Классическая теория тяготения ньютона

Формула силы притяжения

Со времен Древней Греции философов интересовали явления притяжения тел к земле и свободного падения. К примеру, по утверждениям Аристотеля, из двух камней, брошенных с одинаковой высоты, быстрее достигнет земной поверхности тот, чья масса больше. В IV веке до нашей эры единственными методами научных изысканий служили наблюдения и анализ. К проверке гипотез опытным путем великие мыслители не прибегали. По истечению столетий физик из Италии Галилео Галилей проверил утверждения Аристотеля, используя практические методы исследований.

Итоги проведенных Галилеем опытов были опубликованы в «Беседах и математических доказательствах, касающихся двух новых наук». Ученый использовал псевдоним Сагредо: «пушечное ядро не опередит мушкетной пули при падении с высоты двухсот локтей». Формулировка закона всемирного тяготения была представлена в 1666 году Исааком Ньютоном. В ней фиксировались основные тезисы теоремы Галилея.

Смысл заключался в том, что тела, которые обладают разными массами, падают на землю с одинаковыми ускорениями.  Одно тело притягивает другое и, наоборот, с силой, которая прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна отрезку пути между ними. Согласно определению гравитации от Ньютона, тела, характеризующиеся массой, обладают свойством, благодаря которому притягиваются друг к другу.

Понятие и определение

Силы взаимного притяжения – это силы, которые притягивают любые тела, обладающие массами.

Корректность выводов Ньютона неоднократно подтверждалась путем практических испытаний. Но в начале ХХ века перед учеными-физиками остро стоял вопрос о природе и характере взаимодействия крупных астрономических тел, включая разные виды планетарных систем и галактик в вакууме. Ньютоновского закона уже было недостаточно, чтобы решить эти задачи. Исключить недочеты позволила новая теория, разработанная Альбертом Эйнштейном в начале ХХ столетия. Общая теория относительности объясняет гравитацию не в качестве силы, а представляет ее в виде искривления пространства и времени в четырех измерениях, которое зависит от массы тел, создающих его.

Гравитация представляет собой свойство тел, которые характеризуются массой, притягивать друг друга. Данное физическое явление можно объяснить, как поле, оказывающее дистанционное воздействие на предметы, не связанные между собой никаким другим способом.

Достижение Эйнштейна не противоречит теоретическому объяснению гравитации от Ньютона. Общая теория относительности рассматривает закон всемирного тяготения, как частный случай, применимый для сравнительно небольших расстояний. Данная закономерность в настоящее время также активно используется для поиска решений задач на практике.

Ньютоновская гравитация

В 1665-1667 годах в Англии бушевала бубонная чума. В этот период молодой ученый по имени Исаак Ньютон вернулся из Кембриджского университета на свою семейную ферму в Вулсторпе. Время, проведенное в изоляции, позволило ему познать физическую природу света: Ньютон провел множество экспериментов и пришел к выводу, что свет можно рассматривать как поток частиц, которые исходят от некого источника и двигаются по прямой до ближайшего препятствия.

Считается, что примерно в это же время Ньютон стал автором своего наиболее известного открытия – Всемирного закона тяготения. Он совершил концептуальный прорыв признав два различных вида движения – равномерное и ускоряющееся.

В усадьбе Вусторп Ньютон совершил свои величайшие открытия. Вот что самоизоляция с людьми делает!

Важно понимать, что для современников Ньютона гравитация была земной силой; она была ограничена объектами вблизи поверхности Земли. Но в семейном яблоневом саду Ньютон обнаружил, что гравитация – сила универсальная

Она простирается до самых планет, до Луны, звезд и дальше.

Сегодня, благодаря трудам еще одного великого ученого, мы знаем, что энергия буквально говорит пространству-времени, как изгибаться: согласно Общей теории относительности, сила тяжести возникает из-за искривления пространства и времени, а такие объекты, как Солнце и Земля, эту геометрию изменяют.

Что быстрее упадет на землю с высоты?

Главной особенностью этой силы является то, что все объекты падают на землю с одной скоростью, независимо от их массы. Когда-то, вплоть до 16-го ст., считалось, что все наоборот – более тяжелые тела должны падать быстрее, чем легкие. Чтобы развеять это заблуждение Галилео Галилею пришлось выполнить свой знаменитый опыт по одновременному сбрасыванию двух пушечных ядер разного веса с наклонной Пизанской башни. Вопреки ожиданиям свидетелей эксперимента оба ядра достигли поверхности одновременно. Сегодня каждый школьник знает, что это произошло благодаря тому, что сила тяжести сообщает любому телу одно и то же ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2 независимо от массы m этого тела, а величина ее по второму закону Ньютона равна F = mg.

Гравитационные силы на Луне и на других планетах имеют разные значения этого ускорения. Однако характер действия силы тяжести на них такой же.

Гравитационное излучение

Гравитационное излучение в двойной системе

Гравитационное излучение или гравитационная волна – термин, впервые введенный в физику и космологии известным ученым Альбертом Эйнштейном. Гравитационное излучение в теории гравитации порождается движением материальных объектов с переменным ускорением. Во время ускорения объекта гравитационная волна как бы «отрывается» от него, что приводит к колебаниям гравитационного поля в окружающем пространстве. Это и называют эффектом гравитационной волны.

Хотя гравитационные волны предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна, а также другими теориями гравитации, они еще ни разу не были обнаружены напрямую. Связано это в первую очередь с их чрезвычайной малостью. Однако в астрономии существуют косвенные свидетельства, способные подтвердить данный эффект. Так, эффект гравитационной волны можно наблюдать на примере сближения двойных звезд. Наблюдения подтверждают, что темпы сближения двойных звезд в некоторой степени зависят от потери энергии этих космических объектов, которая предположительно затрачивается на гравитационное излучение. Достоверно подтвердить эту гипотезу ученые смогут в ближайшее время при помощи нового поколения телескопов Advanced LIGO и VIRGO.

Технические характеристики МиГ-41

Новый истребитель МиГ-41 относится к самолетам пятого поколения, заменит самолет МиГ-31, который был разработан в 1970-х годах и принят на вооружение в 1981 году.

Предположительно самолет имеет совершенно фантастическую скорость – свыше 5000 км/ч. Существенно возрастет и его практический потолок по сравнению с ныне существующим перехватчиком МиГ-31. Новый самолет способен подниматься выше 30 км над уровнем земли. При этом перехватывать цели сможет не только в атмосфере, но и в ближнем космосе.

Знаменитый американский «Черный дрозд» SR-71 мог разгоняться лишь до 3550 км/ч.

Председатель комитета Совета Федерации по обороне и безопасности Виктор Бондарев в интервью «Интерфакс» заявил, что новейший российский дальний перехватчик МиГ-41 станет самым быстрым истребителем в мире, сможет бороться с гиперзвуковыми ракетами и будет максимально незаметен для радаров. Радиус действия будет в диапазоне от 700 до 1500 километров.

Главным оружием перспективного перехватчика станет ракета «воздух-воздух» Р-37М, обладающая рекордной дальностью в 300 км. Ожидается, что к моменту готовности самолета появится и еще более дальнобойная ракета КС-172, способная поражать цели на расстоянии в 400 км.

Перехватчик будет в первую очередь предназначен для борьбы с маломаневренными летательными аппаратами, такими как бомбардировщики, топливозаправщики, самолеты АВАКС и транспортники, крылатые ракеты и беспилотники. Также он должен перехватывать гиперзвуковые ракеты.

Необходимость истребителя-перехватчика МиГ-41 для армии

Вполне понятно, что наибольшую активность в продвижении амбициозного проекта демонстрируют РСК «МиГ» и ОСК, поскольку к созданию перспективного перехватчика должны быть привлечены и другие самолетостроительные фирмы. Прежде всего, конечно, ОКБ Сухого. Однако критики проекта высказываются, что нашим вооруженным силам истребитель-перехватчик не нужен. Что это своего рода атавизм.

Последний натовский многоцелевой палубный самолет с функциями перехватчика — американский F-14 Tomcat — был снят с вооружения в 2006 году. Он существенно проигрывал по возможностям МиГ-31. Качество перехватчика определяет такая характеристика как «предельный рубеж перехвата» — это удаление цели, при котором перехватчик, стартовав, способен догнать и уничтожить ее. При скорости цели 2,35 М для МиГ-31 этот параметр равен 720 километрам. Для F-14 цель, летящая со скоростью всего лишь 1,5 М, досягаема с расстояния, не превышающего 250 км. При скорости цели 0,8 М рубежи для этих двух самолетов такие: 1250 и 800 км.

На смену F-14 пришел F/A-18E/F Super Hornet. Это еще более универсальный самолет, использующийся даже в качестве штурмовика. Возможности перехвата в нем еще более усечены. Одна из важнейших характеристик перехватчика — высокая скорость. Если у МиГ-31 она достигает 3 М, то у F-14 она равнялась 2,2 М. Что же касается F/A-18E/F, то у него скорость еще ниже — 1,8 М.

Американцы переложили задачу противовоздушной обороны авианосцев на зенитное ракетное оружие, которое размещено на кораблях сопровождения.

Критики использования авиации для решения задач ПВО утверждают, что при наличии у России прекрасных зенитно-ракетных комплексов, логичнее использовать именно их. И от перехватчиков можно было бы отказаться. Потому что, во-первых, ЗРС более универсальны, в них используется набор ракет, каждая из которых способна наиболее оптимально перехватывать свой класс целей — дозвуковые низколетящие крылатые ракеты, скоростные истребители, малозаметные самолеты, высотные цели, баллистические ракеты…

При этом, например, ЗРС С-400 имеет очень серьезную дальность — 400 км. В С-500 предполагается увеличить ее до 600 км.

Необходимо также учитывать то, что способность обнаруживать цели у РЛС перехватчика ниже, чем у РЛС зенитно-ракетных систем. Поэтому для большей эффективности перехватчики должны совершать патрулирование в связке с самолетами ДРЛОиУ и при поддержке наземных станций.

Гравитационные силы: определение

Первая количественная теория гравитации, основанная на наблюдениях движения планет, была сформулирована Исааком Ньютоном в 1687 году в его знаменитых «Началах натуральной философии». Он писал, что силы притяжения, которые действуют на Солнце и планеты, зависят от количества вещества, которое они содержат. Они распространяются на большие расстояния и всегда уменьшаются как величины, обратные квадрату расстояния. Как же можно вычислить эти гравитационные силы? Формула для силы F между двумя объектами с массами m₁ и m₂, находящимися на расстоянии r, такова:

F=Gm1m2/r2,где G — константа пропорциональности, гравитационная постоянная.

Примечания

1. ↑ Новиков И. Д. Тяготение //Физический энциклопедический словарь. — под ред. А. М. Прохорова — М., Большая Российская энциклопедия, 2003. — ISBN 5-85270-306-0. — Тираж 10000 экз. — с. 772-775
2. Д. Д. Иваненко, Г. А. Сарданашвили Гравитация, М.: Едиториал УРСС, 2004, ISBN 5-354-00538-8
3. 10th International conference on General Relativity and Gravitation: Contribut. pap. — Padova, 1983. — Vol. 2, 566 p.
4. Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Современные теоретические и экспериментальные проблемы теории относительности и гравитации». — М.: МГПИ, 1984. — 308 с.
5. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика. Книга 1. Механика. — М.: Наука, 1994. — 138 с.
6. Спасский Б. И. История физики. — Т. 1. — С. 140-141.
7. Ход их рассуждений легко восстановить, см. Тюлина И. А., указ. статья, стр. 185. Как показал Гюйгенс, при круговом движении центростремительная сила F∼{\displaystyle F\sim } (пропорциональна) v2R{\displaystyle v^{2} \over R}, где v{\displaystyle v} — скорость тела, R{\displaystyle R} — радиус орбиты. Но v∼RT{\displaystyle v\sim {\frac {R}{T}}}, где T{\displaystyle T} — период обращения, то есть v2∼R2T2{\displaystyle v^{2}\sim {\frac {R^{2}}{T^{2}}}}. Согласно 3-му закону Кеплера, T2∼R3{\displaystyle T^{2}\sim R^{3}}, поэтому v2∼1R{\displaystyle v^{2}\sim {\frac {1}{R}}}, откуда окончательно имеем: F∼1R2{\displaystyle F\sim {\frac {1}{R^{2}}}}.
8. , с. 25..
9. , с. 27..
10. , с. 27—29..
11. Гинзбург В. Л. Гелиоцентрическая система и общая теория относительности (от Коперника до Эйнштейна) // Эйнштейновский сборник. — М.: Наука, 1973. — С. 63..
12. В. Паули Теория относительности, ОГИЗ, 1947
13. Фриш Д., Торндайк А. Элементарные частицы. — М.: Атомиздат, 1966. — С. 98.
14. Окунь Л. Б. Элементарное введение в физику элементарных частиц. — М.: Физматлит, 2009. — С. 105. — ISBN 978-5-9221-1070-9

Природа силы всемирного тяготения

Если важная роль гравитации в работе Вселенной понятна и неоспорима, то дать чёткий ответ на вопрос, откуда эта сила появляется, гораздо сложнее. В первой половине XX века Альберт Эйнштейн предложил специальную и общую теории относительности, в которых раскрыл своё видение природы всемирного тяготения. Согласно учёному, пространство и время представляют собой пространственно-временной континуум – четырёхмерное пространство, одно из измерений которого – время. Но так как люди воспринимают окружающее их пространство и течение времени в отдельности друг от друга, то они видят лишь проекцию континуума. Эйнштейн предположил, что гравитация возникает вследствие того, что тела, обладающие массой, вызывают деформацию пространства при проецировании на него четырёхмерного континуума.

деформация пространства телом большой массы

Более понятной идея учёного будет выглядеть, если проиллюстрировать её с помощью двух шаров разной массы и обычного листа бумаги. Допустим, что лист держат за края в горизонтальном положении, а в его центр помещают один из шаров, более тяжёлый. Естественно, бумага прогнётся. Покатив по прямой линии лёгкий шарик, наблюдатель обнаружит, что его траектория является дугообразной, стремящейся к первому, более тяжёлому шару. Причём, с позиции шара меньшей массы, его движение продолжает быть прямолинейным. В этой иллюстрации и заключено упрощённое видение возникновения гравитации как явления.

Комментарии

Гравитон

Если вы еще не устали от потока информации, двигаемся дальше. Мы уже выяснили, что гравитационное взаимодействие определенно есть. Тогда оно должно переноситься какой-либо частицей, логично ведь? Главным кандидатом на эту роль является гравитон – гипотетическая частица, существование которой до сих пор не доказано. Она еще даже официально не существует, а уже породила множество споров в научном сообществе. Некоторые говорят о том, что черные дыры тоже должны излучали бы гравитоны, если бы те существовали, а это противоречит ОТО.

Были предприняты неоднократные попытки расширить стандартную модель, но все они разбились о высоченные энергии. В решении этой задачи могут помочь теории квантовой гравитации, об одной из которых я уже рассказывал. Они говорят о том, гравитоны – одно из состояний струн, а не точечные частицы. Как оно есть на самом деле, никто пока сказать не может, так как никто до сих пор не обнаружил те самые гравитоны из-за их чрезвычайно низкого гравитационного влияния.

Какие бывают гартеры

Эксклюзивный предмет мужского и женского гардероба выпускается в нескольких вариациях. Его можно
классифицировать по типу конструкции и по материалам, из которых он сшит. Бывают из:

• экокожи;
• мягкой натуральной кожи;
• текстиля.

Наиболее популярная разновидность портупеи – кожаная. Она придает дерзкий образ. Реже можно
встретить изделия, выполненные из пряжи и латекса.

Конструктивно гартеры могут располагаться на бедрах или голенях. Существуют модели без декора, а есть с
обилием украшений: пайетки, заклепки, кольца, стразы, эмблемы. Это еще не весь список декоративных
элементов, которые применяются для декорирования. Этот пикантный атрибут можно разделить на два вида
– женский и мужской.

Особую роль гартеры играют в создании смелого, дерзкого и невероятно сексуального образа. Часто они
сочетаются с другими деталями – чокерами, браслетами, плетеными ремнями. Таинственно и
привлекательно смотрится сочетание латексного нижнего белья с портупеей. Изделие же на мужских голенях
подчеркивает силу воли, железных характер и мужественность, делая своего обладателя в женских глазах
сексуальным и брутальным.

С креплением на поясе

Вы можете надеть портупею на область поясницы и бедра. Это выглядит утонченно, выразительно, хорошо
подчеркивает линии тела, выделяя сильные стороны, визуально удлиняя ножки. Чаще всего используются для
ежедневной носки в молодежном и стиле кэжуал. Располагаются сверху леггинсов, джинсов и не сильно
строгих брюк.

Портупея для талии

Охватывает тазобедренную часть тела и низ живота. В основном служит для создания откровенного образа и
мало пригодна для повседневного ношения. Особо интересно смотрится в тандеме с утонченным нижнем
бельем.

С креплением на икры

Прекрасное дополнение для открытой личности, которая желает выделиться из толпы. Такой простой элемент
притянет взгляды окружающих. Соблазнительные женские ноги смотрятся обворожительно и притягательно.
Изделие такого формата идеально подойдет для каждодневного ношения с платьями средней длины или
юбками.

Для крепления чулок

Необычная интерпретация подвязок, сшитых из натуральной кожи. В тандеме с сексуальным нижнем бельем
гартер выглядит просто непревзойденно. Это практично, так как носочно-чулочная продукция надежно
фиксируется и не сползает во время ходьбы. Можно применять для повседневной носки под различные
наряды.

Сноски

Примечания

1. Вайнберг С. Первые три минуты. — М.: Энергоиздат, 1981. — С. 135.
2. Нарликар Дж. Неистовая вселенная. — М.: Мир, 1985. — С. 25. — Тираж 100 000 экз.
3. Нарликар Дж. Гравитация без формул. — М.: Мир, 1985. — С. 144. — Тираж 50 000 экз.
4. Нарликар Дж. Неистовая вселенная. — М.: Мир, 1985.
   — С. 70. — Тираж 100 000 экз.
5. Нарликар Дж. Гравитация без формул. — М.: Мир, 1985. — С. 87. — Тираж 50 000 экз.
6. См. аналогию между слабым гравитационным полем и электромагнитным полем в статье гравитомагнетизм.
7. Канонической эта теория является в том смысле, что она наиболее хорошо разработана и широко используется в современной небесной механике, астрофизике и космологии, причём количество надёжно установленных противоречащих ей экспериментальных результатов практически равно нулю.
8. Иваненко Д. Д., Пронин П. И., Сарданашвили Г. А. Калибровочная теория гравитации. — М.: Изд. МГУ, 1985.
9. Brans, C. H.; Dicke, R. H. (November 1 1961). «Mach’s Principle and a Relativistic Theory of Gravitation». Physical Review 124 (3): 925—935. DOI:10.1103/PhysRev.124.925. Retrieved on 2006-09-23.
10. С ортодоксальной точки зрения это уравнение представляет собой координатное условие.
11. Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А. К. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. — М.: Оникс, 2007. — С. 948. — ISBN 978-5-488-01248-6 — Тираж 5100 экз.
12. Нарликар Дж. Гравитация без формул. — М.: Мир, 1985. — С. 145. — Тираж 50 000 экз.
13. Вайнберг С. Первые три минуты. — М.: Энергоиздат, 1981. — С. 136.

Особенности расчета класса функциональной пожарной опасности

Класс функциональной пожарной опасности здания определяется многими параметрами. Основные законодательные акты: Федеральный Закон от 22.07.08 №123 и Федеральный Закон от 10.07.12 № 117.

Степень опасности возникновения пожара определяется после выявления преобладающих помещений в здании одного взрывоопасного уровня. Специалисты определяют допустимый общий объем горючих сред, разрешенных к размещению.

Выявляют класс с помощью способа, в котором вероятно определение максимального уровня опасности

Также учитывается возможность поломки некоторого оборудования – все части приспособления помещаются в здании на весь период отключения и фиксируется уровень утечки из трубопровода, подключенного к системе.
Затем разлитый состав испаряется, во внимание также берется свободная площадь объекта исследований.
После рассчитывается избыточное давление. Чтобы определить категорию, применяют формулу

Некоторые категории определяются на основании отдельно взято группы атомов горючей среды, которая находится в здании.

Чтобы выявить категорию опасности возгорания на объекте жилого фонда расчеты проводить не следует.

Присвоенный класс здания определяет, сколько в нем может располагаться входов и выходов, какой должна быть пожарная сигнализация, а также другие подробности, влияющие на безопасное пребывание внутри.

Ограничения

Описание гравитации Ньютоном достаточно точное для многих практических целей и поэтому широко используется. Отклонения от него малы, когда безразмерные величины и обе намного меньше единицы, где — гравитационный потенциал , — скорость исследуемых объектов и — скорость света в вакууме. Например, ньютоновская гравитация дает точное описание системы Земля / Солнце, поскольку
ϕ c 2 {\ displaystyle \ phi / c ^ {2}} ( v c ) 2 {\ displaystyle (v / c) ^ {2}} ϕ {\ displaystyle \ phi} v {\ displaystyle v} c {\ displaystyle c}

ϕ c 2 знак равно грамм M s ты п р о р б я т c 2 ∼ 10 — 8 , ( v E а р т час c ) 2 знак равно ( 2 π р о р б я т ( 1   y р ) c ) 2 ∼ 10 — 8 {\ displaystyle {\ frac {\ phi} {c ^ {2}}} = {\ frac {GM _ {\ mathrm {sun}}} {r _ {\ mathrm {orbit}} c ^ {2}}} \ sim 10 ^ {- 8}, \ quad \ left ({\ frac {v _ {\ mathrm {Earth}}} {c}} \ right) ^ {2} = \ left ({\ frac {2 \ pi r _ {\ mathrm {орбита}}} {(1 \ \ mathrm {yr}) c}} \ right) ^ {2} \ sim 10 ^ {- 8}}

где — радиус орбиты Земли вокруг Солнца.
р орбита {\ displaystyle r _ {\ text {орбита}}}

В ситуациях, когда любой безразмерный параметр велик,
для описания системы необходимо использовать общую теорию относительности . Общая теория относительности сводится к ньютоновской гравитации в пределе малого потенциала и малых скоростей, поэтому закон тяготения Ньютона часто называют пределом низкой гравитации общей теории относительности.

Наблюдения, противоречащие формуле Ньютона

• Теория Ньютона не полностью объясняет прецессию перигелия орбит планет, особенно Меркурия, которая была обнаружена намного позже жизни Ньютона. Существует расхождение в 43 угловых секунды за столетие между расчетом Ньютона, которое возникает только из-за гравитационного притяжения других планет, и наблюдаемой прецессии, сделанной с помощью современных телескопов в 19 веке.
• Прогнозируемое угловое отклонение световых лучей под действием силы тяжести (рассматриваемое как частицы, движущиеся с ожидаемой скоростью), рассчитанное с помощью теории Ньютона, составляет лишь половину отклонения, наблюдаемого астрономами. Расчеты с использованием общей теории относительности намного лучше согласуются с астрономическими наблюдениями.
• В спиральных галактиках вращение звезд вокруг их центров, по-видимому, сильно противоречит закону всемирного тяготения Ньютона и общей теории относительности. Однако астрофизики объясняют это заметное явление, предполагая наличие большого количества темной материи .

Решение Эйнштейна

Часть серии по
Пространство-время
Специальная теория относительности Общая теория относительности
Концепции пространства-времени Пространственно-временное многообразие Принцип эквивалентности Преобразования Лоренца Пространство Минковского
Общая теория относительности Введение в общую теорию относительности Математика общей теории относительности Уравнения поля Эйнштейна
Классическая гравитация Введение в гравитацию Закон всемирного тяготения Ньютона
Соответствующая математика Четыре вектора Выводы теории относительности Диаграммы пространства-времени Дифференциальная геометрия Искривленное пространство-время Математика общей теории относительности Топология пространства-времени

Первые два конфликта с наблюдениями выше были объяснены общей теорией относительности Эйнштейна , в которой гравитация является проявлением искривленного пространства-времени, а не вызвана силой, распространяющейся между телами. В теории Эйнштейна энергия и импульс искажают пространство-время в непосредственной близости от них, а другие частицы движутся по траекториям, определяемым геометрией пространства-времени. Это позволило описать движение света и массы, которое согласуется со всеми доступными наблюдениями. В ОТО сила гравитации является фиктивной силой , в результате кривизны пространства — времени , так как гравитационное ускорение тела в свободном падении происходит из — за его мировая линию будучи геодезической из пространства — времени .

Подробно о том, что собою представляет керамбит

Что же упало на голову Ньютона?

О природе силы, которая притягивает предметы к земле, люди задумывались во все времена, но приоткрыть завесу тайны удалось только в XVII столетии Исааку Ньютону. Основу для его прорыва заложили труды Кеплера и Галилея – блестящих ученых, изучавших движения небесных тел.

Разработка теории гравитации заняла у великого Ньютона двадцать лет жизни. Рассказы о яблоках — не более чем красивая легенда

Вопреки распространенной легенде о голове и яблоке, Ньютон шел к пониманию природы гравитации более двадцати лет. Его закон гравитации – одно из самых значимых научных открытий всех времен и народов. Он универсален и позволяет вычислять траектории небесных тел и точно описывает поведение предметов, окружающих нас. Классическая теория тяготения заложила основы небесной механики. Три закона Ньютона дали ученым возможность открывать новые планеты буквально «на кончике пера», в конце концов благодаря им человек смог преодолеть земную гравитацию и совершить полет в космос. Они подвели строгую научную базу под философскую концепцию о материальном единстве мироздания, в котором все природные явления взаимосвязаны и управляются общими физическими правилами.

Ньютон не просто опубликовал формулу, позволяющую высчитать, чему равна сила, притягивающая тела друг к другу, он создал целостную модель, в которую также вошел математический анализ. Данные теоретические выводы были неоднократно подтверждены на практике, в том числе и с помощью самых современных методов.

В ньютоновской теории любой материальный объект порождает поле притяжения, которое называется гравитационным. Причем сила пропорциональна массе обоих тел и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

F = (G m1 m2)/r2

В повседневной жизни и в прикладных дисциплинах о силе, с которой земля притягивает тело, говорят как о его весе. Притяжение между двумя любыми материальными объектами во Вселенной – вот что такое гравитация простыми словами.

Сила притяжения – самое слабое из четырех фундаментальных взаимодействий физики, но благодаря своим особенностям она способна регулировать движение звездных систем и галактик:

• Притяжение работает на любых расстояниях, в этом главное отличие силы тяжести от сильного и слабого ядерного взаимодействия. С увеличением расстояния его действие уменьшается, но оно никогда не становится равным нулю, поэтому можно сказать, что взаимное влияние оказывают даже два атома, находящиеся на разных концах галактики. Просто оно очень мало;
• Гравитация универсальна. Поле притяжения присуще любому материальному телу. Ученые пока не обнаружили на нашей планете или в космосе объект, который бы не участвовал во взаимодействии данного типа, поэтому роль гравитации в жизни Вселенной огромна. Этим тяготение отличается от электромагнитного взаимодействия, влияние которого на космические процессы минимально, поскольку в природе большинство тел электрически нейтральны. Гравитационные силы нельзя ограничить или экранировать;
• Тяготение действует не только на материю, но и на энергию. Для него не имеет никакого значения химический состав объектов, играет роль только их масса.

Сила гравитации определяет движение Луны вокруг Земли, что вызывает чередование приливов и отливов в Мировом океане

Несмотря на огромное значение для дальнейшего развития науки, ньютоновские законы имели целый ряд слабых мест, не дававших покоя исследователям. Было непонятно, как действует гравитация через абсолютно пустое пространство на огромные расстояния, причем с непостижимой скоростью. Кроме того, постепенно стали накапливаться данные, которые противоречили законам Ньютона: например, гравитационный парадокс или смещение перигелия Меркурия. Стало очевидным, что теория всемирного тяготения требует доработки. Эта честь выпала на долю гениального немецкого физика Альберта Эйнштейна.

Свойства ньютоновского тяготения

См. также: Гравитация и Гравитационное поле

В ньютоновской теории каждое массивное тело порождает силовое поле притяжения к этому телу, называемое гравитационным полем. Это поле потенциально.

Гравитационное взаимодействие в теории Ньютона распространяется мгновенно, так как сила тяготения зависит только от взаимного расположения притягивающихся тел в данный момент времени. Также для ньютоновских гравитационных сил справедлив принцип суперпозиции: сила тяготения, действующая на частицу со стороны нескольких других частиц, равна векторной сумме сил притяжения со стороны каждой частицы. Сила тяготения сообщает всем телам одинаковое ускорение, независимо от массы, химического состава и других свойств тел (принцип эквивалентности).

В случае, если поле создаётся расположенной в начале координат точечной массой M{\displaystyle M}, функция гравитационного потенциала определяется формулой:

φ(r→)=−GMr{\displaystyle \varphi ({\vec {r}})=-G{\frac {M}{r}}},

при этом потенциал на бесконечности принят равным нулю.

В общем случае, когда плотность вещества ρ{\displaystyle \rho } распределена произвольно, φ{\displaystyle \varphi } удовлетворяет уравнению Пуассона:

Δφ(r→)=−4πGρ(r→){\displaystyle \Delta \varphi ({\vec {r}})=-4\pi G\rho ({\vec {r}})}.

Решение данного уравнения записывается в виде:

φ(r→)=−G∫V′ρ(r→′)dV′|r→−r→′|+C{\displaystyle \varphi ({\vec {r}})=-G\int _{V^{\prime }}{\frac {\rho ({\vec {r}}^{\prime })dV^{\prime }}{|{\vec {r}}-{\vec {r}}^{\prime }|}}+C}.

Здесь r→{\displaystyle {\vec {r}}} — радиус-вектор точки, в которой определяется потенциал, r→′{\displaystyle {\vec {r}}^{\prime }} — радиус-вектор элемента объёма dV′{\displaystyle dV^{\prime }} c плотностью вещества ρ(r→′){\displaystyle \rho ({\vec {r}}^{\prime })}, а интегрирование охватывает все такие элементы; C{\displaystyle C} — произвольная постоянная.

Сила притяжения, действующая в гравитационном поле на материальную точку с массой m{\displaystyle m}, связана с потенциалом формулой:

F→(r→)=−m∇φ(r→){\displaystyle {\vec {F}}({\vec {r}})=-m\nabla \varphi ({\vec {r}})}.

Если поле создаётся точечной массой M{\displaystyle M}, расположенной в начале координат, то на точку массой m{\displaystyle m} действует сила

F→(r→)=−GmMr3⋅r→{\displaystyle {\vec {F}}({\vec {r}})=-G{\frac {mM}{r^{3}}}\cdot {\vec {r}}}.

Величина этой силы зависит только от расстояния r{\displaystyle r} между массами, но не от направления радиус-вектора r→{\displaystyle {\vec {r}}} (см. формулу в преамбуле).

Сферически симметричное тело создаёт за своими пределами такое же поле, как материальная точка той же массы, расположенная в центре тела.

Траектория материальной точки в гравитационном поле, создаваемом много большей по массе материальной точкой, подчиняется законам Кеплера. В частности, планеты и кометы в Солнечной системе движутся по эллипсам или гиперболам. Влияние других планет, искажающее эту картину, можно учесть с помощью теории возмущений.

Сила: что это за величина

В повседневной жизни мы часто встречаем, как любое тело деформируется (меняет форму или размер), ускоряется или тормозит, падает. В общем, чего только с разными телами в реальной жизни не происходит. Причиной любого действия или взаимодействия является сила.

Сила — это физическая векторная величина, которую воздействует на данное тело со стороны других тел.

Она измеряется в Ньютонах — это единица измерения названа в честь Исаака Ньютона.

Сила — величина векторная. Это значит, что, помимо модуля, у нее есть направление. От того, куда направлена сила, зависит результат.

Вот стоите вы на лонгборде: можете оттолкнуться вправо, а можете влево — в зависимости от того, в какую сторону оттолкнетесь, результат будет разный. В данном случае результат выражается в направлении движения.

Гравитационные волны

На этом можно было бы и закончить, но говорю же, понятие очень обширное, поэтому заварите кофейку, мне еще есть, что вам рассказать. Гравитационные волны излучаются массой, а после существуют сами по себе. Это определенные изменения гравитационного поля.

Чтобы представить, что это такое, достаточно представить, что водная гладь – это пространство-время, а камень – это, допустим, Земля. Бросьте камень на воду – от него пойдет рябь ровными кругами во все стороны. Поместите Землю в космос, она начнет излучать гравитационные волны. Надеюсь, понятно.

Их обнаружили относительно недавно – в 2015 году – благодаря изучению слияния двух черных дыр, из которых образовалась одна более массивная. В этом процессе и «заметили» исходящие от них гравитационные волны.

Черные дыры как гравитационные волны

Новая ситуация в мире после Второй мировой войны. Распад антигитлеровской коалиции

История и причины возникновения Formula 4

Категория сформирована для заполнения места между F3 и картингом. По классификации FIA различают две категории: открытая и спецификационная. В первом виде гонщик свободно выбирает шасси и агрегаты, второй тип регламентирует конкретного поставщика компонентов машины. В этом смысле категории от высшего уровня до F4 – открытые (Формула-БМВ, например, больше подходит под разряд контролируемых корпорацией BMW AG)

F4 ориентирована на молодых гонщиков, о ней впервые заявили в 2013 году как о промежуточном звене между спортивными соревнованиями на картах и формульными гонками.

В FIA организовали комиссию, задачей которой было поддержание интереса к чемпионатам Формулы-3, спад популярности которой произошел из-за возросших расходов на категорию. Президентом этой комиссии стал Герхард Бергер — гонщик F1.

Регламенты и правила формульных гонок оговаривают техническую оснащенность машин и расходы на сезон. Поскольку стоимость категории F1 достаточно высока, отдельные категории объединенные под «Формулой-4» стали отличной альтернативой дорогим версиям. Официальное решение ФИА по созданию новой категории в марте 2013 года одобрил Всемирный совет по авто- мотоспорту.

Стать стукачом или «придурком»