Кто открыл гравитация

Что такое гравитация для чайников: определение и теория простыми словами

Оби-Ван Кеноби сказал, что сила скрепляет галактику. То же самое можно сказать и о гравитации. Факт – гравитация позволяет нам ходить по Земле, Земле вращаться вокруг Солнца, а Солнцу двигаться вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Как понять гравитацию? Об этом - в нашей статье.

Сразу скажем, что вы не найдете здесь однозначно верного ответа на вопрос «Что такое гравитация». Потому что его просто нет! Гравитация – одно из самых таинственных явлений, над которым ученые ломают голову и до сих пор полностью не могут объяснить его природу.

Есть множество гипотез и мнений. Насчитывается более десятка теорий гравитации, альтернативных и классических. Мы рассмотрим самые интересные, актуальные и современные.

Гравитация – физическое фундаментальное взаимодействие

Всего в физике 4 фундаментальных взаимодействия. Благодаря им мир является именно таким, какой он есть. Гравитация – одно из этих взаимодействий.

Фундаментальные взаимодействия:

гравитация;
электромагнетизм;
сильное взаимодействие;
слабое взаимодействие.

Гравитация – самое слабое из четырех фундаментальных взаимодействий.

На текущий момент действующей теорией, описывающей гравитацию, является ОТО (общая теория относительности). Она была предложена Альбертом Эйнштейном в 1915-1916 годах.

Однако мы знаем, что об истине в последней инстанции говорить рано. Ведь несколько веков до появления ОТО в физике для описания гравитации главенствовала Ньютоновская теория, которая была существенно расширена.

В рамках ОТО на данный момент нельзя объяснить и описать все вопросы, связанные с гравитацией.

До Ньютона было широко распространено мнение, что гравитация на земле и небесная гравитация – разные вещи. Считалось, что планеты движутся по своим, отличным от земных, идеальным законам.

Закон всемирного тяготения

Ньютон открыл закон всемирного тяготения в 1667 году. Конечно, этот закон существовал еще при динозаврах и намного раньше.

Античные философы задумывались над существованием силы тяготения. Галилей экспериментально рассчитал ускорение свободного падения на Земле, открыв, что оно одинаково для тел любой массы. Кеплер изучал законы движения небесных тел.

Ньютону удалось сформулировать и обобщить результаты наблюдений. Вот что у него получилось:

Два тела притягиваются друг к другу с силой, называемой гравитационной силой или силой тяготения.

Формула силы притяжения между телами:

G – гравитационная постоянная, m – массы тел, r – расстояние между центрами масс тел.

Каков физический смысл гравитационной постоянной? Она равна силе, с которой действуют друг на друга тела с массами в 1 килограмм каждое, находясь на расстоянии в 1 метр друг от друга.

Закон всемирного тяготения

По теории Ньютона, каждый объект создает гравитационное поле. Точность закона Ньютона была проверена на расстояниях менее одного сантиметра. Конечно, для малых масс эти силы незначительны, и ими можно пренебречь .

Формула Ньютона применима как для расчету силы притяжения планет к солнцу, так и для маленьких объектов. Мы просто не замечаем, с какой силой притягиваются, скажем, шары на бильярдном столе. Тем не менее эта сила есть и ее можно рассчитать.

Сила притяжения действует между любыми телами во Вселенной. Ее действие распространяется на любые расстояния.

Закон всемирного тяготения Ньютона не объясняет природы силы притяжения, но устанавливает количественные закономерности. Теория Ньютона не противоречит ОТО. Ее вполне достаточно для решения практических задач в масштабах Земли и для расчета движения небесных тел.

Гравитация в ОТО

Несмотря на то, что теория Ньютона вполне применима на практике, она имеет ряд недостатков. Закон всемирного тяготения является математическим описанием, но не дает представления о фундаментальной физической природе вещей.

Согласно Ньютону, сила притяжения действует на любых расстояниях. Причем действует мгновенно. Учитывая, что самая большая скорость в мире – скорость света, выходит несоответствие. Как гравитация может мгновенно действовать на любые расстояниях, когда для их преодоления свету нужно не мгновение, а несколько секунд или даже лет?

В рамках ОТО гравитация рассматривается не как сила, которая действует на тела, но как искривление пространства и времени под действием массы. Таким образом гравитация – не силовое взаимодействие.

Чем массивнее объект, тем сильнее он искривляет пространство

Каково действие гравитации? Попробуем описать его с использованием аналогии.

Представим пространство в виде упругого листа. Если положить на него легкий теннисный мячик, поверхность останется ровной. Но если рядом с мячиком положить тяжелую гирю, она продавит на поверхности ямку, и мячик начнет скатываться к большой и тяжелой гире. Это и есть «гравитация».

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Открытие гравитационных волн

Гравитационные волны были предсказаны Альбертом Эйнштейном еще в 1916 году, но открыли их только через сто лет, в 2015.

Что такое гравитационные волны? Снова проведем аналогию. Если бросить камень в спокойную воду, от места его падения по поверхности воды пойдут круги. Гравитационные волны – такая же рябь, возмущение. Только не на воде, а в мировом пространстве-времени.

Вместо воды – пространство-время, а вместо камня, скажем, черная дыра. Любое ускоренное передвижение массы порождает гравитационную волну. Если тела находятся в состоянии свободного падения, при прохождении гравитационной волны расстояние между ними изменится.

Моделирование гравитационных волн от слияния двух черных дыр

Так как гравитация – очень слабое взаимодействие, обнаружение гравитационных волн было связано с большими техническими трудностями. Современные технологии позволили обнаружить всплеск гравитационных волн только от сверхмассивных источников.

Подходящее событие для регистрации гравитационной волны - слияние черных дыр. К сожалению или к счастью, это происходит достаточно редко. Тем не менее ученым удалось зарегистрировать волну, которая буквально раскатилась по пространству Вселенной.

Для регистрации гравитационных волн был построен детектор диаметром 4 километра. При прохождении волны регистрировались колебания зеркал на подвесах в вакууме и интерференция света, отраженного от них.

Гравитационные волны подтвердили справедливость ОТО.

Гравитация и элементарные частицы

В стандартной модели за каждое взаимодействие отвечают определенные элементарные частицы. Можно сказать, что частицы являются переносчиками взаимодействий.

За гравитацию отвечает гравитон – гипотетическая безмассовая частица, обладающая энергией. Кстати, в нашем отдельном материале читайте подробнее о наделавшем много шума бозоне Хиггса и других элементарных частицах.

Напоследок приведем несколько любопытных фактов о гравитации.

10 фактов о гравитации

Чтобы преодолеть силу гравитации Земли, тело должно иметь скорость, равную 7,91 м/с. Это первая космическая скорость. Ее достаточно, чтобы тело (например, космический зонд) двигалось по орбите вокруг планеты.
Чтобы вырваться из гравитационного поля Земли, космический корабль должен иметь скорость не менее 11,2 м/с. Это вторая космическая скорость.
Объекты с наиболее сильной гравитацией – черные дыры. Их гравитация настолько велика, что они притягивают даже свет (фотоны).
Ни в одном уравнении квантовой механики вы не найдете силы гравитации. Дело в том, что при попытке включения гравитации в уравнения, они теряют свою актуальность. Это одна из самых важных проблем современной физики.
Слово гравитация происходит от латинского “gravis”, что означает “тяжелый”.
Чем массивнее объект, тем сильнее гравитация. Если человек, который на Земле весит 60 килограмм, взвесится на Юпитере, весы покажут 142 килограмма.
Ученые NASA пытаются разработать гравитационный луч, который позволит перемещать предметы бесконтактно, преодолевая силу притяжения.
Астронавты на орбите также испытывают гравитацию. Точнее, микрогравитацию. Они как бы бесконечно падают вместе с кораблем, в котором находятся.
Гравитация всегда притягивает и никогда не отталкивает.
Черная дыра, размером с теннисный мяч, притягивает объекты с той же силой, что и наша планета.

Состояние невесомости - это не отсутствие гравитации

Теперь вы знаете определение гравитации и можете сказать, по какой формуле рассчитывается сила притяжения. Если гранит науки придавливает вас к земле сильнее, чем гравитация, обращайтесь в наш студенческий сервис. Мы поможем учиться легко при самых больших нагрузках!

zaochnik.ru

Кто открыл гравитационную постоянную?

Как всегда бывает после установления ранее неизвестных законов природы, в огромном мире вокруг нас стали обнаруживаться большие и маленькие явления, которые легко объясняются и предсказываются на основе открытий Ньютона.

Современник и друг Ньютона астроном Эдмунд Галлей сразу же применил закон всемирного тяготения для расчета орбиты очень яркой кометы, носящей с тех пор его имя. Комета Галлея, как оказалось, делает полный оборот вокруг Солнца по эллиптической орбите за 76 лет; ее очередное появление в окрестностях Земли наблюдалось в 1986 году.

Пользуясь расчетами по формуле Ньютона, астрономы последующих поколений находили новые невидимые спутники планет. Как правило, это происходило после того, как в вычислениях обнаруживалось, что для существования орбиты планеты, наблюдаемой в телескопы, «не хватает» притяжения с какой-либо из сторон. Расчеты позволяли предсказать массу спутника, заставляющего планету отклоняться от той теоретической орбиты, которая у нее была бы, если бы спутника не существовало…

Законы движения тел, сформулированные Ньютоном, показали, как велико в нашей жизни влияние инерции, определяемой прежде всего массой тела, и силы трения, останавливающей в конце концов любое движение.

Остроумие, простота и изящество отличали опыты Генри Кавендииш. На рисунке — весы Кавендииш, придуманные им для измерения силы притяжения тел друг к другу.

Автомобиль продолжает двигаться по инерции, даже когда выключен двигатель, но через какое-то время прекращает плавное перемещение и встает неподвижно — трение узорчатых шин о шероховатый асфальт заставляет его это сделать. Внезапно тормозит поезд, и мы невольно наклоняемся вперед — наше тело по инерции еще движется. Конькобежец быстро скользит по льду — трение между коньками и льдом очень мало и почти не мешает его движению. При гололедице тротуары и мостовые посыпают песком, чтобы увеличить силу трения и уберечь нас от падений, а автомобили — от столкновений.

Опасный аттракцион в цирке — «мертвую петлю» велосипедиста или проезд мотоциклиста по боковым вертикальным стенкам огромной прозрачной круглой «бочки» — легко сделать безопасным, правильно рассчитав по законам Ньютона необходимую скорость и массу велосипеда и мотоцикла.

Мы можем раскрутить над головой на длинном шнурке детское ведерко, заполненное до краев водой,— и вода не выльется, прижатая ко дну ведерка силой, которую можно узнать, пользуясь формулами законов Ньютона.

Гравитационная постоянная

Для многих из этих расчетов, особенно тех, что относятся к движениям в «небесах», имеет большое значение знание гравитационной постоянной в законе всемирного тяготения.

Один из самых точных экспериментов по определению гравитационной постоянной выполнил английский физик Генри Кавендиш. Кавендиш отличался такой любовью к затворнической жизни, был так поглощен расчетами и обдумыванием экспериментов, что большая часть созданного им так и осталась неопубликованной. Кавендиш сделал для этого опыта исключение и опубликовал его в 1798 году!

Каково же было удивление ученых, когда в 1873—1879 годах, разбирая архив великого молчальника, Джеймс Максвелл, тогдашний директор Кавендишской лаборатории, обнаружил, что Кавендиш пришел к установлению законов Кулона и Ома, сыгравших огромную роль в изучении электричества, за много лет до их «официального» открытия!

Академик Капица считает, что Кавендиш просто забыл их опубликовать…

Как естественны и красивы многие виды движения, например плавные медленные поклоны, вальсы, хороводы, в которых плывут разноцветные облака-платья.

Гравитационную постоянную Кавендиш определил по закручиванию тонкой и прочной нити, к которой было подвешено легкое коромысло с маленькими грузиками на плечах. Грузики притягивались двумя тяжелыми сферами из свинца массой по 50 килограммов каждая. Прибор был заключен в непроницаемую для воздуха камеру, и наблюдение за движением грузиков велось через оптические зрительные трубы, вставленные в стенки камеры.

Опыт Кавендиша можно упростить, подвесив над свинцовым шаром круглую стеклянную колбочку, наполненную ртутью. Колбочка предварительно уравновешивается на обычных весах с помощью точных гирь и разновесов. Отклонение весов после сближения колбочки со свинцовым шаром будет очень маленьким, но все же его можно обнаружить.

Естественно, что опыты по определению гравитационной постоянной требуют всяческих предосторожностей, исключения любых посторонних влияний. Ведь два шара массой в одну тонну каждый, расположенные на расстоянии одного метра друг от друга, притягиваются с силой всего в 6,67 стотысячных долей ньютона (ньютон — единица измерения силы, которая массе,равной одному килограмму, сообщает ускорение в 1 м/сек2).

Еще сложнее эксперименты по определению гравитационных волн.

Большинство ученых считают, что в природе существуют волны или частицы, переносящие в пространстве энергию притяжения (ведь должна же в чем-то материальном выражаться сила гравитации!), но эти «носители», по расчетам, оказываются так малы, что даже с помощью самой современной техники измерений — техники XX века — пока не удается их обнаружить…

Антенны, создаваемые в разных странах мира для приема гравитационных волн из космоса, охлаждают с помощью гелия до самых низких температур, близких к абсолютному нулю, чтобы перемещение антенн за счет теплового движения частиц не мешало бы эксперименту. В СССР для таких опытов создали антенны из массивных кристаллов искусственного сапфира, в США для этого пробуют использовать алюминиевые цилиндры массой 2,6 тонны, надежно изолированные от сейсмических колебаний Земли, вызванных далекими землетрясениями.

Будем ждать обнадеживающих вестей от исследователей самой, казалось бы, очевидной и самой неуловимой силы в Природе — силы тяготения.

Источник: Марк Колтун “Мир физики“.

www.thingshistory.com

20 фактов о гравитации

За счет гравитации существует вселенная: все тела притягиваются друг к другу в той или иной степени. И чем больше тело, тем сильнее оно притягивает к себе другие тела. Можно сказать, что гравитация — это своеобразная нитка, которая не позволяет планетам разлететься далеко от Солнца.

Гравитация не дуальна

Интересен тот факт, что нас с детства учат: все имеет оборотную сторону: если предмет врезался в другой предмет, то последний отлетит. Если ты обидел кого-то, то тебя обязательно кто-о тоже обидит. Для гравитации это правило не справедливо: она работает только в одну сторону: гравитация только притягивает и никогда не отталкивает!

NASA работает над созданием луча гравитации

NASA уже не первый год трудится над созданием луча, который бы смог передвигать предметы, создавая притягивающую силу, преодолевая силу гравитации. Это действительно будет прорыв: бесконтактное перемещение объектов.

Нулевой гравитации не существует

Космонавты на космических станциях испытывают не нулевую гравитацию, а микрогравитацию, т.к. они падают с той же скоростью, что и корабль, в котором они находятся.

На Юпитере вес человека удваивается

Также интересным фактом о гравитации является то, что чем больше предмет и чем больше его плотность, тем сильнее он притягивает остальные объекты. Так, например, человек весом 60 килограмм на Юпитере будет весить 142 килограмма (в 2.3 раза больше).

Как выйти из гравитации

Любой объект, который достиг скорости 11,2 километра в секунду может покинуть гравитационный колодец Земли. Именно с этой скоростью земля падает.

Гравитация — это самая слабая фундаментальная сила

Всего в физике 4 фундаментальные силы:

Гравитация.
Электромагнетизм.
Слабое ядерное взаимодействие — распад атомов.
Сильное ядерное взаимодействие — сила, которая держит атомы вместе.

Магнит с легкостью преодолевает гравитацию

Магнит размером с копейку благодаря своей силе электромагнитного воздействия приклеится к холодильнику и не будет падать, т.е. преодолеет силу гравитации Земли.

Яблоко не падало на голову Ньютону

Исаак Ньютон, увидев, как падает яблоко сделал впоследствии вывод, что на подобии того, как яблоко притягивается к Земле, Луна аналогично притягивается. А так как она далеко, то сила гравитации ослаблена, да еще и постоянно падает, однако упасть ей не дает все та же гравитация, то получается, что Луна просто вращается вокруг Земли.

Яблоко открыло закон обратной квадратичной пропорциональности

Записать закон можно так: F = G * (mM)/r2. А по русски сказать так: объект, удаленный от вас в два раза, оказывает лишь четверть прежнего гравитационного притяжения на вас.

Гравитация безгранична

согласно предыдущему закону, сила гравитации распространяется на любом расстоянии. Просто, чем оно больше, тем она слабее. Не стоит забывать о том, что стоя между двух равнозначных тел гравитацию вы не испытаете, поскольку она уравняется с обоих сторон.

Гравитация означает «тяжелый»

Слово «гравитация» произошло от латинского слова «gravis».

Гравитация не зависит от веса

Если бросить с крыши два мячика одинакового размера, но разного веса, то они упадут одновременно. Поскольку сила гравитации действует на все объекты в равной степени. Большая инерция более тяжёлого объекта аннулирует любую дополнительную скорость, которую он мог бы иметь по сравнению с более лёгким.

Гравитация искривляет пространство и время

Согласно теории относительности Эйнштейна гравитация — это ни что иное, как искривление пространства и времени, из которого состоит вселенная.

Объекты меняют пространство и время вокруг себя

В 2011 году эксперимент NASA «Гравитационного зонда В» доказал, что Земля закручивает вокруг себя вселенную. Можно провести аналогию с деревянным шариком, который плывет по течению реки: он всегда будет крутиться и закручивать воду, поскольку на него действует гравитация Земли, и плюс к этому он обладает собственной гравитацией.

Гравитация меняет направление света

Любой массивный объект, например, стеклянная линза, искривляя пространство вокруг себя, способен перенаправить луч света, который проходит через него. Гравитационные линзы с легкостью увеличивают размер далеких галактик.

Проблема трех тел до сих пор не решена

Если абстрагироваться и представить, что во вселенной всего три тела. А мы знаем, что все тела обладают гравитацией и притягивают к себе другие тела. Как они будут двигаться относительно друг друга?

Есть пять решений этой задачи, однако все они подразумевают, что изначально известны начальная скорость и направление движения каждого тела. В оригинале в качестве тел выступают Солнце, Земля и Луна. Если решить задачу, то можно предположить, откуда возникла вселенная.

Квантовая механика не учитывает гравитацию

Ни в одном уравнении квантовой механики не учитываются силы гравитации, однако все остальные три силы в них присутствуют. Если же включить гравитацию в уравнения, то их равенство мгновенно рушится. Эта одна из крупнейших проблем современной физики.

Гравитационные волны — это лишь предположение

Факты о гравитации говорят, что объекты не могут просто так притягивать друг друга, между ними должна быть связь. Предположительно (почти доказано), эта связь ни что иное, как гравитационные волны. Если человечество сможет их увидеть, то ему откроются миллионы ответов на вопросы о космосе, поскольку оно сможет увидеть все связи между объектами, даже бесконечные.

vse-krugom.ru

Гравитация

ерунда всё и детский лепитгравитация возникает в результате перехода массы в ноль положение и обратносами частицы обладают нуевой массой так как они только информативно выступают точками в нём и фиксируют положение пространства!энергия обладает скоростью а значит границами между точкой а и весли скорость бесконечна тогда тактами колебаний пространствахроно потенциалами! масса обьекта увеличивается при

ускорении и ускоряя до бесконечности увеличивается масса пропорционально скорости

Ответить

“Все с детства знают, что то- то и то- то невозможно.Но всегда находится невежда, который этого не знает.Он – то и делает открытие“. А. Эйнштейн.Уважаемые Дамы и Господа!О создании автономной силовой энергетической установке, работающей без использования ископаемых видов топлива.Надеюсь на понимание общей проблемы необходимости и преимуществ альтернативной электроэнергии, потому не буду слишком подробно останавливаться. Однако в нескольких словах я это сделать должен.Вероятная область применения представляемой здесь бестопливной силовой установки, располагается от летающих аппаратов, до обеспечения электроэнергией подземных и подводных объектов. Везде, где действую законы притяжения(силы гравитации), и существует необходимость.Например: будущие модели марсохода или лунохода, будут использовать описываемый здесь тип электростанции, а современный железнодорожный и городской электротранспорт, уже в недалёком будущем.Название напрашивается совершенно естественно – „GRAVIZAPA“.Не новая идея получения электроэнергии без использования затратных и экологически – вредных видов топлива, получила своё решение в проделанном мною мыслимом эксперименте, с которым вы можете ознакомиться.-„Движущееся тело имеет и массу, и кинетическую энергию“.Мы должны использовать свое воображение и представить себе эксперимент:Расположим ротор на параболической рамке, (она же статор), и придадим ротору первоначальное вращающееся движение (стартер современного автомобиля).Вращаясь, под действием силы тяжести, ротор будет перемещаться по заданной параболической траектории.-„ Движение без ускорения невозможно в принципе“.При помощи несложного устройства, (подсказанного мне древней китайской забавой), этому процессу придаётся необходимое повторяющееся ускорение. Ротор, вращаясь, перемещается по заданной параболической траектории, во время совершения движения, вырабатывая электрический ток, который поступает к электродвигателю, поддерживающему непрерывность процесса.Этим решается задача обеспечения автономности работы механизма.Установка состоит из двух ступеней, первая обеспечивает автономную работу, и производство необходимой электроэнергии для работы второй ступени, где уделяется внимание решению задачи достижения необходимой мощности, и обеспечения качества электрического сигнала.В итоге получаем компактную, экологически – чистую, силовую установку.В данном случае гравитационная сила притяжения выполняет работу движителя, придавая ускорение оригинальному ротору, находящемуся в параболической рамке. Нам остаётся создать условия, чтобы помочь постоянным и неиссякаемым природным явлениям быть востребованными.-„Иногда простое обобщение старых идей оказывается хорошим выходом“.В проекте используются и взаимодействуют, давно апробированные механизмы, а это даёт право говорить о высокой степени возможности технического воплощения предлагаемого проекта.-„Опыт – критерий истины.“В работе над проектом я не использовал чертежи. Однако готов предоставить необходимые разъяснения и эскизы на презентации, также принять участие в работе по созданию прототипа.Должен сказать, что этот проект не благотворительная акция, а не претендуя на изобретение, требует времени для интеллектуального обозрения и обрастания благородной патиной авторитарного веса (отзывами и комментариями), для разъяснения явления широкой публике, среди которой найдётся тот самый предприниматель.Дальнейшей деятельностью по исследованию объекта, выдаче рекомендаций по экономически целесообразным объемам, проектированию, организации и проведению научно- исследовательских и опытно- конструкторских работ по созданию прототипа - Welсome.E - Mail : [email protected]С уважением.

Миша.

Ответить

elementy.ru