Спадило.ру

Что такое всемирное тяготение

Земля — это большой магнит, который притягивает к себе всё, что находится рядом: и карандаш, случайно выскользнувший из пальцев рук, и астероид, пролетающий мимо. С начала развития науки учёные давали своё видение и определение явлению всемирного тяготения, но только в 1687 году в фундаментальной работе Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии» было доказано его существование и воздействие на окружающие объекты.

математические начала натуральной философии

Интересный факт. Одно из первых изданий книги «Principia Mathematica» было продано на аукционных торгах за 3,7 миллиона долларов.

Основываясь на известные к тому времени эмпирические соотношения Иоганна Кеплера, описывающие гелиоцентрическую картину мира, Ньютон определил закон, согласно которому все тела притягиваются друг к другу.

гелиоцентрическая система мира

Причём сила взаимодействия растёт с увеличением массы и в то же время связана с расстоянием между объектами обратной квадратичной зависимостью, т.е.:

F = G∙(m₁∙m₂/ r2)

Несмотря на то, что объектами относительно небольшой массы данное явление практически не воспринимается, именно гравитация управляет движением астрономических тел, а формулировка закона позволяет объяснить, почему планеты движутся вокруг Солнца, а Луна – вокруг Земли.

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.

Подробно о том, что собою представляет керамбит

Как найти гравитационную постоянную – история открытия

Коэффициент G – универсальная константа, измерение которой осуществляется экспериментальным путём. Доподлинно неизвестно, кто открыл значение гравитационной постоянной, первое употребление в «Трактате по механике» Пуассона датируется 1811 годом.

Работы Ньютона

При публикации закона тяготения в трактате Ньютона отсутствовало явное обозначение константы, характеризующее гравитацию и её действие. Коэффициент не появлялся в работах по физике вплоть до конца восемнадцатого века, его точное значение не было вычислено.

Исаак Ньютон

Вместо известной сегодня постоянной присутствовал гравитационный параметр:

M – масса объекта, причём, масса планеты или звезды, так как гравитационный параметр нашёл широкое распространение в астрофизике.

Сегодня для объектов Солнечной системы значение параметра рассчитано точнее, чем гравитационная постоянная G и масса по отдельности, так как она не требует серьёзных экспериментов, вычисляется на основании астрономических наблюдений.

Например:

• для Земли ;
• Луны ;
• Солнца .

Подробнее о использовании закона всемирного тяготения в астрономии вы можете прочитать в нашей статье.

Как была экспериментально определена гравитационная постоянная – эксперимент Кавендиша

Естествоиспытатель Джон Митчел придумал эксперимент для определения массы Земли при помощи крутильных весов, однако не реализовал его. После его смерти идея опыта и аппаратура перешли к английскому физику и химику Генри Кавендишу, который, усовершенствовав прибор, провёл ряд экспериментов и осуществил задумку своего предшественника.

крутильные весы Кавендиша

Главенствующая роль в опытах отводилась установке. На метровой нити из меди подвешивалось коромысло длиной 1,8 метра, на его концах устанавливалась пара свинцовых шариков диаметром 5 сантиметров, массой 775 грамм. Чуть выше крепилась поворотная ферма, причём тщательно соблюдалось требование совпадения оси вращения фермы с медной нитью. На концах поворотной штанги находилось по одному большому свинцовому шару диаметром 20 сантиметров, массой 49,5 килограмм. Чтобы избежать влияния конвекционных воздушных потоков, вся установка накрывалась плотным деревянным кожухом. Вследствие взаимодействия лёгкие шарики притягивались к тяжёлым, закручивая нить и отклоняя коромысло. Угол отклонения фиксировался двумя телескопами, а сила упругости нити приравнивалась гравитационному взаимодействию шаров.

Величина определённой силы притяжения составляла 0,17 микроньютона. Если сравнивать это значение с весом маленького шара, то оно меньше последнего примерно в 45 миллионов раз.

В результате своего эксперимента Генри Кавендиш рассчитал среднюю плотность Земли, причём его эксперимент был точным – погрешность измеренного значения в сравнении с современным значением составляет всего 0,7%. Именно Кавендишу приписывают открытие значения гравитационной постоянной, однако он никогда не задавался подобной целью при проведении своих опытов. Очевидно, величина константы определена на основании результатов его эксперимента, но кто сделал это первым, неизвестно.

Генри Кавендиш

Измерение гравитационной постоянной

Значение константы, полученное по измеренной Кавендишем плотности, по разным источникам разнится. Британская энциклопедия называет число, равное

Коэффициент пропорциональности определяли после Генри Кавендиша, причём зачастую его установку модернизировали новыми материалами. Например, в 1872 году Корню и Байль для измерения гравитационной постоянной использовали платиновые маленькие шарики и стеклянные, наполненные ртутью, большие. Результаты опыта показали значение

-3

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.

Ход занятия:

Iчасть: Вводная (информационно-познавательная)

Воспитатель: ребята, я вас всех рада видеть. Теперь давайте поздороваемся друг с другом.

Приветствие сопровождается движениями,дети сидят на ковре в кругу:

Здравствуй, Небо! Руки поднять вверх

Здравствуй, Солнце! Руками над головой описать большой круг

Здравствуй, Земля! Плавно опустить руки на ковер

Здравствуй, планета Земля! Описать большой круг над головой

Здравствуй, наша большая семья!

Все ребята берутся за руки и поднимают их вверх.

— А сейчас я вам расскажу одну интересную историю. Наша красавица планета Земля родилась много миллионов лет назад. Сначала она представляла собой кипящую смесь из камней и газа. В течении многих лет Земля остывала и остывала. Шли проливные дожди, которые тоже остужали жар Земли. Так образовались моря. В те далёкие времена никто из живых существ ещё не населял Землю. Постепенно климат на Земле становился теплее, и тогда стали появляться живые организмы. Земля представляет собой твёрдый огромный ар, который вращается в космическом пространстве. Для того, что бы мы тоже могли увидеть нашу Землю со стороны, ученые создали маленькую модель нашей планеты. Угадайте, как она называется? (глобус)

— Всё верно. Глобус, как мы с вами узнали ещё на первом занятии, это модель нашего мира в маленькой форме.

-Как вы видите, Земля имеет форму круга. Но почему тогда все реки и моря не выливаются? Что держит их на поверхности и заставляет течь? Есть видимо какая-то невидимая сила, которая притягивает их.

Она держит и нас с вами тоже. Попытайтесь прыгнуть и зависнуть в воздухе. Человек не может летать. Он всё равно притягивается к земле.

А притягивает ли эта сила предметы? Подкиньте любой предмет?

Что случилось? Они упали обратно на пол. А если взять самый лёгкий предмет, например лист бумаги или пёрышко, попробуйте подкинуть пёрышко? Оно всё равно плавно опускается вниз.

Сила, которая притягивает к Земле как тяжёлые, так и лёгкие предметы, называется силой тяготения.

Что бы могло случиться, если бы не было силы тяготения? (ответы детей)

Как вы думаете, почему каждая планета движется только по своей орбите и не перемещается на другие? (Ответы детей.)

Эта сила держит все планеты строго на своей орбите, и вращаются они вокруг солнца.

Физминутка:

Поработали, ребятки,

А теперь — все на зарядку!

Мы сейчас все дружно встанем,

Отдохнем: мы на привале.

Влево, вправо повернитесь,

Наклонитесь, поднимитесь.

Руки вверх и руки вбок,

И на месте прыг да скок!

А теперь бежим вприпрыжку,

Молодцы вы, ребятишки!

Замедляем, дети, шаг,

И на месте стой! Вот так!

А теперь мы сядем дружно,

Нам еще работать нужно.

Воспитатель: А сейчас ребята мы с вами узнаем ещё много интересного о силе тяготения. Давайте снова поиграем с вами в исследователей.

IIчасть: Практическая (Опытно-экспериментальная)

Опыт №1 «Сила тяготения»

Перед нами стоят стаканы с песком и водой. Давайте проверим, что притянется к земле быстрее. Вода, песок или они оба быстро достигнут земли. При наклоне стакана влево или вправо вода выливается, а песок высыпается. То же самое происходит с водой и песком, если стакан с содержимым перевернуть вверх дном.

Вывод: все предметы стремятся на землю и жидкости, и твёрдые тела

Опыт №2 «Невесомость»

Ребята космонавты, которые отправляются в долгие космические путешествия, отдаляясь от Земли начинают парить в корабле, на них перестаёт действовать сила притяжения. Это называется состояние невесомости. Давайте подпрыгнем с вами высоко — высоко, и попробуем задержаться в верхней точке. Получилось?

Вывод: сила тяготения действует на планете, и невесомость достигается только в космосе.

Итог занятия (рефлексия)

Отлично ребята, сегодня мы с вами узнали, что Земля – это большой магнит. Она притягивает к себе все предметы и нас самих. А теперь скажите, как называется эта волшебная сила? (ответы детей)

Что нового вы сегодня для себя узнали?

Почему планеты вращаются по своим орбитам и не падают?

Номенклатура

Хочу купить револьвер. Часть 2: Топ-10 лучших револьверов 2020 года

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

Формула силы притяжения между телами в космосе

Закономерность гравитации, которую обнаружил Ньютон, можно представить в виде математической формулы. Вычисления выглядят следующим образом:

\(F=G\times m1\times m2\times r^2\),

где \(m1,m2\) — массы объектов, которые притягиваются друг к другу под действием силы \(F\),

\(r\) – расстояние, на которое удалены тела,

\(G\) — т.н. гравитационная постоянная величина, константа, равная 6,67.

Гравитационное взаимодействие объектов будет слабеть, если тела удаляются друг относительно друга. Сила гравитации пропорциональна величине расстояния в квадрате. При этом для нахождения искомой величины расстояние измеряется от центров тяжести тел, а не от поверхностей.

Сноски

Альтернативные теории всемирного тяготения и причины их создания

В настоящий момент доминирующей концепцией гравитации является ОТО. С ней согласуется весь существующий массив экспериментальных данных и наблюдений. В то же время она имеет большое количество откровенно слабых мест и спорных моментов, поэтому попытки создания новых моделей, объясняющих природу гравитации, не прекращаются.

Все, разработанные к настоящему моменту теории всемирного тяготения можно разбить на несколько основных групп:

• стандартные;
• альтернативные;
• квантовые;
• теории единого поля.

https://youtube.com/watch?v=dNfG7jEEX8M

Попытки создания новой концепции всемирного тяготения предпринимались еще в XIX столетии. Разные авторы включали в нее эфир или корпускулярную теорию света. Но появление ОТО поставило точку на этих изысканиях. После ее публикации цель ученых изменилась — теперь их усилия были направлены на улучшение модели Эйнштейна, включение в нее новых природных явлений: спина частиц, расширения Вселенной и др.

К началу 80-х годов физики экспериментальным путем отвергли все концепции, за исключением тех, которые включали в себя ОТО как неотъемлемую часть. В это время в моду вошли «струнные теории», выглядевшие весьма многообещающе. Но опытного подтверждения эти гипотезы так и не нашли. За последние десятилетия наука достигла значительных высот и накопила огромный массив эмпирических данных. Сегодня попытки создать альтернативные теории гравитации вдохновляются в основном космологическими исследованиями, связанными с такими понятиями, как «темная материя», «инфляция», «темная энергия».

Одной из главных задач современной физики является объединение двух фундаментальных направлений: квантовой теории и ОТО. Ученые стремятся связать притяжение с остальными видами взаимодействий, создав таким образом «теорию всего». Именно этим и занимается квантовая гравитация – раздел физики, который пытается дать квантовое описание гравитационного взаимодействия. Ответвлением данного направления является теория петлевой гравитации.

Несмотря на активные и многолетние усилия, достичь этой цели пока не удается. И дело даже не в сложности этой задачи: просто в основе квантовой теории и ОТО лежат абсолютно разные парадигмы. Квантовая механика работает с физическими системами, действующими на фоне обычного пространства-времени. А в теории относительности само пространство-время — это динамическая составляющая, зависящая от параметров классических систем, находящихся в ней.

Наряду с научными гипотезами всемирного тяготения, существуют и теории, весьма далекие от современной физики. К сожалению, в последние годы подобные «опусы» просто заполонили интернет и полки книжных магазинов. Некоторые авторы таких работ вообще сообщают читателю, что гравитации не существует, а законы Ньютона и Эйнштейна – это выдумки и мистификации.

Примером могут служить труды «ученого» Николая Левашова, утверждающие, что Ньютон не открывал закон всемирного тяготения, а гравитационной силой в Солнечной системе обладают только планеты и наш спутник Луна. Доказательства этот «русский ученый» приводит довольно странные. Одним из них является полет американского зонда NEAR Shoemaker к астероиду Эрос, состоявшийся в 2000 году. Отсутствие притяжения между зондом и небесным телом Левашов считает доказательством ложности трудов Ньютона и заговора физиков, скрывающих от людей правду о гравитации.

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.

Значение притяжения

Значение гравитации основополагающее для существования материальных тел без неё улетела бы атмосфера и гидросфера Земли.

Без неё не мог бы гореть огонь, так как горячий воздух не поднимался бы вверх от Земли, т.е. в противоположном тяготению направлении

Вместо горячего, поднимающегося вверх воздуха, в огонь проникает тяжелый холодный воздух, и что особенно важно, насыщенный кислородом, так что горение (окисление) может продолжаться.
Когда каменщики строят дом то пользуются отвесом. Веревка, на конце которой прикреплен груз, точно указывает направление, потому что благодаря ей все тела на Земле обладают тяжестью.
Эта сила удерживает нас на поверхности Земли, иначе мы улетели бы в космическое пространство, а не стояли бы перпендикулярно к ядру Земли.
Каждая клетка тела  соединяется с другой с помощью слабых сил, а в общем мы притягиваемся к Земле.
Значение гравитации в движении воздуха на Земле

Когда воздух нагревается и поднимается вверх, его место занимает холодный тяжелый воздух. Так возникает ветер.
В поднимающемся воздухе водяные пары конденсируются в капельки и образуют облака. Капельки растут и наконец падают на Землю в виде дождя. Между дождевой каплей и Землей действует сила притяжения.
Природа давно научила растения расти вертикально под влиянием силы земного тяготения. Это свойство растений называется геотропизм.

Человека природа наделила органом, находящимся во внутреннем ухе (улитка), в виде маленьких кристалликов, который помогает нам ходить и стоять вертикально, по направлению силы тяготения.

Разница гравитации и притяжения

Для точности заметим, что между земной гравитацией и земным притяжением существует небольшое различие.

Если бы наша Земля не вращалась, то направления земной гравитации и земного тяготения абсолютно совпадали бы. Но в результате вращения Земли возникает центробежная сила, которая несколько отклоняет направление гравитации. Мы не осознаем это несущественное отклонение.

Катастрофы

Всего было потеряно 27 самолётов типа Ан-8.

Дата	Бортовой номер 8340205	Место катастрофы	Жертвы	Краткое описание
15.10.1959	н.д.	близ Тулы	н.д.	Борт № 8340205 ВВС СССР. Разбился при заходе на посадку близ села Рыдомо. При посадке не вышла одна из опор шасси. АН −8 (зав. № 9340407) 374-го ВТАП, в которой погиб экипаж командира эскадрильи майора Ф. Л. Парфенова (спастись удалось только хвостовому стрелку ефрейтору А. М. Фесюну). Причиной этой трагедии стало самопроизвольное стопорение руля высоты при заходе самолета на посадку в момент выпуска закрылков. Памятник жертвам авиакатастрофы находится на Спасском кладбище г. Тула, ул. Пузакова, рядом с Братской могилой
14.08.1963	н.д.	близ Укурея	н.д.	Борт ВВС СССР. Разбился при заходе на посадку днём в сложных метеоусловиях, по неустановленной схеме снижения. Столкнулся с сопкой.
04.10.1963	н.д.	близ Новгорода	5/6	Борт ВВС СССР. Экипаж выполнял полёт на десантирование с 5 минутным интервалом между самолётами на одной высоте. В результате ошибки догнал и столкнулся с впереди летящим самолётом. Самолёт упал в районе деревни Высокое Чудовского р-на.
13.04.1964	41	близ Кировабада	6/6	Борт ВВС СССР. Разбился при пересечении Главного Кавказского хребта во время ночных полётов в сложных метеоусловиях.
16.09.1964	55517?	Гостомель	7/7	Опытный Ан-8РУ с реактивными ускорителями. Разбился при взлёте в ходе испытаний.
25.01.1965	н.д.	Кировабад	6/6	Борт ВВС СССР. Разбился. При заходе на посадку потеря продольной управляемости при довыпуске закрылков при обледеневшем стабилизаторе.
23.01.1966	н.д.	Аэродром Лахта	25/25	Борт ВВС ВМФ. Разбился при заходе на посадку из-за обледенения.
16.12.1966	22	близ Чирчика	6/7	Борт ВВС СССР. При заходе на посадку ночью в условиях плохой видимости столкнулся с землёй с выпущенными шасси с недолётом до ВПП и загорелся. Самолёт перевозил груз боеприпасов. Выжил бортмеханик, получивший ожоги.
10.10.1975	69316	Свердловск	н.д.	Пожар двигателя при взлёте, потерял управление.
20.01.1976	н.д.	Азербайджан	н.д.	Борт ВВС СССР. Разбился. Пункт вылета — Аджикабул (Кази-Магомед). Пункт назначения — Баку (Насосная). Обрыв части левого закрылка.
30.08.1977	48094	близ Братска	7/7	Отказ авиагоризонтов в ночном полёте, вошёл в пике и разрушился в воздухе.
30.03.1978	20	близ Ступино	6/6	Борт ВВС СССР. Разбился при взлёте. Учебно-тренировочный полёт.
09.08.1979	69314	Домодедово	2/10	При посадке разрушились шасси, самолёт загорелся.
03.1980	27205	Арсеньев	н.д.	При рулении отказали тормоза, выкатился с лётного поля.
15.06.1983	69336	близ Харькова	н.д.	Пожар двигателя в полёте. Разбился при попытке посадки на аэродром Сокольники.
27.09.1988	48101	близ Козельска	5/5	Пожар двигателя в ночном полёте из-за утечки топлива, самолёт упал в лес.
20.11.1988	26183	Ереван	н.д.	После посадки экипаж по ошибке убрал шасси.
11.11.1990	69320	Новосибирск	9/10	Останов двух двигателей на предпосадочном планировании
16.05.1991	13330	Иркутск	1/7	При заходе на посадку самопроизвольно зафлюгировался винт двигателя № 1.
29.10.1992	69346	Чита	14/14	Остановились оба двигателя при заходе на посадку — на 19 и 13 км (кончился керосин — взяли больше груза за счёт меньшего кол-ва топлива — экипаж знал и молчал), упал в 1,6 км от ВПП.
29.10.1992	13323	Ереван	0/8	Приземлился за 150 метров до ВПП.
29.09.1994	59504	Элиста	0/24	Пожар в грузовом отсеке, повреждение гидросистем. Аварийная посадка.
30.09.1994	27209	Чайбуха	8/20	Не смог оторваться от ВПП и упал в овраг в 2,5 км от неё. Возможно, заклинило рули.
06.12.1994	D2-FVA	Дундо	0/6	На разбеге самолёт снесло с ВПП и он врезался в ЛЭП.
12.03.1998	EL-ALE	Могадишо	н.д.	Повреждён до степени списания.
19.04.2000	TL-ACM	Пепа	24/24	Борт ВВС Руанды. Разбился после столкновения с птицами. Экипаж из России.
22.01.2005	EL-WVA	Конголо	0/10	Во время захода на посадку врезался в дом за 100 м до ВПП.

Окончательный этап

Завершающую стадию описания, как нарисовать керамбит поэтапно, рассмотрим подробно. Аккуратно с помощью резинки удалите лишние контуры

Уделите внимание рельефным деталям — тщательно растушевывая линии, сформируйте на бумаге темные и светлые участки. Теперь, когда эскиз закончен, можно оформить картину цветными карандашами

Суть поэтапного рисования состоит в постепенном воспроизведении образа. Подробное описание, где описывается, как нарисовать керамбит, пригодится начинающему художнику. Детально рассмотрите схему, техника создания рисунка станет понятна даже неопытному дилетанту.

История открытия закона всемирного тяготения

Существует легенда, согласно которой Ньютон, прогуливаясь по саду и наблюдая за луной, увидел, как падает на землю яблоко (в другой версии, это яблоко упало на голову учёного). В этот же момент он подумал, что, есть вероятность, что одна и та же сила удерживает спутник на небе и заставляет фрукты падать с веток деревьев. Эта догадка и послужила началом работы над законом притяжения.

Сегодня историки сомневаются в этом мифе, что вполне объяснимо, однако главным фактом в истории остаётся то, что Ньютон был первым учёным, который осознал, что тела на Земле и в космосе испытывают на себе воздействие одной и той же силы. До этого момента люди делили гравитацию на два типа: первый отвечал за земное, несовершенное взаимодействие, второй – за небесное, заставляющее планеты двигаться по круговым, совершенным, траекториям.

Ньютон математически связал гравитацию и соотношения движения планет, выведенные Кеплером, прекращая тем самым ложное разделение физических устоев Земли и остальной Вселенной.

Интересный факт: существует мнение, что Ньютон вывел закон всемирного тяготения гораздо раньше публикации «Начал». Однако известное на тот момент расстояние от Земли до Луны не подтверждало его теорию, но как только цифры были уточнены и исправлены, всё подтвердилось.