የስበት መስተጋብር የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች, ከታወቁት መሠረታዊ ግንኙነቶች ሁሉ በጣም ደካማው, በስበት መስክ (የስበት መስክ) ተሳትፎ ይታወቃል. በ ዘመናዊ ሀሳቦችማንኛውም የንጥሎች መስተጋብር የሚከናወነው በምናባዊ (ወይም በእውነተኛ) ቅንጣቶች መካከል ባለው ልውውጥ - የግንኙነት ተሸካሚዎች ነው። በኤሌክትሮማግኔቲክ, ደካማ እና ጠንካራ መስተጋብርተሸካሚዎቹ እንደየቅደም ተከተላቸው ፎቶን፣ መካከለኛ ቬክተር ቦሶኖች እና ግሉኖች ናቸው። ለስበት መስተጋብር, የተሸካሚዎች ጥያቄ ቀላል አይደለም, እና የስበት መስተጋብር ጽንሰ-ሐሳብ ራሱ ይወስዳል. ልዩ ቦታበአለም አካላዊ ምስል.

በህጉ መሰረት ሁለንተናዊ ስበትኒውተን፣ በሁለት ነጥብ ጅምላዎች መካከል ያለው የግንኙነት ኃይል (ልኬቶቹ በመካከላቸው ካለው ርቀት ጋር ሲነፃፀሩ ትንሽ ናቸው)

F g =Gm 1 m 2 /r 2 , (1)

የት m 2 የንጥሎች ብዛት, G = 6.67 · 10 -11 m 3 / kg?s 2 የስበት ቋሚ ነው. በሁለት ፕሮቶኖች መካከል ያለው የስበት ኃይል በ 10 36 እጥፍ ያነሰ ነው የኮሎምብ ኃይልበመካከላቸው ኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር. ከፕሮቶን የ Compton የሞገድ ርዝመት ጋር እኩል የሆነ ርቀቶች አንጻራዊ ተፅእኖዎችን ግምት ውስጥ በማስገባት ይህ ግንኙነት አይለወጥም። መጠኑ √Gm “የስበት ኃይል” ተብሎ ሊጠራ ይችላል። በዚህ የ“ክፍያ” ትርጉም፣ ቀመር (1) ከ ጋር ይዛመዳል የኮሎምብ ህግለኤሌክትሪክ ክፍያዎች መስተጋብር. የስበት ኃይል ክፍያ ከሰውነት ብዛት ጋር ተመጣጣኝ ነው, ስለዚህ, በኒውተን ሁለተኛ ህግ (F = ma) መሰረት, በኃይል (1) የሚፈጠረውን ፍጥነት መጨመር በተጣደፈው አካል ላይ የተመካ አይደለም. በታላቅ ትክክለኛነት የተረጋገጠው ይህ እውነታ የእኩልነት መርህ ይባላል። በስበት መስተጋብር አንፃራዊ ፅንሰ-ሀሳብ ፣ በጅምላ እና በኃይል መካከል ባለው ግንኙነት (ኢ = mс 2) ፣ የስበት ኃይል ከኃይል ጋር ተመጣጣኝ ነው ፣ ማለትም ፣ አጠቃላይ የጅምላ m እንጂ የቀረውን ብዛት አይደለም ፣ እንደ ቀመር () 1) ይህ የስበት መስተጋብር ዓለም አቀፋዊነትን ይወስናል. ዜሮ የስበት ኃይል ያለው የቁስ አይነት የለም። ከሌሎች የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች መስተጋብር የሚለየው ይህ የስበት መስተጋብር ባህሪ ነው። በተጨማሪም፣ በከፍተኛ ቅንጣት ሃይሎች፣ የስበት መስተጋብር ከአሁን በኋላ ደካማ ተደርጎ ሊወሰድ አይችልም። በሃይል> 10 18 ጂቪ፣ የንጥሉ √GE/c 2 የስበት ኃይል ከሱ ጋር እኩል ይሆናል። የኤሌክትሪክ ክፍያ e, እና በጣም ከፍተኛ ጉልበትየስበት መስተጋብር ዋናው ሊሆን ይችላል.

የስበት መስክ በጣም አስፈላጊው ንብረት ቁስ የሚንቀሳቀስበትን የቦታ-ጊዜ ጂኦሜትሪ የሚወስን መሆኑ ነው። የዓለም ጂኦሜትሪ መጀመሪያ ላይ ሊገለጽ አይችልም እና የቁስ አካል እንቅስቃሴ የስበት መስክን ሲፈጥር ይለዋወጣል (የስበት ኃይልን ይመልከቱ)። ኤ አንስታይን ይህን ድምዳሜ ያደረገው ከስበት መስተጋብር ሁለንተናዊነት ንብረት ሲሆን አንጻራዊ የስበት ንድፈ ሃሳብ ገንብቷል - የአጠቃላይ አንጻራዊነት (GTR)። ሙከራዎች ደካማ በሆኑ የስበት መስኮች (መቼ የስበት አቅምበ ፍጹም ዋጋከ 2 ጋር በጣም ያነሰ)። ለጠንካራ መስኮች, አጠቃላይ አንጻራዊነት ገና አልተሞከረም, ስለዚህ ሌሎች የስበት መስተጋብር ጽንሰ-ሐሳቦችም ሊኖሩ ይችላሉ.

GTR እንደ አጠቃላይ ተነስቷል ልዩ ጽንሰ-ሐሳብአንጻራዊነት. ሌሎች የስበት ፅንሰ-ሀሳቦች የንጥል ፊዚክስ ስኬቶች ነጸብራቅ ሆነው ይነሳሉ - ቲዎሪቲካል እና የሙከራ። ለምሳሌ፣ የኢንስታይን-ካርታን-ትሮውማን የስበት ፅንሰ-ሀሳብ (የስበት ኃይል በቶርሲዮን እየተባለ የሚጠራው፣ አንስታይን፣ ኤ. ካርታን፣ ኤ. ትራውማን፣ 1922-72) የእኩልነት መርህን ያሰፋል፣ በውስጡ ያለው የስበት መስክ መስተጋብር ስለማይፈጥር። በሃይል (የኢነርጂ tensor -momentum) ቅንጣቶች ብቻ, ነገር ግን በእሽክርክራቸውም ጭምር.

በሚባለው ውስጥ f-g ንድፈ ሃሳቦችየስበት ኃይል በኬ.ጄ. ኢሻም ፣ ኤ. ሳላም እና ጄ. ስትራዝዲ (1973) ሁለት የስበት መስኮች መኖራቸውን ይገምታሉ፡ የአንደኛው ተሸካሚዎች ጅምላ-አልባ ቅንጣቶች ስፒን 2 (የአጠቃላይ አንፃራዊነት መደበኛ “ደካማ” ስበት) ይህ መስክ መስተጋብር ይፈጥራል። ከሊፕቶኖች ጋር; ሌላኛው መስክ በትላልቅ ቅንጣቶች (f-mesons) የተሸከመ ስፒን 2 ("ጠንካራ" ስበት) እና ከ hadrons ጋር ይገናኛል።

የብሬንስ-ዲክ-ዮርዳኖስ ስካላር-ተንሰር የስበት ንድፈ ሃሳብ (K. Brans, R. Dicke, P. Jordan, 1959-61) በጊዜ ሂደት በመሠረታዊ አካላዊ ቋሚዎች እና በይነተገናኝ ቋሚዎች ለውጥ ላይ የፒ ዲራክ ሀሳብ እድገት ነበር.

ኤ.ዲ. ሳካሮቭ (1967) የስበት ኃይልን እንደ ተነሳሽነት መስተጋብር ሀሳብ አቅርበዋል ፣ ከቫን ደር ዋልስ ኃይሎች ጋር በማነፃፀር ኤሌክትሮማግኔቲክ ተፈጥሮ. በዚህ ፅንሰ-ሀሳብ የስበት መስተጋብር መሰረታዊ መስተጋብር ሳይሆን የሁሉም ሌሎች መስኮች የኳንተም መዋዠቅ ውጤት ነው። ስኬት የኳንተም ቲዎሪመስኮች (QFT) በዚህ ሁኔታ በነዚህ የኳንተም መስኮች ግቤቶች የሚገለፀው የተነቃቃውን የስበት ኃይል ቋሚ ጂ ለማስላት አስችሏል።

የስበት ኃይል ጽንሰ-ሐሳብ - ክላሲካል ቲዎሪ፣ የስበት ኃይል የኳንተም ቲዎሪ ገና አልተፈጠረም። የመጠን አስፈላጊነት የሚከሰተው የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች እቃዎች በመሆናቸው ነው የኳንተም ተፈጥሮ, እና ስለዚህ የጥንታዊ መስተጋብር ግንኙነት እና የዚህ መስተጋብር መጠን ያላቸው ምንጮች የማይጣጣሙ ይመስላል.

የስበት ኃይል የኳንተም ቲዎሪ መፈጠር ከዜሮ እኩልታዎች መስመር አለመመጣጠን የሚነሱ ትልቅ የሂሳብ ችግሮች ያጋጥሙታል። እንደዚህ ያሉ ውስብስብ የሂሳብ ቁሶችን ለመለካት ብዙ ዘዴዎች አሉ; እነዚህ ዘዴዎች እየተዘጋጁ እና እየተሻሻሉ ናቸው (የ Quantum theory of gravity ይመልከቱ)። እንደ ውስጥ የኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ(QED)፣ በስሌቶች ጊዜ ልዩነቶች ይታያሉ፣ ነገር ግን ከQED በተለየ፣ የኳንተም የስበት ኃይል ንድፈ ሐሳብ እንደገና ሊስተካከል የማይችል ሆኖ ተገኝቷል። ከደካማ መስተጋብር ንድፈ ሐሳብ ጋር ተመሳሳይነት እዚህ አለ፣ እሱም ደግሞ፣ ከሌሎች መስተጋብሮች ጋር ሳይገናኝ ለብቻው የተወሰደ፣ እንደገና ሊስተካከል የማይችል ነው። ነገር ግን የደካማ እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ግንኙነቶች ውህደት (ድንገተኛ ሲምሜትሪ መሰበር ተብሎ በሚጠራው ሀሳብ ላይ የተመሠረተ) የኤሌክትሮዳካክ መስተጋብር አንድ ወጥ የሆነ እንደገና ሊለወጥ የሚችል ንድፈ ሀሳብ መገንባት አስችሏል። በዚህ ረገድ ትልቅ ተስፋዎችከመጠን በላይ ክብደት ላይ ተመድበዋል - በሱፐርሲምሜትሪ ላይ የተመሰረቱ ሁሉንም ግንኙነቶች የሚያጣምር ንድፈ ሃሳብ እና በውስጡም ከግራቪታኖች በተጨማሪ (ጅምላ የሌላቸው ቅንጣቶች ከአከርካሪ 2, ቦሶንስ), ሌሎች የስበት መስተጋብር ተሸካሚዎች አሉ - fermions, gravitinos ይባላል.

የስበት ኃይልን የኳንተም ቲዎሪ የመፍጠር ፍላጎት ትምህርታዊ ብቻ አይደለም። የስበት ኃይል ከሁሉም ዓይነት ቁስ አካላት እና ከቦታ-ጊዜ ልዩነት ጋር ያለው ትስስር ወደፊት የኳንተም ቲዎሪ ወደ ስፔስ-ጊዜ መጠን መመዘን እና በቦታ እና በጊዜ ላይ ብቻ ሳይሆን በአሳሳቢ ርቀት እና በአመለካከታችን ላይ ለውጥ ማምጣት የማይቀር ነው። የጊዜ ክፍተቶች, ግን በ "ቅንጣት" ጽንሰ-ሐሳብ ላይ, በአጉሊ መነጽር ውስጥ ባለው የመለኪያ አሠራር ላይ, እንዲሁም በአወቃቀሩ ላይ የተደረጉ ለውጦች. ዘመናዊ ቲዎሪየመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች.

የእነዚህ ለውጦች አንዳንድ ዝርዝሮች አስቀድመው ይታያሉ። ይህ በመጀመሪያ ፣ በ QFT ውስጥ የመለያየት ችግር ነው። ለምሳሌ በኤሌክትሪካል የሚሞላ ቅንጣት በራስ ኃይል ያለው ልዩነት አስቀድሞ ይታያል ክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስ. ክፍያ ሠ እና መጠን R 0 ያለው የክላሲካል ቻርጅ ቀጭን ሉል አጠቃላይ ክብደት M እኩል ነው።

M = M 0 + ሠ 2/2r 0 ሰ 2፣ (2)

M 0 የዘር ብዛት በሚገኝበት. እንደ r 0 → 0፣ ጅምላ ኤም ማለቂያ የለውም። ይህ ልዩነት በኳንተም ቲዎሪም አይወገድም፤ እየዳከመ ይሄዳል - ሎጋሪዝም። የስበት መስተጋብርን እና በእሱ ላይ የተመሰረተ የመሆኑን እውነታ ግምት ውስጥ ካስገባን አጠቃላይ ክብደትኤም, የራስ-ኃይል ልዩነት ቀድሞውኑ በክላሲካል ንድፈ ሐሳብ ውስጥ ይጠፋል.

የልዩነት ጉዳይ ከተለየ አቅጣጫ ሊቀርብ ይችላል። በ QFT ውስጥ ያለው መስተጋብር ልውውጥ ነው ምናባዊ ቅንጣቶችበዘፈቀደ ከፍተኛ ሃይሎች. ስለዚህ, በእነዚህ ሃይሎች ላይ ሲዋሃዱ, የተለያዩ መግለጫዎች ይገኛሉ. በአጠቃላይ አንጻራዊነት, ቅንጣቶች ነጥብ ሊሆኑ አይችሉም. የእነሱ ዝቅተኛ መጠን የሚወሰነው በስበት ራዲየስ r g ነው. እንዴት ተጨማሪ የጅምላ(ኢነርጂ)፣ የስበት ራዲየስ ትልቁ፡-

የጅምላ M አካል ከ rg ባነሱ መጠኖች ከተጨመቀ ወደ ይለወጣል ጥቁር ቀዳዳመጠን r g . በኳንተም ቲዎሪ ውስጥ የአንድ ቅንጣትን አካባቢያዊነት ገደብም አለ - የ Compton የሞገድ ርዝመት l С = ћ/М с, እሱም በግልጽ, ከስበት ራዲየስ ያነሰ ሊሆን አይችልም. ስለዚህ ፣ የስበት መስተጋብርን ከግምት ውስጥ በሚያስገባ ፅንሰ-ሀሳብ ውስጥ ፣ በዘፈቀደ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው መካከለኛ ግዛቶች እንደማይነሱ እና ስለሆነም ልዩነቶች እንደሚጠፉ ተስፋ አለ ። የንጥሎች ከፍተኛው ክብደት (ኢነርጂ) ከእኩልነት ጋር ይዛመዳል l C = r g, እና ከ МР | =√ћc/G ≈ 10 -5 ግ ይህ ዋጋ የፕላንክ ክብደት ተብሎ የሚጠራ ሲሆን ከፕላንክ ርዝመት ጋር ይዛመዳል l Р| = √ћG/c 3 ≈ 10 -33 ሳ.ሜ.

ኤም.ኤ. ማርኮቭ (1965) የጅምላ M P| የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶችን ጠቁመዋል እና እነዚህ ቅንጣቶች ለኤሌሜንታሪ ቅንጣት ከፍተኛው በተቻለ መጠን እንዳላቸው። እነዚህን ቅንጣቶች maximons ብሎ ጠራቸው። ማርኮቭ በጅምላ M = e/√G ≈ 10 -6 g friedmons ጋር የተከሰሱ maximons ይባላል። ፍሪድሞኖች እና ማክስሞኖች በርካታ ቁጥር አላቸው። ያልተለመዱ ባህሪያት. ስለዚህ በእነዚህ ቅንጣቶች ውስጥ ያለው ጂኦሜትሪ ከውጭ ካለው ጂኦሜትሪ በእጅጉ ሊለያይ ይችላል፣ እና አንድ ሰው እንደዚህ ያሉ ፍሪድሞን እና ማክስሞንን መገመት ይችላል ፣ በውስጣቸውም ሙሉ ዩኒቨርስ አሉ። ከ maximons እና friedmons ጋር ተመሳሳይ የሆኑ የኳንተም ቅርጾች ተወስነዋል ማለት ይቻላል። የመጀመሪያ ደረጃዎችየአጽናፈ ሰማይ ዝግመተ ለውጥ እና የአንድ መስተጋብር የመጀመሪያ ክፍተት አዘጋጅቷል ፣ ይህም በአጽናፈ ሰማይ መስፋፋት ወቅት ፣ ለምሳሌ ፣ በድንገት በሚፈጠር የሲሜትሪ መስበር ዘዴ ፣ በአሁኑ ጊዜ የሚታወቀው በአራት ግንኙነቶች ተከፍሏል። የአንደኛ ደረጃ የፊዚክስ እድገት አቅጣጫ አይካተትም ፣ ግን ይልቁንስ እንደዚህ ያለ ዕድል ይወስዳል።

ብቻ ሳይሆን የኳንተም ስበትበሌሎች የግንኙነቶች ጽንሰ-ሀሳብ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ሊያሳድር ይችላል ፣ እና ተቃራኒው ውጤት ጥርጥር የለውም። የQFT ጥናት በተጠማዘዘ የጠፈር ጊዜ፣ የጥቁር ጉድጓዶች መትነን እና በኮስሞሎጂ ውስጥ ያሉ ቅንጣቶች መወለድ ጥናቶች QFT ወደ የአንስታይን እኩልታዎች ማሻሻያ ያመራል። በዘመናዊ የተዋሃዱ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች መስተጋብር ጽንሰ-ሀሳቦች ፣ የቫኩም ኢነርጂ እፍጋቱ ዜሮ ያልሆነ ሊሆን ይችላል ፣ ስለሆነም ፣ የራሱ የስበት መስክ አለው። የዚህ የኃይል ጥንካሬ የበላይነት ወደ መስፋፋት ፍጥነት ይመራዋል ዘመናዊ አጽናፈ ሰማይ. በመጨረሻም, በባለብዙ-ልኬት ስበት ሞዴሎች, የስበት-አልባ መስተጋብር ሂደቶች በባለ 4-ልኬት ብሬን (ንዑስ ቦታ) ላይ በባለብዙ-ልኬት-ጊዜ ውስጥ ይከሰታሉ. ቅንጣቱን ወደ ብሬን ወሰን በሚያመጣው ጉልበት ላይ የሎሬንትስ ልዩነት መጣስ ሊታይ ይችላል, እና የስበት መስተጋብር ደካማ መሆን ያቆማል.

ይህ ሁሉ የሚያመለክተው የስበት መስተጋብር የኳንተም ቲዎሪ መፍጠር ሌሎችን ከግምት ውስጥ ሳያስገባ የማይቻል መሆኑን ነው። መሠረታዊ ግንኙነቶችእና, በተቃራኒው, የሌሎች ግንኙነቶች ንድፈ ሃሳብ ሙሉ እና ነፃ አይሆንም ውስጣዊ ቅራኔዎችየስበት መስተጋብርን ግምት ውስጥ ሳያስገባ. በከፍተኛ ማዕቀፍ ውስጥ ከሌሎች መስተጋብሮች ጋር እንዲህ ያለ የስበት መስተጋብር ውህደትን ማሳካት ይቻል ይሆናል። ንድፈ ሐሳብ ማዳበርሕብረቁምፊዎች የእንደዚህ ዓይነቱ ውህደት ጥናት በአካላዊ ፣ ኮስሞሎጂያዊ እና አስትሮፊዚካዊ መገለጫዎች ጥምረት በጥቃቅንና በማክሮ ዓለም መካከል ያለውን መሠረታዊ ግንኙነት የሚያጠናው በኮስሚክ ማይክሮፊዚክስ ዘዴዎች የተደገፈ ነው።

ሊት: ማርኮቭ ኤም.ኤ. ስለ ቁስ ተፈጥሮ. ኤም., 1976; ሚዝነር ቻ., ቶርን ኬ., ዊለር ጄ. ስበት. ኤም., 1977. ቲ. 1-3; A. አንስታይን እና የስበት ኃይል ጽንሰ-ሐሳብ. ኤም., 1979; Grib A.A., Mamaev S.G., Mostepanenko V.M. የኳንተም ውጤቶችበከፍተኛ ሁኔታ ውጫዊ መስኮች. ኤም., 1980; Rubakov V. A. ትልቅ እና ማለቂያ የሌላቸው ተጨማሪ ልኬቶች // በአካላዊ ሳይንሶች ውስጥ እድገቶች. 2001. ቲ 171. ጉዳይ. 9; ላንዳው ኤል.ዲ.፣ ሊፍሺትስ ኢ.ኤም. የመስክ ቲዎሪ። 8ኛ እትም። ኤም., 2003; Khlopov M. Yu. የኮስሞሚክሮፊዚክስ መሰረታዊ ነገሮች. ኤም., 2004.

V.A. Berezin, M. Yu. Khlopov.

የስበት ኃይል

አስገድድ

የሜካኒክስ መሰረት የኒውተን ሁለተኛ ህግ ነው። ህግን በሂሳብ በሚጽፉበት ጊዜ ምክንያቱ በቀኝ በኩል እና በግራ በኩል ያለው ተጽእኖ ይፃፋል. መንስኤው ኃይል ነው, እና የኃይሎች ተጽእኖ ማፋጠን ነው. ስለዚህም ሁለተኛው ሕግ እንደሚከተለው ተጽፏል።

የሰውነት መፋጠን በሰውነት ላይ ከሚሠራው የውጤት ኃይል ጋር ተመጣጣኝ እና ከሰውነት ብዛት ጋር ተመጣጣኝ ነው። ማፋጠን በተፈጠረው ኃይል አቅጣጫ ይመራል. የሚፈጠረው ኃይል ነው። የቬክተር ድምርበሰውነት ላይ የሚሠሩ ሁሉም ኃይሎች:.

እውነተኛ ኃይሎችበሁለት አካላት መካከል ያለውን መስተጋብር መለኪያ መለየት. ለወደፊቱ, በርካታ አይነት ግንኙነቶችን እንመለከታለን - ስበት, ኤሌክትሪክ, ሞለኪውላር. እያንዳንዱ አይነት መስተጋብር የራሱ ጥንካሬ አለው. ምንም አይነት መስተጋብር ከሌል ሃይሎች የሉም። ስለዚህ በመጀመሪያ ደረጃ የትኞቹ አካላት እርስ በርስ እንደሚገናኙ ማወቅ ያስፈልጋል.

የስበት ኃይል

አካሉ ይጣላል እና ከምድር በላይ ይበርራል (ምስል 1.1). ብቻ አለ።

ሩዝ. 1.1. በተጣለ ድንጋይ ላይ የሚንቀሳቀሱ ኃይሎች ( ሀየድንጋይ ማፋጠን ( ለእና ፍጥነቱ () ቪ)

በመሳብ የስበት ኃይል (ስበት) የሚታወቀው የሰውነት አካል ከምድር ጋር ያለው ግንኙነት። በአለም አቀፍ የስበት ህግ መሰረት, የስበት ኃይል ወደ ምድር መሃል እና እኩል ነው.

የት ኤም- የምድር ብዛት; ቲ- የሰውነት ክብደት; አር- ከምድር መሃል ወደ ሰውነት ያለው ርቀት; γ - የስበት ቋሚ. ምንም ሌላ መስተጋብር የለም, ስለዚህ ሌሎች ኃይሎች የሉም.

የድንጋይን ፍጥነት ለማግኘት ከቀመር 1.2 የሚገኘው የስበት ኃይል በኒውተን ሁለተኛ ህግ ቀመር 1.1 ተተክቷል። በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው የድንጋይ ማፋጠን ሁልጊዜ ወደ ታች ይመራል (ምስል 1.1, ለ). በተመሳሳይ ጊዜ የበረራ ድንጋይ ፍጥነት ይለወጣል እና በእያንዳንዱ የመንገዱን ነጥብ ላይ ወደዚህ አቅጣጫ ይመራል (ምስል 1.1, ቪ).

የኒውተን ሁለተኛ ህግ የቬክተር መጠኖችን ይዛመዳል - ማፋጠን ሀእና የውጤቱ ኃይል. ማንኛውም ቬክተር በመጠን (ሞዱል) እና አቅጣጫ ይሰጣል. በሶስት ትንበያዎች ላይ ቬክተርን መግለጽ ይችላሉ መጥረቢያዎችን ማስተባበርሦስት ቁጥሮች ማለት ነው። በዚህ ሁኔታ, የመጥረቢያ ምርጫ የሚወሰነው በምቾት ነው. በስእል. 1.1 ዘንግ Xወደ ታች ሊመራ ይችላል. ከዚያም የፍጥነት ትንበያዎች እኩል ይሆናሉ አንድ x, 0, 0. ዘንግ ከሆነ Xወደ ላይ ይንኩ ፣ ከዚያ የፍጥነት ትንበያዎች እኩል ይሆናሉ - አንድ x,0,0. ወደፊት የአክሱን አቅጣጫ እንመርጣለን Xከመፋጠን ጋር ወደ አቅጣጫ እንዲመጣጠን እና ለቀላልነት መጠኑን አንጽፍም አንድ x፣ ግን ልክ ሀ.ስለዚህ, በስበት ኃይል የተፈጠረው ፍጥነት

(1.3)

ከምድር ገጽ አጠገብ ላሉ አካላት ፣ አር» አር(የምድር ራዲየስ አር= 6400 ኪ.ሜ), ስለዚህ

ሜትር/ሰ 2 (1.4)

በውጤቱም፣ በአቀባዊው አቅጣጫ የተወረወረው አካል አንድ ወጥ በሆነ ፍጥነት ይንቀሳቀሳል።

ከቀመር 1.3 ያንን ማጣደፍ ይከተላል በፍጥነት መውደቅበሚበር (የሚወድቅ) አካል ብዛት ላይ የተመካ አይደለም እና በፕላኔቷ ብዛት ብቻ ይወሰናል ኤምእና የሰውነት ርቀት ከፕላኔቷ መሃል አር. ሰውነቱ ከፕላኔቷ መሃከል ርቆ በሄደ መጠን በስበት ኃይል ምክንያት የፍጥነት መጠኑ ይቀንሳል.

"ኃይል ምንድን ነው?" ለሚለው ጥያቄ ፊዚክስ እንዲህ በማለት ይመልሳል፡- “ኃይል የቁሳቁስ አካላት እርስበርስ ወይም በአካልና በሌሎች ቁስ አካላት መካከል ያለው መስተጋብር መለኪያ ነው። አካላዊ መስኮች" በተፈጥሮ ውስጥ ያሉ ሁሉም ኃይሎች በአራት መሠረታዊ የግንኙነት ዓይነቶች ሊመደቡ ይችላሉ-ጠንካራ ፣ ደካማ ፣ ኤሌክትሮማግኔቲክ እና ስበት። ጽሑፋችን ስለ ስበት ኃይል ምንነት ይናገራል - የእነዚህ ተፈጥሮ ግንኙነቶች የመጨረሻው እና ምናልባትም በጣም የተስፋፋው ልኬት።

ከምድር ስበት እንጀምር

ህያው የሆኑ ሁሉ ነገሮችን ወደ ምድር የሚስብ ኃይል እንዳለ ያውቃል። በተለምዶ እንደ ስበት, ስበት, ወይም ይባላል ስበት. ለመገኘቱ ምስጋና ይግባውና አንድ ሰው የእንቅስቃሴውን አቅጣጫ ወይም አንጻራዊ የሆነ ነገር የሚገኝበትን ቦታ የሚወስኑ የ “ላይ” እና “ታች” ጽንሰ-ሀሳቦችን አዳብሯል። የምድር ገጽ. ስለዚህ በተወሰነ ሁኔታ ፣ በምድር ላይ ወይም በአቅራቢያው ፣ የስበት ኃይሎች እራሳቸውን ይገለጣሉ ፣ ዕቃዎችን በጅምላ ወደ እርስ በእርስ ይሳባሉ ፣ በማንኛውም ርቀት ፣ ትንሽ እና በጣም ትልቅ ፣ በኮስሚክ ደረጃዎች እንኳን።

የስበት ኃይል እና የኒውተን ሦስተኛው ህግ

እንደሚታወቀው, ማንኛውም ኃይል, እንደ አካላዊ አካላት መስተጋብር መለኪያ ሆኖ ከተወሰደ, ሁልጊዜም በአንደኛው ላይ ይሠራበታል. በተመሳሳይም በአካላት ስበት መስተጋብር ውስጥ እያንዳንዳቸው እንደዚህ አይነት ዓይነቶች ያጋጥሟቸዋል የስበት ኃይል, በእያንዳንዳቸው ተጽእኖ ምክንያት የሚከሰቱ ናቸው. ሁለት አካላት ብቻ ካሉ (የሌሎቹ ሁሉ ድርጊት ችላ ሊባሉ እንደሚችሉ ይገመታል), ከዚያም እያንዳንዳቸው በኒውተን ሶስተኛ ህግ መሰረት, ሌላውን አካል በተመሳሳይ ኃይል ይስባሉ. ስለዚህ ጨረቃ እና ምድር እርስ በእርሳቸው ይሳባሉ, በዚህም ምክንያት የምድር ውቅያኖሶች መጨናነቅ እና ፍሰት.

እያንዳንዱ ፕላኔት በ ስርዓተ - ጽሐይከፀሐይ እና ከሌሎች ፕላኔቶች ብዙ የመሳብ ኃይሎችን በአንድ ጊዜ አጋጥሞታል። እርግጥ ነው, የእሱን ምህዋር ቅርፅ እና መጠን በትክክል ይወስናል የስበት ኃይልፀሐይ, ነገር ግን የሌሎች ተጽእኖ የሰማይ አካላትየሥነ ፈለክ ተመራማሪዎች በስሌቶቻቸው ውስጥ የእንቅስቃሴ አቅጣጫቸውን ግምት ውስጥ ያስገባሉ።

ከከፍታ ላይ በፍጥነት ወደ መሬት የሚወድቀው የትኛው ነው?

የዚህ ኃይል ዋናው ገጽታ ሁሉም ነገሮች ምንም እንኳን የክብደት መጠኑ ምንም ቢሆኑም, በተመሳሳይ ፍጥነት ወደ መሬት ይወድቃሉ. በአንድ ወቅት, እስከ 16 ኛው ክፍለ ዘመን ድረስ, ሁሉም ነገር በተቃራኒው እንደሆነ ይታመን ነበር - ከባድ አካላት ከቀላል ይልቅ በፍጥነት ይወድቃሉ. ይህንን የተሳሳተ ግንዛቤ ለማስወገድ ጋሊልዮ ጋሊሊ የእሱን አስተሳሰብ መፈጸም ነበረበት ታዋቂ ልምድከተደገፈው የፒሳ ግንብ ላይ ሁለት የተለያየ ክብደት ያላቸውን የመድፍ ኳሶች በአንድ ጊዜ በመጣል። ለሙከራው ምስክሮች ከሚጠበቁት በተቃራኒ ሁለቱም ኒውክሊየሮች በአንድ ጊዜ ወደ ላይ ደርሰዋል። ዛሬ, እያንዳንዱ የትምህርት ቤት ልጅ ይህ የተከሰተበት ምክንያት እንደሆነ ያውቃል የስበት ኃይል ለማንኛውም አካል ተመሳሳይ የነጻ ውድቀት g = 9.81 m / s 2 የዚህን የሰውነት ክብደት ምንም ይሁን ምን, እና በኒውተን ሁለተኛ ህግ መሰረት ዋጋው እኩል ነው. ወደ F = mg.

በጨረቃ እና በሌሎች ፕላኔቶች ላይ ያሉ የስበት ሃይሎች አሏቸው የተለያዩ ትርጉሞችይህ ማጣደፍ. ይሁን እንጂ በእነሱ ላይ የስበት ኃይል ባህሪው ተመሳሳይ ነው.

ስበት እና የሰውነት ክብደት

የመጀመሪያው ኃይል በቀጥታ በሰውነት ላይ ከተተገበረ, ሁለተኛው ወደ ድጋፍ ወይም እገዳ. በዚህ ሁኔታ, የመለጠጥ ኃይሎች ሁልጊዜ ከድጋፍ ሰጪዎች እና እገዳዎች አካላት ላይ ይሠራሉ. በተመሳሳዩ አካላት ላይ የሚተገበሩ የስበት ኃይሎች ወደ እነርሱ ይሠራሉ።

በፀደይ ወቅት ከመሬት በላይ የተንጠለጠለ ክብደት በዓይነ ሕሊናህ ይታይህ። ሁለት ኃይሎች በእሱ ላይ ይተገበራሉ-የተዘረጋው የፀደይ የመለጠጥ ኃይል እና የስበት ኃይል። በኒውተን ሶስተኛ ህግ መሰረት, ጭነቱ በፀደይ ላይ የሚሠራው ከመለጠጥ ኃይል ጋር እኩል እና ተቃራኒ በሆነ ኃይል ነው. ይህ ኃይል ክብደቱ ይሆናል. 1 ኪሎ ግራም የሚመዝነው ሸክም P = 1 kg ∙ 9.81 m/s 2 = 9.81 N (newton) ጋር እኩል የሆነ ክብደት አለው።

የስበት ኃይል: ፍቺ

አንደኛ የብዛት ንድፈ ሐሳብበፕላኔቶች እንቅስቃሴ ምልከታ ላይ የተመሰረተ የስበት ኃይል በ 1687 በታዋቂው "የተፈጥሮ ፍልስፍና መርሆዎች" ውስጥ በ Isaac Newton ተዘጋጅቷል. በፀሐይ እና በፕላኔቶች ላይ የሚሠሩት የስበት ኃይል በያዙት የቁስ መጠን ላይ የተመሰረተ እንደሆነ ጽፏል። ድረስ ይዘልቃሉ ረጅም ርቀትእና ሁልጊዜ እንደ እሴት ይቀንሳል, የካሬው ተገላቢጦሽርቀቶች. እነዚህን የስበት ሃይሎች እንዴት ማስላት እንችላለን? በጅምላ m 1 እና m 2 ባሉ ሁለት ነገሮች መካከል ያለው ኃይል F ለርቀት ቀመር ነው

• ረ=ጂም 1 ሜ 2/ር 2፣
  የት G የተመጣጠነ ቋሚ, የስበት ቋሚ.

የስበት አካላዊ ዘዴ

ኒውተን በፅንሰ-ሃሳቡ ሙሉ በሙሉ አልረካም ፣ ምክንያቱም አካላትን በርቀት በመሳብ መካከል ያለውን መስተጋብር ስለሚገምት ። ታላቁ እንግሊዛዊ ራሱ የአንዱን አካል ድርጊት ወደ ሌላ ለማስተላለፍ ኃላፊነት ያለው አንዳንድ አካላዊ ወኪል መኖር እንዳለበት እርግጠኛ ነበር፣ ይህም በአንድ ደብዳቤው ላይ በግልፅ ተናግሯል። ነገር ግን ሁሉንም ቦታ የሚሸፍነው የስበት መስክ ጽንሰ-ሐሳብ የጀመረበት ጊዜ ከአራት መቶ ዓመታት በኋላ ብቻ መጣ። ዛሬ ስለ ስበት ስንናገር, ስለማንኛውም (የጠፈር) አካል ከሌሎች አካላት የስበት መስክ ጋር ስላለው ግንኙነት መነጋገር እንችላለን, መለኪያው በእያንዳንዱ ጥንድ አካላት መካከል የሚነሱ የስበት ኃይል ነው. ከላይ ባለው መልኩ በኒውተን የተቀመረው የዩኒቨርሳል ስበት ህግ እውነት ሆኖ የሚቆይ እና በብዙ እውነታዎች የተረጋገጠ ነው።

የስበት ንድፈ ሐሳብ እና የስነ ፈለክ ጥናት

በ 18 ኛው እና በሰለስቲያል ሜካኒክስ ችግሮችን ለመፍታት በጣም በተሳካ ሁኔታ ተተግብሯል መጀመሪያ XIXክፍለ ዘመን. ለምሳሌ የሒሳብ ሊቃውንት ዲ. አዳምስ እና ደብሊው ሊ ቬሪየር በኡራኑስ ምህዋር ላይ የሚስተዋሉ ውዝግቦችን ሲተነትኑ ከሌሎች ጋር የስበት ሃይሎች እንደሚኖሩ ጠቁመዋል። ያልታወቀ ፕላኔት. የሚጠበቀውን ቦታ ጠቁመዋል፣ እና ብዙም ሳይቆይ ኔፕቱን በሥነ ፈለክ ተመራማሪ I. Galle ተገኘ።

አሁንም አንድ ችግር ነበር. Le Verrier እ.ኤ.አ. በ 1845 የሜርኩሪ ምህዋር በ 35 ኢንች በአንድ ምዕተ-አመት እንደሚቀድም ያሰላል ፣ ይህም ከኒውተን ንድፈ-ሀሳብ ከተገኘው ዜሮ እሴት በተቃራኒ። ተከታይ መለኪያዎች ተጨማሪ ሰጥተዋል ትክክለኛ ዋጋ 43" (የታየው ቅድመ ሁኔታ በትክክል 570"/ ክፍለ ዘመን ነው፣ ነገር ግን ጥንቃቄ የተሞላበት ስሌት ከሌሎች ፕላኔቶች ሁሉ ተፅእኖን ለመቀነስ 43 እሴት ይሰጣል)።

አልበርት አንስታይን ይህን ልዩነት በስበት ንድፈ ሃሳቡ ማዕቀፍ ውስጥ ማስረዳት የቻለው እስከ 1915 ድረስ ነበር። ግዙፉ ፀሀይ ልክ እንደሌላው ግዙፍ አካል ፣በአካባቢው የጠፈር ጊዜን ታጥባለች። እነዚህ ተፅዕኖዎች በፕላኔቶች ምህዋር ላይ ልዩነቶችን ያስከትላሉ, ነገር ግን በሜርኩሪ ላይ, በጣም ትንሹ ፕላኔት እና ለኮከብ በጣም ቅርብ ናቸው, በጣም ጎልተው ይታያሉ.

የማይነቃነቅ እና የስበት ኃይል

ከላይ እንደተገለጸው፣ ነገሮች ወደ መሬት ሲወድቁ ለመጀመሪያ ጊዜ የተመለከተው ጋሊልዮ ነው። ተመሳሳይ ፍጥነትብዛታቸው ምንም ይሁን ምን. በኒውተን ቀመሮች የጅምላ ጽንሰ-ሀሳብ የመጣው ከሁለት ነው። የተለያዩ እኩልታዎች. የእሱ ሁለተኛ ህግ በጅምላ m ባለው አካል ላይ የሚተገበር ሃይል F = ma በቀመር መሰረት ፍጥነትን ይሰጣል ይላል።

ነገር ግን፣ የስበት ኃይል ኤፍ በሰውነት ላይ የሚተገበር ቀመር F = mg ን ያረካል፣ g በጥያቄ ውስጥ ካለው አካል (መሬት ብዙውን ጊዜ ስለ ስበት ስንናገር) የሚወሰነው በሌላ አካል ላይ ነው። በሁለቱም እኩልታዎች m ውስጥ የተመጣጠነ ተመጣጣኝነት (coefficient of proportionality) አለ, ነገር ግን በመጀመሪያው ሁኔታ የማይነቃነቅ ክብደት ነው, እና በሁለተኛው ውስጥ ስበት ነው, እና ምንም የለም. ግልጽ ምክንያትለማንኛውም አካላዊ ነገር ተመሳሳይ መሆን አለባቸው.

ይሁን እንጂ ሁሉም ሙከራዎች እንደሚያሳዩት ይህ በእርግጥ ነው.

የአንስታይን የስበት ኃይል ጽንሰ-ሐሳብ

የማይነቃነቅ እና የስበት ኃይልን እኩልነት እውነታ ለንድፈ ሃሳቡ መነሻ አድርጎ ወሰደ። የስበት መስክ እኩልታዎችን, ታዋቂውን የአንስታይን እኩልታዎችን መገንባት ችሏል, እና በእነሱ እርዳታ የሜርኩሪ ምህዋር ቅድመ ሁኔታ ትክክለኛውን ዋጋ ማስላት ችሏል. በተጨማሪም በፀሐይ አቅራቢያ የሚያልፉትን የብርሃን ጨረሮች ለማዞር የሚለካ ዋጋ ይሰጣሉ, እና እነሱ እንደሚያመለክቱ ምንም ጥርጥር የለውም. ትክክለኛ ውጤቶችለማክሮስኮፒክ ስበት. የአንስታይን የስበት ፅንሰ-ሀሳብ ወይም አጠቃላይ አንጻራዊነት (ጂአር) እሱ ራሱ እንደጠራው አንዱ ነው። ታላላቅ ድሎችዘመናዊ ሳይንስ.

የስበት ሃይሎች ፍጥነት መጨመር ናቸው?

የማይነቃነቅ ክብደትን ከስበት ክብደት መለየት ካልቻሉ የስበት ኃይልን ከመፍጠን መለየት አይችሉም። የስበት መስክ ሙከራው በምትኩ ስበት በሌለበት በተፋጠነ ሊፍት ውስጥ ሊከናወን ይችላል። በሮኬት ውስጥ ያለ ጠፈርተኛ ከመሬት ሲፋጠን ከምድር ብዙ እጥፍ የሚበልጥ የስበት ሃይል ያጋጥመዋል።

ማንም ሰው የስበት ኃይልን ከመፍጠን መለየት ካልቻለ፣ የቀደመው ሁልጊዜም በፍጥነት ሊባዛ ይችላል። ማፋጠን የስበት ኃይልን የሚተካበት ሥርዓት ኢነርጂ ይባላል። ስለዚህ፣ በከርሰ-ምድር ምህዋር ላይ የምትገኘው ጨረቃ እንደ ኢነርጂያል ሲስተም ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል። ይሁን እንጂ የስበት መስክ ሲቀየር ይህ ስርዓት ከነጥብ ወደ ነጥብ ይለያያል. (በጨረቃ ምሳሌ ላይ የስበት መስክ ከአንድ ነጥብ ወደ ሌላ አቅጣጫ ይቀይራል.) በማንኛውም ጊዜ በቦታ እና ጊዜ ውስጥ በማንኛውም ጊዜ ፊዚክስ ስበት በሌለበት ጊዜ ህጎችን በሚያከብርበት ጊዜ የማይነቃነቅ ስርዓት ማግኘት ይችላል የሚለው መርህ ይባላል። የእኩልነት መርህ.

የስበት ኃይል የቦታ-ጊዜ የጂኦሜትሪክ ባህሪያት መገለጫ

የስበት ሃይሎች እንደ መፋጠን ሊወሰዱ ይችላሉ። የማይነቃነቅ ስርዓቶችከነጥብ ወደ ነጥብ የሚለያዩ መጋጠሚያዎች ማለት የስበት ኃይል የጂኦሜትሪክ ጽንሰ-ሐሳብ ነው.

የጠፈር ጊዜ ጠመዝማዛ ነው እንላለን። በጠፍጣፋ መሬት ላይ ኳስ አስቡበት. ያርፋል ወይም ግጭት ከሌለ ምንም አይነት ሃይሎች በሌሉበት አንድ ወጥ በሆነ መልኩ ይንቀሳቀሳሉ. ፊቱ ጠመዝማዛ ከሆነ ኳሱ ይፋጠን እና ወደ ዝቅተኛው ነጥብ ይጓዛል, አጭሩን መንገድ ይወስዳል. በተመሳሳይ፣ የአንስታይን ቲዎሪ ባለአራት አቅጣጫዊ የጠፈር ጊዜ ጠመዝማዛ እንደሆነ እና በዚህ ጠማማ ቦታ ላይ አንድ አካል ይንቀሳቀሳል ይላል። የጂኦዴቲክ መስመር, ይህም ከአጭር መንገድ ጋር ይዛመዳል. ስለዚህ, የስበት መስክ እና በእሱ ላይ የሚሰሩ ኃይሎች አካላዊ አካላትየስበት ሃይሎች በቦታ-ጊዜ ባህሪያት ላይ የሚመሰረቱ የጂኦሜትሪክ መጠኖች ናቸው፣ እሱም በግዙፍ አካላት አቅራቢያ በጣም የሚለዋወጠው።

የስበት መስተጋብር እርስበርስ አካላትን በመሳብ እራሱን ያሳያል። ይህ መስተጋብር በእያንዳንዱ አካል ዙሪያ የስበት መስክ በመኖሩ ይገለጻል.

በጅምላ m 1 እና m 2 መካከል ባሉ ሁለት የቁሳቁስ ነጥቦች መካከል ያለው የስበት መስተጋብር ኃይል ሞዱለስ እርስ በእርስ ርቀት ላይ ይገኛል ።

(2.49)

የት F 1,2,F 2,1 - በመገናኛው ቀጥታ መስመር ላይ የሚመሩ የግንኙነቶች ኃይሎች ቁሳዊ ነጥቦች,G= 6.67
- የስበት ቋሚ.

ግንኙነት (2.3) ይባላል የአለም አቀፍ የስበት ህግበኒውተን ተገኝቷል.

የስበት መስተጋብር ለቁሳዊ ነጥቦች እና አካላት ሉላዊ የሲሜትሪክ የጅምላ ስርጭት ላሉ አካላት የሚሰራ ነው፣ በመካከላቸው ያለው ርቀት የሚለካው ከማዕከላቸው ነው።

ከተገናኙት አካላት ውስጥ አንዱን ወደ ምድር ከወሰድን ፣ እና ሁለተኛው በጅምላ m ፣ በአቅራቢያው ወይም በላዩ ላይ የሚገኝ አካል ነው ፣ ከዚያ ማራኪ ኃይል በመካከላቸው ይሠራል።

, (2.50)

የት M 3, R 3 - የምድር ብዛት እና ራዲየስ.

ምጥጥን
- ከ 9.8 ሜትር / ሰ 2 ጋር እኩል የሆነ ቋሚ እሴት ፣ የተሰየመ g ፣ የፍጥነት መጠን ያለው እና ይባላል። የነፃ ውድቀት ማፋጠን.

የሰውነት ክብደት m እና የነፃ ውድቀት ማጣደፍ ምርት , ተጠርቷል ስበት

. (2.51)

እንደ የስበት መስተጋብር ኃይል የስበት ኃይል ሞጁል
እንደ ሁኔታው ጂኦግራፊያዊ ኬክሮስበምድር ላይ የሰውነት አቀማመጥ. ምሰሶዎች ላይ
, እና በምድር ወገብ ላይ በ 0.36% ይቀንሳል. ይህ ልዩነት ምድር በዘንግዋ ላይ ስለሚሽከረከር ነው.

ከምድር ገጽ አንጻራዊ በሆነ የሰውነት አካል እስከ ቁመት ድረስ ተወግዷል የስበት ኃይል ይቀንሳል

, (2.52)

የት
- ከምድር በሰዓት ከፍታ ላይ የነፃ ውድቀት ማፋጠን።

የጅምላ በቀመር (2.3-2.6) የስበት መስተጋብር መለኪያ ነው።

አካልን ከሰቀሉ ወይም በቋሚ ድጋፍ ላይ ካስቀመጡት, ከምድር አንጻር እረፍት ላይ ይሆናል, ምክንያቱም ከድጋፍ ወይም እገዳ በሰውነት ላይ በሚሠራው የምላሽ ኃይል የስበት ኃይል ሚዛኑን የጠበቀ ነው።

ምላሽ ኃይል- የሚሠሩበት ኃይል የተሰጠ አካልእንቅስቃሴውን የሚገድቡ ሌሎች አካላት.

አስገድድ መደበኛ ምላሽይደግፋልከሰውነት ጋር ተያይዟል እና ወደ የድጋፍ አውሮፕላን ቀጥታ ይመራል.

የክር ምላሽ ኃይል(እገዳ) በክርው ላይ ተመርቷል (እገዳ)

የሰውነት ክብደት –ሰውነቱ በድጋፉ ላይ የሚጫንበት ወይም የተንጠለጠለበትን ክር የሚዘረጋበት እና በድጋፉ ላይ የሚተገበርበት ኃይል።

ሰውነት በእረፍት ወይም ወጥ በሆነ የመስመራዊ እንቅስቃሴ ውስጥ ባለው የድጋፍ አግድም ገጽ ላይ ከሆነ ክብደት በቁጥር ከስበት ኃይል ጋር እኩል ነው። በሌሎች ሁኔታዎች, የሰውነት ክብደት እና የስበት ኃይል በትልቅነት እኩል አይደሉም.

2.6.3. የግጭት ኃይሎች

የግጭት ኃይሎች የሚንቀሳቀሱ እና የሚያርፉ አካላት እርስ በርስ በሚገናኙበት መስተጋብር ምክንያት ይነሳሉ.

ውጫዊ (ደረቅ) እና ውስጣዊ (viscous) ግጭት አለ.

ውጫዊ ደረቅ ጭቅጭቅሲካፈል:

የተዘረዘሩት የውጪ ግጭት ዓይነቶች ከግጭት፣ እረፍት፣ ተንሸራታች እና መሽከርከር ኃይሎች ጋር ይዛመዳሉ።

ጋር

የማይንቀሳቀስ ግጭት
የውጭ ኃይሎች መጠን አንጻራዊ እንቅስቃሴያቸውን ለመፍጠር በቂ ካልሆነ በሚገናኙ አካላት መካከል ይሠራል።

እየጨመረ የሚሄድ የውጭ ኃይል ከሌላ አካል ጋር በሚገናኝ አካል ላይ ከተተገበረ , ከግንኙነት አውሮፕላን ጋር ትይዩ (ምስል 2.2.a), ከዚያም ሲቀይሩ ከዜሮ ወደ አንዳንድ እሴት
የሰውነት እንቅስቃሴ አይከሰትም. ሰውነት በኤፍ ላይ መንቀሳቀስ ይጀምራል ረ. ከፍተኛ

ከፍተኛው የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል

, (2.53)

የት - የማይንቀሳቀስ ግጭት ቅንጅት ፣ N - የድጋፍ መደበኛ ምላሽ ኃይል ሞጁሎች።

የማይንቀሳቀስ ግጭት Coefficient ሰውነቱ በስበት ኃይል ስር መንከባለል ከጀመረበት ወለል አድማስ ላይ ያለውን የማዕዘን ታንጀንት በማግኘት በሙከራ ሊወሰን ይችላል።

መቼ F>
አካላት በተወሰነ ፍጥነት እርስ በእርሳቸው ይንሸራተታሉ (ምስል 2.11 ለ).

ተንሸራታች የግጭት ኃይል ወደ ፍጥነት ይመራል። . በዝቅተኛ ፍጥነት ያለው ተንሸራታች የግጭት ኃይል ሞዱል በአሞንቶን ህግ መሰረት ይሰላል

, (2.54)

የት - በተገናኘው አካላት ላይ ባለው ቁሳቁስ እና ሁኔታ ላይ በመመስረት የተንሸራታች ግጭት ልኬት የሌለው ፣ እና ሁልጊዜ ያነሰ ነው .

የሚሽከረከረው የግጭት ኃይል የሚከሰተው በሲሊንደር ወይም በኳስ ሬዲየስ R ቅርጽ ያለው አካል በድጋፍ ወለል ላይ ሲንከባለል ነው። የቁጥር እሴትየሚሽከረከር የግጭት ኃይል የሚወሰነው በኮሎምብ ሕግ መሠረት ነው።

, (2.55)

የት k [m] - የሚሽከረከር ግጭት Coefficient.

 21.1. የኒውተን የአለም አቀፍ የስበት ህግ
የስበት መስተጋብር በሁሉም የቁሳዊ አካላት ውስጥ ያሉ ናቸው (ምስል 111).

ሩዝ. 111
በ I. ኒውተን የተገኘው እና በ 1687 የታተመውን እነዚህን ኃይሎች የሚገልጽ ሕግ የዩኒቨርሳል የስበት ህግ ተብሎ ይጠራ ነበር-ሁለት ቁሳዊ ነጥቦች ከእነዚህ ነጥቦች ብዛት ከሚገኘው ውጤት ጋር ተመጣጣኝ በሆኑ ኃይሎች ይሳባሉ ፣ በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር ይነፃፀራሉ ። ነጥቦቹን እና እነዚህን ነጥቦች በማገናኘት ቀጥታ መስመር ላይ ተመርተዋል.

ጥንካሬ ስለሆነ የቬክተር ብዛት, ከዚያም የመሳብ ኃይልን የሚወስነው ቀመር የቬክተር ቅርጽ መሰጠት አለበት.
ይህንን ለማድረግ ቬክተሩን እናስተዋውቃለን አር 12, ነጥቦቹን በማገናኘት ላይ 1 እና 2 (ምስል 112).

ሩዝ. 112
ከዚያም በሁለተኛው አካል ላይ የሚሠራው የመሳብ ኃይል በቅጹ ውስጥ ሊጻፍ ይችላል

በቀመር (1)፣ (2)፣ የተመጣጣኝነት ቅንጅት b የስበት ቋሚ ይባላል። የዚህ መጠን ዋጋ ከሌሎች ሊገኝ አይችልም አካላዊ ሕጎችእና በሙከራ ተወስኗል. የስበት ቋሚው አሃዛዊ እሴት በአሃዶች ስርዓት ምርጫ ላይ የተመሰረተ ነው, ለምሳሌ, በ SI ውስጥ እኩል ነው:

የስበት ኃይል ቋሚነት ለመጀመሪያ ጊዜ የተለካው በእንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ሄንሪ ካቨንዲሽ ነው። እ.ኤ.አ. በ 1798 የቶርሽን ሚዛን ሠራ እና በሁለት ሉሎች መካከል ያለውን የመሳብ ኃይል ለመለካት ተጠቅሞ ነበር ፣ ይህም ሁለንተናዊ የስበት ኃይልን ያረጋግጣል ። የስበት ቋሚ, የጅምላ እና አማካይ እፍጋትምድር።
የስበት መስተጋብር ተፈጥሮ ጥያቄው እጅግ በጣም የተወሳሰበ ነው። I. ኒውተን ራሱ ለዚህ ጥያቄ “መላምቶችን አልፈጥርም” የሚል ምላሽ ሰጠ ፣ በዚህም በዚህ ርዕስ ላይ ለመወያየት እንኳን ፈቃደኛ አልሆነም። የአለም አቀፍ የስበት ህግ በቂ ነው ከፍተኛ ዲግሪየስበት መስተጋብርን በቁጥር በትክክል ይገልጻል። አስደናቂ ስኬቶች የኒውቶኒያ ሜካኒክስለሁለት ምዕተ ዓመታት ያህል ለሁሉም ተመሳሳይ አቀራረብ አስቀድሞ ወስኗል አካላዊ ሳይንስመካኒኮችን ብቻ ሳይሆን: በትክክል የሚገልጹትን ህጎች ለማግኘት, ለማግኘት በቂ ነው አካላዊ ክስተቶች, እና እነሱን ተግባራዊ ለማድረግ ይማሩ የቁጥር መግለጫእነዚህ ክስተቶች.
ስለዚህ, በስበት ኃይል ጥናት ውስጥ, ለመረዳት በማይቻል መልኩ አንድ አካል በሌላው ላይ ተጽዕኖ እንደሚያሳድር ይታመን ነበር, እናም ይህ ተጽእኖ ወዲያውኑ ይተላለፋል, ማለትም, የአንዱ የሰውነት አቀማመጥ ለውጥ በሌሎች አካላት ላይ የሚወስዱትን ኃይሎች ይለውጣል. እነዚህ አካላት የሚገኙበት ርቀት ምንም ይሁን ምን . ይህ አጠቃላይ አቀራረብወደ ባህሪ አካላዊ ግንኙነቶችየረጅም ጊዜ እርምጃ ጽንሰ-ሐሳብ ተብሎ ይጠራል. ስለ አካላት መስተጋብር ተመሳሳይ እይታ ወደ ኤሌክትሪክ እና መግነጢሳዊ ክስተቶችበ 18 ኛው - 19 ኛው ክፍለ ዘመን ውስጥ በንቃት የተካሄደው ጥናት. በ 30 ዎቹ ውስጥ ብቻ ዓመታት XIXክፍለ ዘመን እንግሊዛዊ የፊዚክስ ሊቅ M. Faraday ለ ኤሌክትሮማግኔቲክ ግንኙነቶችዋናዎቹ ድንጋጌዎች ተዘጋጅተዋል አማራጭ ጽንሰ-ሐሳብየአጭር ክልል መስተጋብር: መስተጋብርን ለማስተላለፍ "አስታራቂ" ያስፈልጋል, እነዚህን ግንኙነቶች የሚያስተላልፍ የተወሰነ መካከለኛ; ግንኙነቶቹ እራሳቸው ወዲያውኑ ሊተላለፉ አይችሉም, ያስፈልገዋል የተወሰነ ጊዜበአንደኛው አካል አቀማመጥ ላይ ለውጥ በሌሎች መስተጋብር አካላት "እንዲሰማ" ለማድረግ. በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ የጀርመን የፊዚክስ ሊቅአ.አንስታይን አዲስ የስበት ንድፈ ሃሳብ ገንብቷል - አጠቃላይ የአንፃራዊነት ፅንሰ-ሀሳብ። በዚህ ጽንሰ-ሐሳብ ማዕቀፍ ውስጥ, የስበት ግንኙነቶች ተብራርተዋል በሚከተለው መንገድ: በጅምላ እያንዳንዱ አካል በራሱ ዙሪያ ያለውን የጠፈር-ጊዜ ባህሪያትን ይለውጣል (የስበት መስክ ይፈጥራል), ሌሎች አካላት በዚህ የተለወጠው የጠፈር ጊዜ (በስበት መስክ) ውስጥ ይንቀሳቀሳሉ, ይህም ወደ ታዛቢ ኃይሎች, ፍጥነት መጨመር, ወዘተ ከዚህ አንፃር ሲታይ “በስበት መስክ ላይ ነው” የሚለው አገላለጽ “የስበት ኃይል እርምጃ” ከሚለው አገላለጽ ጋር እኩል ነው።
የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክን ስናጠና ወደ እነዚህ ጥያቄዎች በኋላ እንመለሳለን።
ስለ ስበት ክስተት በጣም የሚያስደንቀው ነገር የስበት ኃይል ከብዙ አካላት ጋር ተመጣጣኝ ነው. በእርግጥም ቀደም ሲል ስለ ብዛት የተነጋገርነው እንደ የሰውነት ጉልበት (inertia) መለኪያ ነው። ብዛቱ በመሠረቱ የተለየ ንብረትን እንደሚወስን ታወቀ ቁሳዊ አካላት- በስበት መስተጋብር ውስጥ የመሳተፍ ችሎታ መለኪያ ነው. ስለዚህ, ስለ ሁለት ስብስቦች መነጋገር እንችላለን - የማይነቃነቅ እና ስበት. የዩኒቨርሳል ስበት ህግ እነዚህ ብዙሃኖች እርስ በእርሳቸው ተመጣጣኝ ናቸው. ይህ መግለጫ ለረጅም ጊዜ ተረጋግጧል የታወቀ እውነታሁሉም አካላት በተመሳሳይ ፍጥነት ወደ መሬት ይወድቃሉ። ጋር የተሞከረ ከፍተኛ ትክክለኛነትየሃንጋሪው የፊዚክስ ሊቅ ሎራንድ ኢኦትቮስ በተባሉት ስራዎች ውስጥ የስበት እና የማይነቃነቅ ስብስቦች ተመጣጣኝነት ተረጋግጧል. በመቀጠልም የኢነርጂ እና የስበት ኃይል ተመጣጣኝነት መሰረትን ፈጠረ አዲስ ቲዎሪስበት - አጠቃላይ ጽንሰ-ሐሳብየ A. Einstein አንጻራዊነት.
በማጠቃለያው ፣ የአለም አቀፍ የስበት ህግ የጅምላ አሃድ (በእርግጥ ፣ ስበት) ለመወሰን እንደ መሠረት ሆኖ ሊያገለግል እንደሚችል እናስተውላለን። ለምሳሌ፡ በአንድ ሜትር ርቀት ላይ የሚገኙ ሁለት የነጥብ አካላት የስበት ኃይል በአንድ ኃይል ይሳባሉ። ኤን.

 ምደባ ለ ገለልተኛ ሥራ በርቀት የሚገኙትን የሁለት ነጥብ አካላት ብዛት ይወስኑ 1.0 ሜእርስ በርሳቸው እና ከኃይል ጋር መስተጋብር 1.0 ኤን.

ለስበት ሃይሎች፣ የሱፐርላይዜሽን መርህ ትክክለኛ ነው፡- ከበርካታ አካላት በነጥብ አካል ላይ የሚሠራው ኃይል ከእያንዳንዱ አካል ከሚንቀሳቀሱ ኃይሎች ድምር ጋር እኩል ነው። ይህ መግለጫ የሙከራ መረጃዎችን ማጠቃለል እና የስበት መስተጋብር መሰረታዊ ባህሪ ነው።
የሱፐርላይዜሽን መርህን ከሂሳብ እይታ አንፃር እንይ፡ በአለም አቀፍ የስበት ህግ መሰረት የስበት ኃይል መስተጋብር ከነዚህ አካላት ብዛት ጋር ተመጣጣኝ ነው። በጅምላ ላይ ያለው ጥገኝነት መስመር አልባ ከሆነ፣ የሱፐርላይዜሽን መርህ ተግባራዊ አይሆንም። በእርግጥም የጅምላ አካል ይሁን m oከብዙዎች ጋር ከሁለት ነጥብ አካላት ጋር ይገናኛል። ሜ 1እና ሜ 2. በአእምሮአዊ አካላትን እናስቀምጥ ሜ 1እና ሜ 2ወደ አንድ ነጥብ (ከዚያም እንደ አንድ አካል ሊቆጠሩ ይችላሉ). በዚህ ሁኔታ በሰውነት ላይ የሚሠራው ኃይል m oእኩል ነው፡-

በሁለት አካላት ላይ የሚሠሩ ኃይሎች ድምር ሆኖ የቀረበው - ሜ 1እና ሜ 2.
በጉልበት እና በጅምላ መካከል ቀጥተኛ ያልሆነ ግንኙነት ከሆነ፣ የሱፐርፖዚሽን መርህ ልክ አይሆንም።
ለነጥብ አካላት ሁለንተናዊ የስበት ህግ እና የሱፐርላይዜሽን መርህ በመርህ ደረጃ, በመጠን መጠኖች አካላት መካከል ያለውን የግንኙነት ኃይሎች ለማስላት ያስችላል (ምስል 113).

ሩዝ. 113
ይህንን ለማድረግ እያንዳንዱን አካል በአዕምሯዊ ሁኔታ ወደ ትናንሽ ክፍሎች መከፋፈል አስፈላጊ ነው, እያንዳንዱም እንደ ቁሳቁስ ነጥብ ሊቆጠር ይችላል. ከዚያ በሁሉም ጥንድ ነጥቦች መካከል ያለውን የግንኙነቶች ኃይሎች ድርብ ድምር አስላ። ውስጥ አጠቃላይ ጉዳይእንዲህ ዓይነቱን ድምር ማስላት ውስብስብ የሂሳብ ችግር ነው.
እኛ ውሱን መጠን ያላቸው አካላት መካከል ያለውን መስተጋብር ኃይል የሚሰላው አካላትን በመሰባበር እና በቀጣይ ማጠቃለያ ዘዴ ብቻ መሆኑን አጽንኦት እናደርጋለን. በአካላት መካከል ያለው የመስተጋብር ኃይል እንደ መስተጋብር ኃይል ሊሰላ ይችላል ማለት ስህተት ነው. ከጥንካሬ ጋር እኩል ነውበጅምላ ማዕከሎች ላይ የሚገኙት የነጥብ አካላት ግንኙነቶች. ይህንን አባባል ለማረጋገጥ አንድ ቀላል ምሳሌ ተመልከት።
ከተገናኙ አካላት አንዱ የጅምላ ቁሳቁስ ነጥብ ተደርጎ ይወሰድ m o, እና ሁለተኛው አካል እንደ ሁለት ቁሳዊ ነጥቦች ሊወከል ይችላል እኩል የጅምላ ኤም, እርስ በርስ በተወሰነ ርቀት ላይ ይገኛል (ምሥል 114).

ሩዝ. 114
ሁሉም የቁሳቁስ ነጥቦች በተመሳሳይ ቀጥታ መስመር ላይ ይገኛሉ ፣ ከመጀመሪያው አካል እስከ ሁለተኛው መሃል ያለው ርቀት በ አር. በሰውነት ላይ የሚሠራ የመሳብ ኃይል m oእኩል ነው፡-

የሁለተኛውን አካል የሚይዙትን የቁሳቁስ ነጥቦችን ወደ አንድ ክብደት ካገናኘን 2ሜ, በሰውነት መሃል ላይ የሚገኝ, ከዚያም የግንኙነቱ ኃይል ከሚከተሉት ጋር እኩል ይሆናል:

ከአገላለጽ (3) የተለየ ነው። መቼ ብቻ አር >> ሀአገላለጽ (3) ወደ ቀመር (2) ይገባል. በዚህ ጉዳይ ላይ ሁለተኛው አካል እንደ ቁሳቁስ ነጥብ መቆጠር እንዳለበት ልብ ይበሉ.