Ֆիզիկայի դպրոցական դասընթացն ուսումնասիրելիս մեխանիկայի բաժնում կարևոր թեմա է համարվում համընդհանուր ձգողության օրենքը: Այս հոդվածում մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք, թե ինչ է դա, և ինչ մաթեմատիկական բանաձևով է նկարագրված, ինչպես նաև կբերենք ձգողության ուժի օրինակներ մարդկային առօրյա կյանքում և տիեզերական մասշտաբով:
Ով է հայտնաբերել ձգողության օրենքը
Նախքան ձգողականության ուժի օրինակներ բերելը, եկեք համառոտ նկարագրենք, թե ում է վերագրվում այն հայտնաբերելը։
Հին ժամանակներից մարդիկ դիտել են աստղերն ու մոլորակները և գիտեին, որ դրանք շարժվում են որոշակի հետագծերով: Բացի այդ, ցանկացած մարդ, ով հատուկ գիտելիքներ չուներ, հասկանում էր, որ ինչքան էլ հեռու ու բարձր է նետել քարը կամ այլ առարկան, այն միշտ ընկնում է գետնին։ Բայց մարդկանցից ոչ ոք նույնիսկ չէր կռահել, որ Երկրի և երկնային մարմինների վրա տեղի ունեցող գործընթացները վերահսկվում են նույն բնական օրենքով։
1687 թվականին սըր Իսահակ Նյուտոնը հրատարակեց գիտական աշխատություն, որտեղ նա առաջին անգամ ուրվագծեց մաթեմատիկականհամընդհանուր ձգողության օրենքի ձևակերպում. Իհարկե, Նյուտոնն ինքնուրույն չի եկել այս ձևակերպմանը, որը նա անձամբ ճանաչել է։ Նա օգտագործեց իր ժամանակակիցների որոշ գաղափարներ (օրինակ՝ հակադարձ համեմատականի առկայությունը մարմինների միջև ձգողական ուժի հեռավորության քառակուսին), ինչպես նաև մոլորակների հետագծերի վրա կուտակված փորձարարական փորձը (Կեպլերի երեքը. օրենքներ): Նյուտոնի հանճարն իրեն դրսևորեց նրանով, որ ողջ առկա փորձը վերլուծելուց հետո գիտնականը կարողացավ այն ձևակերպել համահունչ և գործնականում կիրառելի տեսության տեսքով։
Ձգողականության բանաձև
Համընդհանուր ձգողության օրենքը կարելի է հակիրճ ձևակերպել հետևյալ կերպ. Տիեզերքի բոլոր մարմինների միջև կա գրավիչ ուժ, որը հակադարձ համեմատական է նրանց զանգվածի կենտրոնների միջև հեռավորության քառակուսուն և ուղիղ համեմատական է արտադրյալին: բուն մարմինների զանգվածներից։ m1 և m2 զանգված ունեցող երկու մարմինների համար, որոնք գտնվում են միմյանցից r հեռավորության վրա, ուսումնասիրվող օրենքը կգրվի հետևյալ կերպ.
F=Gm1m2/r2.
/r2.
Այստեղ G-ն ձգողականության հաստատունն է:
Ձգողական ուժը կարելի է հաշվարկել այս բանաձևի միջոցով բոլոր դեպքերում, եթե մարմինների միջև եղած հեռավորությունները բավականաչափ մեծ են՝ համեմատած դրանց չափերի։ Հակառակ դեպքում, և նաև տիեզերական զանգվածային օբյեկտների (նեյտրոնային աստղեր, սև խոռոչներ) մոտ ուժեղ ձգողության պայմաններում պետք է օգտագործել Էյնշտեյնի մշակած հարաբերականության տեսությունը։ Վերջինս գրավիտացիան համարում է տարածություն-ժամանակի աղավաղման արդյունք։ Նյուտոնի դասական օրենքումգրավիտացիան մարմինների փոխազդեցության արդյունք է որոշ էներգետիկ դաշտերի հետ, օրինակ՝ էլեկտրական կամ մագնիսական դաշտերի հետ:
Ձգողականության դրսևորումը. օրինակներ առօրյա կյանքից
Նախ, որպես այդպիսի օրինակ կարող ենք անվանել որոշակի բարձրությունից ընկնող ցանկացած մարմին: Օրինակ՝ տերևը կամ ծառից հայտնի խնձորը, քարը թափվում է, անձրևի կաթիլները, լեռների սողանքները և սողանքները։ Այս բոլոր դեպքերում մարմինները ձգտում են դեպի մեր մոլորակի կենտրոնը։
Երկրորդ, երբ ուսուցիչը ուսանողներին խնդրում է «բերել ձգողականության օրինակներ», նրանք պետք է նաև հիշեն, որ բոլոր մարմիններն ունեն քաշ: Երբ հեռախոսը դրված է սեղանին կամ երբ մարդուն կշռում են կշեռքի վրա, այս դեպքերում մարմինը սեղմում է հենարանը։ Մարմնի քաշը ձգողության ուժի դրսևորման վառ օրինակ է, որը հենարանի ռեակցիայի հետ միասին կազմում է միմյանց հավասարակշռող ուժեր։
Եթե նախորդ պարբերության բանաձևն օգտագործվում է երկրային պայմանների համար (փոխարինեք մոլորակի զանգվածը և դրա շառավիղը), ապա կարելի է ստանալ հետևյալ արտահայտությունը՝
F=mg
Հենց դա օգտագործվում է ձգողականության հետ խնդիրներ լուծելու համար։ Այստեղ g-ն ազատ անկման ժամանակ բոլոր մարմիններին տրված արագացումն է՝ անկախ նրանց զանգվածից։ Եթե չլիներ օդի դիմադրությունը, ապա ծանր քարը և թեթև փետուրը միաժամանակ կիջնեին նույն բարձրությունից։
Ձգողականությունը տիեզերքում
Բոլորը գիտեն, որ Երկիրը մյուս մոլորակների հետ միասին պտտվում է Արեգակի շուրջը։ Իր հերթին, Արևը, լինելով ներսԾիր Կաթինի պարուրաձև գալակտիկայի թեւերից մեկը հարյուրավոր միլիոնավոր աստղերի հետ միասին պտտվում է իր կենտրոնի շուրջ: Գալակտիկաներն իրենք նույնպես մոտենում են միմյանց այսպես կոչված տեղական կլաստերներով։ Եթե մենք հետ գնանք սանդղակի վրա, ապա պետք է հիշենք արբանյակները, որոնք պտտվում են իրենց մոլորակների շուրջը, աստերոիդները, որոնք ընկնում են այս մոլորակների վրա կամ թռչում: Այս բոլոր դեպքերը կարելի է հիշել, եթե ուսուցիչը հարցնի ուսանողներին. «Բերե՛ք ձգողականության ուժի օրինակներ»:
Նշենք, որ վերջին տասնամյակների ընթացքում կասկածի տակ է դրվել տիեզերական մասշտաբով հիմնական ուժի հարցը: Տեղական տարածության մեջ դա, անկասկած, ձգողության ուժն է: Այնուամենայնիվ, հարցը գալակտիկայի մակարդակում դիտարկելով, մեկ այլ, դեռևս անհայտ ուժ, որը կապված է մութ նյութի հետ, գործում է: Վերջինս դրսևորվում է որպես հակագրավիտացիա։
