I. механика

Научное определение

Если изучить труды древних мыслителей, то можно выяснить, что латинское слово «gravitas» означает «тяжесть», «притяжение». Сегодня ученые так называют универсальное и постоянное взаимодействие между материальными телами. Если эта сила сравнительно слабая и действует только на объекты, которые движутся значительно медленнее скорости света, то к ним применима теория Ньютона. Если же дело обстоит наоборот, следует пользоваться эйнштейновскими выводами.

Сразу оговоримся: в настоящее время сама природа гравитации до конца не изучена в принципе. Что это такое, мы все еще полностью не представляем.

Тела с пространственной протяженностью

Напряженность гравитационного поля внутри Земли

Гравитационное поле у ​​поверхности Земли — объект ускоряется к поверхности

Если рассматриваемые тела имеют пространственную протяженность (в отличие от точечных масс), то гравитационная сила между ними вычисляется путем суммирования вкладов условных точечных масс, составляющих тела. В пределе, когда составляющие точечные массы становятся «бесконечно малыми», это влечет за собой интегрирование силы (в векторной форме, см. Ниже) по всем двум телам .

Таким образом, можно показать, что объект со сферически-симметричным распределением массы оказывает такое же гравитационное притяжение на внешние тела, как если бы вся масса объекта была сосредоточена в точке в его центре. (Обычно это неверно для несферически-симметричных тел.)

Для точек внутри сферически-симметричного распределения материи можно использовать теорему Ньютона об оболочке, чтобы найти гравитационную силу. Теорема говорит нам, как различные части распределения массы влияют на гравитационную силу, измеренную в точке, расположенной на расстоянии r от центра распределения массы:

• Часть массы, которая расположена на радиусах r < r _0, вызывает такую ​​же силу на радиусе r _0, как если бы вся масса, заключенная в сфере радиуса r _0, была сосредоточена в центре распределения масс (как отмечалось выше ).
• Часть массы, которая расположена на радиусах r > r _{0, не} оказывает чистой гравитационной силы на радиусе r от центра. То есть отдельные гравитационные силы, действующие на точку с радиусом r элементами массы за пределами радиуса r _0, компенсируют друг друга.

Как следствие, например, внутри оболочки одинаковой толщины и плотности нет чистого гравитационного ускорения где-либо в пределах полой сферы.

Более того, внутри однородной сферы сила тяжести увеличивается линейно с расстоянием от центра; увеличение за счет дополнительной массы в 1,5 раза меньше уменьшения из-за большего расстояния от центра. Таким образом, если сферически-симметричное тело имеет однородное ядро ​​и однородную мантию с плотностью, которая меньше 2/3 плотности ядра, то сила тяжести сначала уменьшается снаружи за границу, а если сфера достаточно велика, в дальнейшем наружу сила тяжести снова увеличивается и в конечном итоге превышает силу тяжести на границе ядро ​​/ мантия. Учитывая это, сила тяжести Земли может быть максимальной на границе ядро ​​/ мантия.

Некоторые парадоксы

1. Вращающийся вокруг Земли спутник, по отношению к планете, невесом. И всё, что в нём находится, также невесомо. Луна, относительно Земли, опять же невесома, но тела на её поверхности весом уже обладают. Тоже самое и с Землёй. Она невесома относительно Солнца, но мы на ней вес ощущаем. Солнце тоже невесомо относительно галактического ядра. И так – до бесконечности.
2. В звёздах, в процессе термоядерных реакций, создаётся огромное давление. Но оно сдерживается гравитационными силами. То есть, существование звезды возможно потому, что присутствует динамическое равновесие: температура-давление – гравитационные силы.
3. В чёрной дыре прекращаются все процессы, кроме одного – гравитации. Её ничто не может поглотить или искривить.

Что такое гравитация простыми словами детям.

с лат. gravitas — «тяжесть» ) — невидимая сила , притягивающая объекты с меньшей массой к более массивным. Таким образом определяющая положение галактик, планет, спутников и всех небесных тел. В контексте Земли отвечает за то, что объекты притягиваются к поверхности и не улетают за пределы планеты. Это одно из четырех фундаментальных взаимодействий в физике, определяющих функционирование вселенной, наряду со слабым и сильным атомными взаимодействиями и электромагнетизмом.

Точного научного определения термина не существует, поскольку подходы к изучению гравитации и теории относительно её природы постоянно разрабатываются, дополняются и совершенствуются. Актуальными на сегодня являются закон всемирного тяготения Ньютона вместе с его дополнениями и общая теория относительности Эйнштейна.

Гравитация и закон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения, предложенный Ньютоном, не ставит своей целью описание природы возникновения гравитации, но позволяет совершать верные математические расчеты на практике. Для этого пользуются формулой

, где:

• F — сила притяжения;
• r — расстояние между их центрами;
• G — гравитационная постоянная, равная 6.67×10 -11 м 3 /кг×с 2 и отражающая то, с какой силой бы действовали друг на друга два тела, размещенные на расстоянии 1 метра и имеющие одинаковую массу в 1 килограмм.

Собственное гравитационное поле создается каждым объектом Вселенной вне зависимости от его массы.

Гравитация на каждой из планет разная и напрямую зависит от массы астрономического тела. Так, к примеру, показатели гравитации на Юпитере многократно превышают земные. На тело, имеющее земной вес в 60 килограмм, Юпитер будет оказывать такую гравитацию, как Земля оказывает на тело с массой 142 килограмма.

Гравитация и общая теория относительности

Несмотря на то, что закон всемирного тяготения Ньютона отлично справляется с математическим описанием гравитации, он порождает конфликты и несоответствия, когда речь заходит о дальности действия и скорости распространения этой величины.

Дело в том, что в теории Ньютона предполагается, что гравитация окутывает всю вселенную и действует мгновенно в каждой её части. Однако, это невозможно исходя из того, что пределом допустимой скорости в физике является скорость света. Даже если бы скорость распространения гравитации была равна скорости света, она бы не могла мгновенно срабатывать даже на небольших участках космоса, поскольку нуждается в преодолении расстояния.

Решение проблемы нашлось в общей теории относительности Эйнштейна, которая рассматривает гравитацию не как силу, но как искривление времени-пространства под влиянием масс.

Для наглядности можно представить натянутую вокруг обруча ткань. После того, как на нее положат яблоко, она искривится. Если же после этого положить рядом тяжелую гирю, она искривится уже с центром в новом месте , а яблоко притянет к гире.

В физике элементарных частиц была выработана концепция гравитона — гипотетически существующей фундаментальной частицы, которая ответственна за гравитацию. Такая частица имеет нулевую массу, однако, обладает энергией, позволяющей ей влиять на поведение других элементарных частиц.

Понятие гравитационных волн

Несмотря на то, что общая теория относительности Эйнштейна уже давно была принята научным сообществом, она нашла очередное свое подтверждение с открытием физиками гравитационных волн в 2015 году.

Людям, далеким от теоретической физики и астрономии, будет нетрудно представить гравитационные волны в виде кругов, некоторое время разрастающихся, а затем затухающих после того, как в воду был брошен камень. Они имеют относительно похожую форму и структуру, но проявляются не на поверхности воды, а в пространстве-времени Вселенной.

Гравитационные волны оказывают дополнительное влияние на все близлежащие объекты и возникают при резкой смене массы в конкретной точке. Примером такого изменения в структуре космоса может быть слияние сверхмассивных черных дыр.

Ученые не могли столь долго открыть такие волны из-за низкой силы гравитации. Даже при сегодняшнем уровне развития технологий для этого пришлось поместить в вакуум четырехкилометровый детектор , состоящий из подвешенных зеркал.

Людям ошибочно кажется, что гравитация невероятно сильна. На самом же деле, это самая слабая из всех фундаментальных взаимодействий. Иллюстрацией того, насколько сильно её превосходит, к примеру, электромагнитное взаимодействие может служить факт того, что даже маленькие магниты на холодильник надежно закреплены магнитным притяжением на своем месте и будто игнорируют силу земного притяжения.

Кометы

ОСН ФСИН

Номенклатура

Сильные гравитационные поля

В сильных гравитационных полях (а также при движении в гравитационном поле с релятивистскими скоростями) начинают проявляться эффекты общей теории относительности (ОТО):

• изменение геометрии пространства-времени;
  • как следствие, отклонение закона тяготения от ньютоновского;
  • и в экстремальных случаях — возникновение чёрных дыр;
• запаздывание потенциалов, связанное с конечной скоростью распространения гравитационных возмущений

  как следствие, появление гравитационных волн;

  ;

• эффекты нелинейности: гравитация имеет свойство взаимодействовать сама с собой, поэтому принцип суперпозиции в сильных полях уже не выполняется.

Гравитационное излучение

Экспериментально измеренное уменьшение периода обращения двойного пульсара PSR B1913+16 (синие точки) с высокой точностью соответствует предсказаниям ОТО по гравитационному излучению (чёрная кривая).

нейтронные звездыпульсаре

Гравитационное излучение могут генерировать только системы с переменным квадрупольным или более высокими мультипольными моментами, этот факт говорит о том, что гравитационное излучение большинства природных источников направленное, что существенно усложняет его обнаружение. Мощность гравитационного n-польного источника пропорциональна , если мультиполь имеет электрический тип, и  — если мультиполь магнитного типа, где v — характерная скорость движения источников в излучающей системе, а c — скорость света. Таким образом, доминирующим моментом будет квадрупольный момент электрического типа, а мощность соответствующего излучения равна:

где  — тензор квадрупольного момента распределения масс излучающей системы. Константа  (1/Вт) позволяет оценить порядок величины мощности излучения.

Начиная с 1969 года (эксперименты Вебера), предпринимаются попытки прямого обнаружения гравитационного излучения. В США, Европе и Японии в настоящий момент существует несколько действующих наземных детекторов (LIGO, VIRGO, TAMA, GEO 600), а также проект космического гравитационного детектора LISA (Laser Interferometer Space Antenna — лазерно-интерферометрическая космическая антенна). Наземный детектор в России разрабатывается в Научном Центре Гравитационно-Волновых Исследований «Дулкын» республики Татарстан.

Простое решение?

Сперва многие предполагали, что несоответствие тяготения Ньютона и теории относительности можно объяснить довольно просто, проведя аналогии из области электродинамики. Можно бы было предположить, что гравитационное поле распространяется наподобие магнитного, после чего его можно объявить «посредником» при взаимодействиях небесных тел, объяснив многие несоответствия старой и новой теории. Дело в том, что тогда бы относительные скорости распространения рассматриваемых сил оказались значительно ниже световой. Так как связаны гравитация и время?

В принципе, у самого Эйнштейна почти получилось построить релятивистскую теорию на основе именно таких взглядов, вот только одно обстоятельство помешало его намерению. Никто из ученых того времени не располагал вообще никакими сведениями, которые бы могли бы помочь определить «скорость» гравитации. Зато имелось немало информации, связанной с перемещениями больших масс. Как известно, они как раз-таки являлись общепризнанным источником возникновения мощных гравитационных полей.

Его последователи пришли к выводу, что гравитация и время практически не связаны. Дело в том, что само это тензорное поле может действовать на пространство, но на время повлиять не в состоянии. Впрочем, у гениального физика современности Стивена Хокинга есть другая точка зрения. Но это уже совсем другая история…

Что сильнее- электромагнитная или гравитационная сила

Многие думают, что именно электромагнетизм сильнее гравитации. В целом, если не придираться к некоторым тонкостям, это правда, но, как всегда, есть некоторые ”но”.

Электромагнетизм — это сила, которая возникает на самом микроскопическом уровене и в некотором роде является основной всей механики, создавая основные силы. Например, в атоме чего-либо (допустим водорода) есть протоны, которые летают вокруг электронов. В итоге у нас есть электрический заряд и масса. Первый определяет силу электромагнитного взаимодействия, а второй уже относится к гравитации.

Эти силы рассматривают по отдельности из-за того, что они имеют свое влияние на разном уровне. Ни для кого не секрет, что электромагнитные частицы одного заряда отталкиваются, а противоположного — притягиваются. Если мы имеем дело с системой, в которой есть частицы с положительными и отрицательными зарядами, то можно считать, что она нейтральна. Примером может служить атом, который находится, как бы в равновесии.

Если мы возьмем огромное количество атомов и начнем рассматривать, например, планету, то расстановка сил изменится. В этом случае все тело в целом будет иметь плюс-минус нейтральный заряд и на первый план выйдет именно сила гравитации. То есть электромагнетизм действительно силен, но только когда речь идет о связи элементарных частиц. На этом уровне он действительно сильнее гравитации. Если говорить о больших объектах, то гравитация важнее.

На микроуровне все уравновешено собственными силами.

Салат с рокфором, грушами, цикорием и маслом грецкого ореха

Стать стукачом или «придурком»

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.

Сноски

Литература

Гравитация и астероиды

Чтобы лучше понять, как работает гравитация и как она способна ускорять объекты, возьмем, к примеру, Землю и Луну. Земля – довольно массивный объект. По крайней мере, по сравнению с Луной. Это означает, что наша планета довольно сильно искривляет ткань пространства-времени.

Луна вращается вокруг нашей планеты из-за искривления пространства-времени, вызванного массой Земли. Выходит, она просто движется вдоль изгиба или нисходящего склона (в случае с автомобилем), который делает наша планета. В этом отношении на спутник Земли не действует какая-либо сила. Она просто следует определенному пути. Но почему в таком случае все астероиды и метеориты, пролетающие мимо нашей планеты, не попадают на орбиту?

Солнце и Луна искривляют ткань пространства-времени.

Причина, как полагают исследователи, кроется в пути, который проходит объект – он зависит от ряда факторов, таких как скорость, траектория и масса соответствующих объектов. Именно по этой причине каждый день сотни астрономов по всему миру наблюдают множество комет и астероидов, пролетающих мимо Земли и не попадающих на ее орбиту.

А если вам интересно, смогут ли люди когда-нибудь изобрести искусственную гравитацию, обязательно прочтите статью моего коллеги Владимира Кузнецова. В ней он подробно рассказывает о последних достижениях в этой области и о том, перестанет ли в скором будущем искусственная гравитация считаться атрибутом исключительно научной фантастики.

Браунинг 1903 года — видео

https://youtube.com/watch?v=qQeMkiw9Qs4

С именем выдающегося американского конструктора Джона Мозеса Браунинга связан ряд разнообразных систем, сыгравших важную роль в развитии оружия в XX веке. Но, пожалуй, наибольший вклад внес он в формирование и развитие систем самозарядных пистолетов. Долгое время само имя «Браунинг» воспринималось как синоним самозарядного пистолета.

Весной 1895 г. Джон Мозес Браунинг предложил созданный им прототип пистолета со свободным затвором фирме «Кольт», но та не рискнула им заняться. В 1897 г. коммерческий директор бельгийской фирмы «Фабрик Насьональ Де Армз, Эрсталь, Льеж» (FN) Харт Берг выехал в США для ознакомления с производством велосипедов. Однако его ждала более важная находка — в Америке он познакомился с семьей Браунингов, и «на велосипедных колесах» в Льеж приехала система самозарядного пистолета. 17 июля 1897 г. президент FN барон Шарль де Мармол заключил с Браунингом соглашение, а в 1899 г. FN выпустила первые 7,65-мм «автоматические» (в действительности, самозарядные) пистолеты. «Модель 1900 г.» резко изменила ситуацию на рынке самозарядных пистолетов, до того формировавшемся германцами.

1900 год, когда бельгийская FN выпустила на европейский рынок пистолет Браунинга, а германская DWM пистолет Люгера-Борхарда, положил начало подлинному «пистолетному буму». 7,65-мм пистолеты «Браунинг» 1900 г. стали чрезвычайно популярны, но в основном — на «гражданском» рынке. В начале своей «карьеры» самозарядные пистолеты имели калибры 7,63–8 мм. Но уже вскоре начинается увеличение калибров с целью повысить останавливающее действие пистолетных пуль. Уже в 1903 г. FN начала выпуск модели Дж. М. Браунинга калибра 9 мм, разработанной как «военная». Это была совершенно новая модель. Стоит отметить, что одновременно такая же модель, но калибра 7,65 мм (под патрон .32 АСР) была выпущена в США фирмой «Кольт».

Автоматика пистолета действовала за счет энергии отдачи свободного затвора, возвратная пружина располагалась под стволом. Браунинг применил удачно найденный им ранее принцип затвора-кожуха — «мертвая» масса затвора перенесена вперед, так что затвор полностью укрывает ствол. Ударно-спусковой механизм куркового типа, со скрытым курком допускал выстрел только с предварительным взведением: перед первым выстрелом нужно передернуть затвор — при этом взводится курок, а патрон из магазина досылается в патронник ствола. В конструкции ударно-спускового механизма имелось три предохранителя. Флажковый неавтоматический предохранитель в рамке в поднятом положении блокировал шептало курка и затвор. Курок блокировался только во взведенном положении. Таким образом, можно было относительно безопасно носить пистолет с патроном в патроннике, взведенным курком и включенным предохранителем. Невозможность же поднять флажковый предохранитель указывала на то, что курок спущен. Автоматический рамочный предохранитель, выполненный как нажимная задняя стенка рукоятки, блокировал шептало спускового механизма и выключался при полном охвате рукоятки ладонью — вопреки встречающимся утверждениям, он служил не для «предотвращения самоубийств» (что было бы весьма странно для военного пистолета), а для безопасности разряжания и обслуживания. Роль третьего — также автоматического — предохранителя играл разобщитель ударно-спускового механизма, предотвращавший выстрел при недоходе затвора в крайнее переднее положение, т.е. при не вполне запертом канале ствола.

Питание патронами осуществлялось из отъемного однорядного магазина. По израсходовании патронов включалась затворная задержка, удерживавшая затвор в открытом положении. На рукоятке имелось кольцо для страховочного шнура или ремешка. Имелась модель с пазами снизу рукоятки для крепления жесткой деревянной кобуры-приклада — популярное в те годы решение для «военных» пистолетов, которые предполагалось использовать в варианте своего рода «карабинов», в особенности в кавалерии.

Патрон к этому пистолету поначалу именовался просто «9 мм браунинг», но после появления 9-мм «короткого» патрона к пистолету модели 1910 г. стал именоваться «9 мм браунинг длинный». С 35 шагов (около 25 м) пуля пробивала 6–7 дюймовых сосновых досок: для сравнения — пуля 7,62-мм револьвера «Наган» пробивала 3–4 доски. Но со временем 9-мм патрон «браунинг длинный» не выдержал конкуренции с 9-мм патроном «парабеллум».

«Браунинг» модели 1903 г. отличался хорошими боевыми качествами при относительной простоте устройства (конструкция включала 30 деталей), надежностью действия, удобством обращения, обтекаемостью форм. Он получил очень широкое распространение, послужил основой для массы подражаний, состоял на вооружении в Бельгии, Нидерландах, Сербии, Турции, Парагвае, Перу, его копию под обозначением М/07 выпускал в Швеции завод «Хускварна».

В России «Браунинг» модели 1903 г. был известен также под названием как «Браунинг II-го образца» или «Браунинг №2» («I-м образцом» считался «Браунинг» 1900 г.). В 1907 г. «Браунинг» 1903 г. вошел в число пистолетов, официально разрешенных офицерам для закупки на собственные средства, «для ношения в строю». Кроме того, он централизованно закупался в варианте с жесткой кобурой-прикладом для вооружения Отдельного Корпуса жандармов и городской полиции. В частности, он состоял на вооружении Московской Столичной Полиции — такой «Браунинг» можно встретить в коллекции Центрального музея Вооруженных Сил в Москве. Пистолеты имелись в таком большом количестве, что Петроградский патронный завод даже выпускал некоторое время 9-мм патроны «браунинг длинный».

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

Тест по теме

1. Вопрос 1 из 10

   Что стало главной причиной русско-японской войны?

   • Противоречия Антанты и Тройственного союза
   • Столкновение сфер влияния России и Японии
   • Нехватка ресурсов в Японии
   • Стремление России завоевать Корею

Начать тест(новая вкладка)

Подробно о том, что собою представляет керамбит

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.

Боевое применение

Что такое комета?