأرضية تساوي نصف قطر الكوكب: R = 6.4 ∙ 10 6 m.
• كتلة الأرض: M ≈ 6 ∙ 10 24 kg.
• كتلة الشمس هي: Mc 2 ∙ 10 30 kg.
• المسافة بين كوكبنا والشمس (بين الشمس والإنسان): r = 15 ∙ 10 10 m.

جاذبية الجاذبية بين الإنسان والأرض:

هذه النتيجة واضحة إلى حد ما من تعبير أبسط للوزن (P = mg).

قوة الجاذبية بين الإنسان والشمس:

كما ترون ، يجذبنا كوكبنا ما يقرب من 2000 مرة.

كيف تجد قوة التجاذب بين الأرض والشمس؟ بالطريقة الآتية:

الآن نرى أن الشمس تسحب كوكبنا أقوى بمليار مليار مرة من الكوكب الذي يسحبني أنت وأنا.

السرعة الكونية الأولى

بعد أن اكتشف إسحاق نيوتن قانون الجاذبية الكونية ، أصبح مهتمًا بمدى السرعة التي يجب أن يُرمى بها الجسم حتى يغادر الكرة الأرضية إلى الأبد ، بعد أن تغلب على مجال الجاذبية.

صحيح أنه تخيل الأمر بشكل مختلف قليلاً ، في فهمه لم يكن صاروخًا قائمًا عموديًا موجهًا نحو السماء ، بل جسمًا يقفز أفقيًا من قمة جبل. لقد كان توضيحًا منطقيًا منذ ذلك الحين عند قمة الجبل ، تكون قوة الجاذبية أقل قليلاً.

لذلك ، في قمة إيفرست ، لن يكون تسارع الجاذبية هو 9.8 م / ث 2 ، ولكن تقريبًا م / ث 2. ولهذا السبب يوجد مخلخلة جدًا ، ولم تعد جزيئات الهواء مرتبطة بالجاذبية مثل تلك التي "سقطت" على السطح.

دعنا نحاول معرفة ماذا سرعة الفضاء.

السرعة الكونية الأولى v1 هي السرعة التي يغادر بها الجسم سطح الأرض (أو كوكب آخر) ويدخل في مدار دائري.

دعنا نحاول معرفة القيمة العددية لهذه الكمية لكوكبنا.

لنكتب قانون نيوتن الثاني لجسم يدور حول الكوكب في مدار دائري:

,

حيث h هو ارتفاع الجسم فوق السطح ، R هو نصف قطر الأرض.

في المدار ، يعمل تسارع الطرد المركزي على الجسم ، وبالتالي:

.

يتم تقليل الجماهير ، نحصل على:

,

هذه السرعة تسمى السرعة الكونية الأولى:

كما ترى ، فإن سرعة الفضاء مستقلة تمامًا عن كتلة الجسم. وبالتالي ، فإن أي جسم تسارع إلى سرعة 7.9 كم / ثانية سيغادر كوكبنا ويدخل مداره.

السرعة الكونية الأولى

السرعة الفضائية الثانية

ومع ذلك ، حتى بعد تسريع الجسم إلى السرعة الكونية الأولى ، لن نتمكن من قطع اتصال الجاذبية بالأرض تمامًا. لهذا ، نحتاج إلى السرعة الكونية الثانية. عند بلوغ هذه السرعة الجسم يترك مجال الجاذبية للكوكبوجميع المدارات المغلقة الممكنة.

مهم!عن طريق الخطأ ، غالبًا ما يُعتقد أنه من أجل الوصول إلى القمر ، كان على رواد الفضاء الوصول إلى السرعة الكونية الثانية ، لأنهم اضطروا أولاً إلى "الانفصال" عن مجال الجاذبية للكوكب. الأمر ليس كذلك: زوج الأرض والقمر موجودان في مجال جاذبية الأرض. مركز ثقلهم المشترك يقع داخل الكرة الأرضية.

لإيجاد هذه السرعة ، قمنا بتعيين المشكلة بشكل مختلف قليلاً. افترض أن جسمًا يطير من اللانهاية إلى كوكب. سؤال: ما السرعة التي ستتحقق على السطح عند الهبوط (دون مراعاة الغلاف الجوي بالطبع)؟ هذه هي السرعة و سوف يستغرق الجسم لمغادرة الكوكب.

السرعة الفضائية الثانية

نكتب قانون الحفاظ على الطاقة:

,

حيث على الجانب الأيمن من المساواة هو عمل الجاذبية: A = Fs.

من هنا نحصل على أن السرعة الكونية الثانية تساوي:

وبالتالي ، فإن السرعة الفضائية الثانية أكبر من الأولى:

قانون الجاذبية الكونية. الفيزياء الصف 9

قانون الجاذبية الكونية.

استنتاج

لقد تعلمنا أنه على الرغم من أن الجاذبية هي القوة الرئيسية في الكون ، إلا أن العديد من أسباب هذه الظاهرة لا تزال غامضة. لقد تعلمنا ما هي قوة الجاذبية العامة لنيوتن ، وتعلمنا كيفية حسابها مختلف الهيئات، ودرس أيضًا بعض النتائج المفيدة التي تنجم عن ظاهرة مثل قانون العالمالجاذبية.

قانون نيوتن للجاذبية

قانون الجاذبية ، أحد القوانين العالمية للطبيعة ؛ وفقًا لـ N. h. أي أن جميع الأجسام المادية تجذب بعضها البعض ، ولا يعتمد حجم قوة الجاذبية على القوة الفيزيائية و الخواص الكيميائيةالجثث ، على حالة حركتها ، على خصائص البيئة التي توجد فيها الجثث. على الأرض ، تتجلى الجاذبية بشكل أساسي في وجود الجاذبية ، والتي تنتج عن جذب الأرض لأي جسم مادي. يرتبط بهذا المصطلح "الجاذبية" (من اللاتينية gravitas - الجاذبية) ، وهو ما يعادل مصطلح "الجاذبية".

تفاعل الجاذبية وفقًا لـ N. h. يلعب الدور الرئيسي في حركة الأنظمة النجمية مثل النجوم الثنائية والمتعددة داخل العناقيد النجمية والمجرات. ومع ذلك ، فإن حقول الجاذبية داخل عناقيد النجوم والمجرات ذات طبيعة معقدة للغاية ولم تتم دراستها بعد بشكل كافٍ ، ونتيجة لذلك تمت دراسة الحركات داخلها بطرق مختلفة عن تلك المستخدمة في الميكانيكا السماوية (انظر علم الفلك النجمي). يلعب تفاعل الجاذبية أيضًا دورًا أساسيًا في جميع العمليات الكونية التي تنطوي على تراكمات كتل كبيرة من المادة. ن. ح. ر. هو الأساس لدراسة حركة الأجرام السماوية الاصطناعية ، ولا سيما الأقمار الصناعية للأرض والقمر ، والمسابر الفضائية. على N. h. ر يعتمد على قياس الجاذبية. يمكن اكتشاف وقياس قوى الجذب بين الأجسام المادية العيانية العادية على الأرض ، ولكن لا تلعب أي دور عملي ملحوظ. في العالم المصغر ، تكون قوى الجذب صغيرة بشكل مهم مقارنة بالقوى داخل الجزيئية والقوى داخل النواة.

ترك نيوتن مسألة طبيعة الجاذبية مفتوحة. لم يتم شرح افتراض الانتشار الفوري للجاذبية في الفضاء (أي الافتراض أنه مع تغيير مواقع الأجسام تتغير قوة الجاذبية بينهما على الفور) ، والذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بطبيعة الجاذبية. تم القضاء على الصعوبات المرتبطة بهذا فقط في نظرية الجاذبية لأينشتاين ، والتي تمثل مرحلة جديدة في معرفة القوانين الموضوعية للطبيعة.

أشعل.:إسحاق نيوتن. 1643-1727. جلس. فن. إلى الذكرى المئوية الثانية لميلاده ، أد. أكاد. إس آي فافيلوفا ، إم. - إل ، 1943 ؛ بيري أ. قصة قصيرةعلم الفلك العابر. من الإنجليزية ، M. - L. ، 1946 ؛ Subbotin MF ، مقدمة في علم الفلك النظري ، M. ، 1968.

يو. أ. ريابوف.

الموسوعة السوفيتية العظمى. - م: الموسوعة السوفيتية . 1969-1978 .

شاهد ما هو "قانون نيوتن للجاذبية" في القواميس الأخرى:

- (قانون الجاذبية العام) ، انظر الفن. (انظر الجاذبية). بدني قاموس موسوعي. موسكو: الموسوعة السوفيتية. رئيس التحرير أ.م.بروخوروف. 1983 ... موسوعة فيزيائية

قانون نيوتن للجاذبية ، مثل قانون الجاذبية الكونية ... الموسوعة الحديثة

مثل قانون الجاذبية ... قاموس موسوعي كبير

قانون نيوتن للجاذبية- قانون نيوتن للجاذبية ، مثل قانون الجاذبية العام. ... قاموس موسوعي مصور

قانون نيوتن للجاذبية- نفس (انظر) ...

نفس قانون الجاذبية الكونية. * * * قانون نيوتن للجاذبية قانون نيوتن للجاذبية ، وهو نفس قانون الجاذبية الكونية (انظر قانون الجاذبية العالمي) ... قاموس موسوعي

قانون نيوتن للجاذبية- Niutono gravitacijos dėsnis status as T sritis fizika atitikmenys: engl. قانون نيوتن للجاذبية vok. Newtonsches Gravitationsgesetz ، n ؛ Newtonsches Massenanziehungsgesetz ، n rus. قانون نيوتن للجاذبية ، م ؛ قانون نيوتن للجاذبية ، برانك ...… نهاية Fizikos žodynas

الجاذبية (الجاذبية العامة ، الجاذبية) (من اللاتينية الجاذبية "الجاذبية") هي تفاعل أساسي بعيد المدى في الطبيعة ، تخضع له جميع الأجسام المادية. وفقًا للبيانات الحديثة ، فهو تفاعل عالمي في ... ... ويكيبيديا

قانون الجاذبية العالمية- (قانون الجاذبية لنيوتن) جميع الأجسام المادية تجذب بعضها البعض بقوة تتناسب طرديًا مع كتلها وتتناسب عكسًا مع مربع المسافة بينهما: حيث F هي وحدة قوة الجاذبية ، m1 و m2 ، كتل الأجسام المتفاعلة ، ص ... موسوعة البوليتكنيك الكبرى

قانون الجاذبية- 1.قانون الجاذبية لنيوتن (1643 1727) في الميكانيكا الكلاسيكية ، والذي بموجبه تتناسب قوة الجذب الثقالي لجسمين كتلتهما m1 و m2 عكسًا مع مربع المسافة r بينهما ؛ عامل التناسب G الجاذبية ... المفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. مسرد للمصطلحات الأساسية

في مقرر الفيزياء للصف السابع ، درست ظاهرة الجاذبية العامة. يكمن في حقيقة أن هناك قوى جذب بين جميع الأجسام في الكون.

توصل نيوتن إلى استنتاج حول وجود قوى جاذبية عالمية (تسمى أيضًا قوى الجاذبية) نتيجة لدراسة حركة القمر حول الأرض والكواكب حول الشمس.

لا تكمن ميزة نيوتن فقط في تخمينه اللامع حول الانجذاب المتبادل للأجسام ، ولكن أيضًا في حقيقة أنه كان قادرًا على إيجاد قانون تفاعلهم ، أي صيغة حساب قوة الجاذبية بين جسمين.

يقول قانون الجاذبية:

• ينجذب أي جسمين لبعضهما البعض بقوة تتناسب طرديًا مع كتلة كل منهما وتتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما

حيث F هي وحدة متجه قوة الجاذبية بين الأجسام ذات الكتل m 1 و m 2 ، r هي المسافة بين الأجسام (مراكزهم) ؛ G هو المعامل الذي يسمى ثابت الجاذبية.

إذا كانت m 1 \ u003d m 2 \ u003d 1 kg و g \ u003d 1 m ، إذن ، كما يتضح من الصيغة ، فإن ثابت الجاذبية G يساوي عدديًا القوة F. وبعبارة أخرى ، ثابت الجاذبية يساوي عدديًا للقوة F جذب جسمين كتلتهما 1 كجم يقعان على مسافة 1 متر. القياسات تظهر ذلك

G \ u003d 6.67 10-11 نانومتر 2 / كجم 2.

تعطي الصيغة نتيجة دقيقة عند حساب قوة الجاذبية العامة في ثلاث حالات: 1) إذا كانت أبعاد الأجسام صغيرة بشكل مهم مقارنة بالمسافة بينهما (الشكل 32 ، أ) ؛ 2) إذا كان كلا الجسمين متجانسين ولهما شكل كروي (الشكل 32 ، ب) ؛ 3) إذا كان أحد الأجسام المتفاعلة عبارة عن كرة ، فإن أبعادها وكتلتها أكبر بكثير من حجم الجسم الثاني (بأي شكل) الموجود على سطح هذه الكرة أو بالقرب منها (الشكل 32 ، ج).

أرز. 32. الشروط التي تحدد حدود انطباق قانون الجاذبية الكونية

ثالث الحالات التي تم النظر فيها هي الأساس لحساب قوة الانجذاب إلى الأرض لأي من الأجسام الموجودة عليها باستخدام الصيغة المذكورة أعلاه. في هذه الحالة ، يجب أن يؤخذ نصف قطر الأرض على أنه المسافة بين الأجسام ، لأن أبعاد جميع الأجسام الموجودة على سطحه أو بالقرب منه لا تذكر مقارنة بنصف قطر الأرض.

وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، فإن التفاحة المعلقة على فرع أو السقوط منه مع تسارع السقوط الحر تجذب الأرض إلى نفسها بنفس معامل القوة التي تجذبها بها الأرض. لكن تسارع الأرض ، الناجم عن قوة جاذبيتها للتفاحة ، يقترب من الصفر ، لأن كتلة الأرض أكبر بما لا يقاس من كتلة التفاحة.

أسئلة

1. ما كان يسمى الجاذبية العالمية؟
2. ما هو الاسم الآخر لقوة الجاذبية؟
3. من وفي أي قرن اكتشف قانون الجاذبية الكونية؟
4. صياغة قانون الجاذبية الكونية. اكتب صيغة تعبر عن هذا القانون.
5. في أي الحالات يجب تطبيق قانون الجاذبية العامة لحساب قوى الجاذبية؟
6. هل الأرض تنجذب إلى تفاحة معلقة على فرع؟

تمرين 15

1. أعط أمثلة على مظاهر قوة الجاذبية.
2. المحطة الفضائية تطير من الأرض إلى القمر. كيف تتغير وحدة متجه قوة جاذبيتها للأرض في هذه الحالة ؛ إلى القمر؟ هل تنجذب المحطة إلى الأرض والقمر بنفس قوى المعامل أو مختلفة عندما تكون في المنتصف بينهما؟ إذا كانت القوى مختلفة ، فأيهما أكبر وكم مرة؟ برر كل الإجابات. (من المعروف أن كتلة الأرض تبلغ حوالي 81 ضعف كتلة القمر).
3. من المعروف أن كتلة الشمس تساوي 330 ألف ضعف كتلة الأرض. هل صحيح أن الشمس تسحب الأرض بقوة أكبر بمقدار 330 ألف مرة من سحب الأرض للشمس؟ اشرح الجواب.
4. تحركت الكرة التي ألقى بها الصبي إلى الأعلى لبعض الوقت. وفي نفس الوقت كانت سرعته تتناقص طوال الوقت حتى أصبحت مساوية للصفر. ثم بدأت الكرة في السقوط بسرعة متزايدة. اشرح: أ) ما إذا كانت قوة الجذب للأرض قد أثرت على الكرة أثناء حركتها لأعلى ؛ الطريق؛ ب) سبب انخفاض سرعة الكرة عندما تتحرك لأعلى ؛ زيادة سرعته عند التحرك لأسفل ؛ ج) لماذا عندما تتحرك الكرة لأعلى تقل سرعتها وعندما تتحرك للأسفل تزداد.
5. هل الشخص الواقف على الأرض ينجذب إلى القمر؟ إذا كانت الإجابة بنعم ، فما الذي جذبها أكثر - إلى القمر أم إلى الأرض؟ هل القمر ينجذب لهذا الشخص؟ برر الإجابات.

يعتبر الكثيرون حقًا أن القرنين السادس عشر والسابع عشر هو أحد أكثر الفترات تألقًا في التاريخ ، وفي هذا الوقت تم وضع الأسس إلى حد كبير ، والتي بدونها لن يكون من الممكن التفكير في مزيد من التطوير لهذا العلم. قام كوبرنيكوس وجاليليو وكبلر بعمل رائع لإعلان الفيزياء كعلم يمكنه الإجابة على أي سؤال تقريبًا. يقف قانون الجاذبية الكونية بعيدًا في سلسلة كاملة من الاكتشافات ، وتنتمي صياغته النهائية إلى العالم الإنجليزي البارز إسحاق نيوتن.

لم تكن الأهمية الرئيسية لعمل هذا العالم في اكتشافه لقوة الجاذبية العامة - تحدث كل من جاليليو وكبلر عن وجود هذه الكمية حتى قبل نيوتن ، ولكن في حقيقة أنه كان أول من يثبت ذلك. القوى تعمل على الأرض وفي الفضاء الخارجي. نفس قوى التفاعل بين الأجسام.

أكد نيوتن عمليًا وأثبت حقيقة أن جميع الأجسام في الكون ، بما في ذلك تلك الموجودة على الأرض ، تتفاعل مع بعضها البعض. هذا التفاعل يسمى الجاذبية ، في حين أن عملية الجاذبية العامة نفسها تسمى الجاذبية.
يحدث هذا التفاعل بين الأجسام لأن هناك نوعًا خاصًا من المادة ، على عكس الأنواع الأخرى ، والذي يسمى في العلم مجال الجاذبية. هذا المجال موجود ويعمل حول أي كائن على الإطلاق ، بينما لا توجد حماية ضده ، لأنه يتمتع بقدرة لا مثيل لها على اختراق أي مواد.

تعتمد قوة الجاذبية الشاملة ، التعريف والصياغة التي قدمها ، بشكل مباشر على ناتج كتل الأجسام المتفاعلة ، وفي علاقة عكسيةمن مربع المسافة بين هذه الأشياء. وفقًا لنيوتن ، الذي أكده البحث العملي بشكل لا يمكن دحضه ، يتم العثور على قوة الجاذبية العالمية بالصيغة التالية:

فيه أهمية خاصة ينتمي إلى ثابت الجاذبية G ، والذي يساوي تقريبًا 6.67 * 10-11 (N * m2) / kg2.

قوة الجاذبية التي تنجذب بها الأجسام إلى الأرض هي حالة خاصة من قانون نيوتن وتسمى الجاذبية. في هذه الحالة ، يمكن إهمال ثابت الجاذبية وكتلة الأرض نفسها ، لذا فإن صيغة إيجاد قوة الجاذبية ستبدو كما يلي:

هنا g ليست أكثر من تسارع تساوي قيمته العددية 9.8 m / s2 تقريبًا.

لا يشرح قانون نيوتن العمليات التي تحدث مباشرة على الأرض فحسب ، بل يعطي إجابة على العديد من الأسئلة المتعلقة ببنية الكل. النظام الشمسي. على وجه الخصوص ، فإن قوة الجاذبية الشاملة بين لها تأثير حاسم على حركة الكواكب في مداراتها. قدم كبلر الوصف النظري لهذه الحركة ، ولكن لم يصبح تبريرها ممكنًا إلا بعد أن صاغ نيوتن قانونه الشهير.

ربط نيوتن نفسه ظواهر الجاذبية الأرضية وخارج الأرض مثال بسيط: عند إطلاقها من ، فإنها لا تطير بشكل مستقيم ، ولكن على طول مسار مقوس. في الوقت نفسه ، مع زيادة شحنة البارود وكتلة النواة ، فإن الأخيرة ستطير أبعد وأبعد. أخيرًا ، بافتراض أنه من الممكن الحصول على الكثير من البارود وتصميم مثل هذا السلاح بحيث تطير قذيفة المدفع حولها كره ارضيهإذن ، بعد القيام بهذه الحركة ، لن تتوقف ، بل ستستمر في حركتها الدائرية (الإهليلجية) ، وتتحول إلى حركة اصطناعية ، ونتيجة لذلك ، فإن قوة الجاذبية العالمية هي نفسها في الطبيعة على الأرض وفي الفضاء الخارجي.