Ձգողական ուժերը ուժերի չորս հիմնական տեսակներից մեկն են, որոնք դրսևորվում են իրենց ողջ բազմազանությամբ տարբեր մարմինների միջև ինչպես Երկրի վրա, այնպես էլ նրա սահմաններից դուրս: Նրանցից բացի առանձնանում են նաև էլեկտրամագնիսական, թույլ և միջուկային (ուժեղ)։ Հավանաբար, հենց նրանց գոյությունն է առաջին հերթին գիտակցել մարդկությունը։ Երկրից ձգող ուժը հայտնի է եղել հին ժամանակներից։ Այնուամենայնիվ, ամբողջ դարեր են անցել, մինչև մարդը կռահեց, որ նման փոխազդեցություն տեղի է ունենում ոչ միայն Երկրի և ցանկացած մարմնի, այլև տարբեր առարկաների միջև: Առաջինը, ով հասկացավ, թե ինչպես են աշխատում գրավիտացիոն ուժերը, անգլիացի ֆիզիկոս Ի. Նյուտոնն էր: Հենց նա է եզրակացրել համընդհանուր ձգողության մասին այժմ հայտնի օրենքը:
Ձգողական ուժի բանաձև
Նյուտոնը որոշել է վերլուծել այն օրենքները, որոնցով մոլորակները շարժվում են համակարգում։ Արդյունքում նա եկել է այն եզրակացության, որ երկնայինի պտույտըԱրեգակի շուրջ մարմինները հնարավոր են միայն այն դեպքում, եթե գրավիտացիոն ուժերը գործեն նրա և մոլորակների միջև: Գիտակցելով, որ երկնային մարմինները տարբերվում են այլ մարմիններից միայն իրենց չափսերով և զանգվածով, գիտնականը հանգեց հետևյալ բանաձևին՝
F=f x (m1 x m2) / r2, որտեղ:
- m1, m2-ը երկու մարմնի զանգվածներն են;
- r – նրանց միջև հեռավորությունը ուղիղ գծով;
- f-ը գրավիտացիոն հաստատունն է, որի արժեքը 6,668 x 10-8 սմ3/g x վրկ սմ3/g x վրկ 2.
Այսպիսով, կարելի է պնդել, որ ցանկացած երկու առարկա ձգվում են միմյանց: Գրավիտացիոն ուժի աշխատանքը իր մեծությամբ ուղիղ համեմատական է այս մարմինների զանգվածներին և հակադարձ համեմատական է նրանց միջև եղած հեռավորությանը քառակուսի։
Բանաձևի կիրառման առանձնահատկությունները
Առաջին հայացքից թվում է, որ ներգրավման օրենքի մաթեմատիկական նկարագրությունն օգտագործելը բավականին պարզ է։ Սակայն, եթե մտածեք դրա մասին, ապա այս բանաձեւը իմաստ ունի միայն երկու զանգվածների համար, որոնց չափերը աննշան են՝ համեմատած նրանց միջեւ եղած հեռավորության հետ։ Եվ այնքան, որ դրանք կարելի է վերցնել երկու միավորով։ Բայց ի՞նչ կարելի է ասել, երբ հեռավորությունը համեմատելի է մարմինների չափերի հետ, և նրանք իրենք ունեն անկանոն ձև: Բաժանե՞լ դրանք մասերի, որոշել նրանց միջև ձգողականության ուժերը և հաշվել արդյունքը: Եթե այո, ապա քանի՞ միավոր պետք է հաշվի առնել հաշվարկի համար: Ինչպես տեսնում եք, դա այնքան էլ պարզ չէ:
Եվ եթե հաշվի առնենք (մաթեմատիկայի տեսակետից), որ կետը.չափեր չունի, ուրեմն այս իրավիճակը լրիվ անհույս է թվում։ Բարեբախտաբար, գիտնականները այս դեպքում հաշվարկներ անելու միջոց են գտել։ Նրանք օգտագործում են ինտեգրալ և դիֆերենցիալ հաշվարկի ապարատ։ Մեթոդի էությունն այն է, որ առարկան բաժանված է անսահման թվով փոքր խորանարդիկների, որոնց զանգվածները կենտրոնացած են իրենց կենտրոններում։ Այնուհետև կազմվում է արդյունքի ուժը գտնելու բանաձև և կիրառվում է սահմանային անցում, որի միջոցով յուրաքանչյուր բաղադրիչ տարրի ծավալը կրճատվում է մինչև մի կետ (զրոյի), և այդպիսի տարրերի թիվը ձգտում է անսահմանության։ Այս տեխնիկայի շնորհիվ ստացվեցին մի քանի կարևոր եզրակացություններ։
- Եթե մարմինը գնդիկ է (գունդ), որի խտությունը միատեսակ է, ապա այն դեպի իրեն է ձգում ցանկացած այլ առարկա, կարծես իր ողջ զանգվածը կենտրոնացած է իր կենտրոնում։ Հետևաբար, որոշ սխալներով այս եզրակացությունը կարող է կիրառվել նաև մոլորակների վրա։
- Երբ օբյեկտի խտությունը բնութագրվում է կենտրոնական գնդաձև համաչափությամբ, այն փոխազդում է այլ առարկաների հետ այնպես, կարծես նրա ամբողջ զանգվածը գտնվում է համաչափության կետում: Այսպիսով, եթե վերցնենք սնամեջ գնդակ (օրինակ՝ ֆուտբոլի գնդակ) կամ մի քանի գնդակներ՝ բույն դրված միմյանց մեջ (ինչպես մատրյոշկա տիկնիկները), ապա դրանք կձգվեն մյուս մարմիններին այնպես, ինչպես կաներ նյութական կետը՝ ունենալով իրենց ընդհանուր զանգվածը։ և գտնվում է կենտրոնում։
