Siła oddziaływania grawitacyjnego między nimi. Silne pola grawitacyjne

 21.1. Prawo uniwersalna grawitacja Niuton
Oddziaływania grawitacyjne są nieodłącznym elementem wszystkich ciał materialnych (ryc. 111).

Ryż. 111
Prawo opisujące te siły, odkryte przez I. Newtona i opublikowane w 1687 r., nazwano prawem powszechnego ciążenia: dwa punkty materialne przyciągają się z siłami proporcjonalnymi do iloczynu mas tych punktów, odwrotnie proporcjonalnymi do kwadratu odległości między punktami i skierowanymi wzdłuż prostej łączącej te punkty:

Ponieważ siła jest wielkość wektorowa, wówczas wzór określający siłę przyciągania należy nadać w postaci wektorowej.
Aby to zrobić, wprowadzamy wektor r 12, łącząc punkty 1 I 2 (ryc. 112).

Ryż. 112
Wówczas siłę przyciągania działającą na drugie ciało można zapisać w postaci

We wzorach (1), (2) współczynnik proporcjonalności b nazywany jest stałą grawitacji. Wartości tej wielkości nie można znaleźć na podstawie innych prawa fizyczne i wyznaczone eksperymentalnie. Wartość numeryczna stała grawitacji zależy od wyboru układu jednostek, zatem w SI jest równa:

Stała grawitacyjna została po raz pierwszy zmierzona eksperymentalnie przez angielskiego fizyka Henry'ego Cavendisha. W 1798 r. skonstruował wagę skrętną i za jej pomocą zmierzył siłę przyciągania pomiędzy dwiema kulami, potwierdzając tym samym prawo powszechnego ciążenia; wyznaczył stałą grawitacji, masę i średnia gęstość Ziemia.
Pytanie o naturę oddziaływania grawitacyjnego jest niezwykle złożone. Sam I. Newton udzielił lakonicznej odpowiedzi na to pytanie: „Nie wymyślam hipotez”, odmawiając w ten sposób nawet dyskusji na ten temat. Wystarczy prawo powszechnego ciążenia wysoki stopień dokładnie ilościowo opisuje oddziaływanie grawitacyjne. Ogromne sukcesy Mechanika Newtona przez prawie dwa stulecia z góry ustalano podobne podejście do wszystkich nauka fizyczna, nie tylko mechanika: wystarczy odkryć, znaleźć prawa, które poprawnie opisują zjawiska fizyczne i naucz się je stosować opis ilościowy te zjawiska.
Dlatego w badaniu grawitacji wierzono, że w niezrozumiały sposób jedno ciało może oddziaływać na drugie, a wpływ ten przekazywany jest natychmiast, to znaczy zmiana położenia jednego z ciał natychmiast zmienia siły działające na inne ciała niezależnie od odległości w jakiej te ciała się znajdują. Ten ogólne podejście do charakteru interakcje fizyczne zwaną teorią działania dalekiego zasięgu. Podobny pogląd na oddziaływania ciał został rozszerzony na elektryczne i zjawiska magnetyczne, którego badania były aktywnie prowadzone w XVIII–XIX wieku. Dopiero w latach 30 lata XIX wiek Fizyk angielski M. Faradaya za oddziaływania elektromagnetyczne sformułowano główne postanowienia teoria alternatywna interakcja krótkiego zasięgu: do transmisji interakcji potrzebny jest „mediator”, czyli określone medium, które transmituje te interakcje; tego wymaga, że ​​same interakcje nie mogą być transmitowane natychmiastowo określony czas po to, aby zmiana położenia jednego z ciał została „odczuta” przez inne, oddziałujące na siebie ciała. Na początku XX wieku Niemiecki fizyk A. Einstein zbudował nową teorię grawitacji - ogólną teorię względności. W ramach tej teorii wyjaśniane są oddziaływania grawitacyjne w następujący sposób: każde ciało posiadające masę zmienia wokół siebie właściwości czasoprzestrzeni (tworzy pole grawitacyjne), natomiast inne ciała poruszają się w tej zmienionej czasoprzestrzeni (w polu grawitacyjnym), co prowadzi do pojawienia się obserwowalnych sił, przyspieszenia, itd. Z tego punktu widzenia wyrażenie „znajduje się w polu grawitacyjnym” jest równoznaczne z wyrażeniem „działają siły grawitacyjne”.
Do tych pytań wrócimy później, badając pole elektromagnetyczne.
Najbardziej uderzającą rzeczą w zjawisku grawitacji jest to, że siły grawitacyjne są proporcjonalne do mas ciał. Rzeczywiście, wcześniej mówiliśmy o masie jako mierze bezwładności ciała. Okazało się, że masa determinuje także zasadniczo odmienną właściwość ciał materialnych – jest miarą zdolności do uczestniczenia w oddziaływaniach grawitacyjnych. Dlatego możemy mówić o dwóch masach - inercyjnej i grawitacyjnej. Prawo powszechnego ciążenia stwierdza, że ​​masy te są względem siebie proporcjonalne. To stwierdzenie zostało już dawno potwierdzone znany fakt: Wszystkie ciała spadają na ziemię z tym samym przyspieszeniem. Eksperymentowano z wysoka celność proporcjonalność mas grawitacyjnych i bezwładnościowych została potwierdzona w pracach węgierskiego fizyka Loranda Eotvosa. Następnie podstawą stała się proporcjonalność mas bezwładności i grawitacji nowa teoria grawitacja − ogólna teoria teoria względności A. Einsteina.
Podsumowując, zauważamy, że prawo powszechnego ciążenia można wykorzystać jako podstawę do określenia jednostki masy (oczywiście grawitacyjnej). Na przykład: dwa ciała punktowe jednostki masa grawitacyjna znajdujące się w odległości jednego metra, przyciągają się z siłą jednego N.

 Zadanie dla niezależna praca : wyznaczanie mas dwóch ciał punktowych znajdujących się w pewnej odległości 1,0 m od siebie i oddziałując siłą 1,0 N.

W przypadku sił grawitacyjnych obowiązuje zasada superpozycji: siła działająca na ciało punktowe z kilku innych ciał jest równa sumie sił działających na każde ciało. To stwierdzenie jest także uogólnieniem danych eksperymentalnych i podstawową właściwością oddziaływań grawitacyjnych.
Przyjrzyjmy się zasadzie superpozycji z matematycznego punktu widzenia: zgodnie z prawem powszechnego ciążenia siła oddziaływania grawitacyjnego jest proporcjonalna do masy tych ciał. Gdyby zależność od mas była nieliniowa, wówczas zasada superpozycji nie miałaby zastosowania. Rzeczywiście, niech ciało masowe m o oddziałuje z dwoma ciałami punktowymi posiadającymi masy m 1 I m 2. Ułóżmy mentalnie ciała m 1 I m 2 do jednego punktu (wówczas można je uznać za jedno ciało). W tym przypadku siła działająca na ciało m o, jest równe:

przedstawiony jako suma sił działających na część dwóch ciał − m 1 I m 2.
W przypadku nieliniowej zależności pomiędzy siłą a masą zasada superpozycji nie będzie obowiązywać.
Prawo powszechnego ciążenia dla ciał punktowych i zasada superpozycji umożliwiają w zasadzie obliczenie sił oddziaływania między ciałami o skończonych rozmiarach (ryc. 113).

Ryż. 113
Aby to zrobić, konieczne jest mentalne podzielenie każdego z ciał na małe sekcje, z których każdą można uznać za punkt materialny. Następnie oblicz podwójną sumę sił oddziaływania pomiędzy wszystkimi parami punktów. W przypadek ogólny obliczenie takiej sumy jest złożonym problemem matematycznym.
Podkreślamy, że siłę oddziaływania pomiędzy ciałami o skończonych rozmiarach oblicza się jedynie metodą rozbijania ciał i późniejszego sumowania. Błędem jest twierdzenie, że siłę oddziaływania pomiędzy ciałami można obliczyć jako siłę oddziaływania, równa sile oddziaływania ciał punktowych znajdujących się w środkach mas. Aby uzasadnić to stwierdzenie, rozważmy prosty przykład.
Niech jedno z oddziałujących ciał zostanie uznane za materialny punkt masy m o, a drugie ciało można przedstawić jako dwa punkty materialne równe masy M, umieszczone w stałej odległości a od siebie (ryc. 114).

Ryż. 114
Wszystkie punkty materialne znajdują się na tej samej linii prostej, odległość od pierwszego ciała do środka drugiego jest oznaczona wzorem R. Siła przyciągania działająca na ciało m o, jest równe:

Jeśli połączymy punkty materialne tworzące drugie ciało w jedną masę 2 m, znajdujący się w środku ciała, wówczas siła oddziaływania będzie równa:

co różni się od wyrażenia (3). Tylko kiedy r >> a wyrażenie (3) przechodzi do wzoru (2). Należy pamiętać, że w tym przypadku drugą bryłę należy uznać za punkt materialny.

Sokol-Kutylovsky O.L.

O siłach oddziaływania grawitacyjnego

Jeśli zapytasz dowolnego studenta lub profesora wydziału fizyki lub mechaniki i matematyki dowolnego uniwersytetu o siły oddziaływania grawitacyjnego, pozornie najlepiej zbadanego ze wszystkich znanych oddziaływań sił, to jedyne, co może zrobić, to napisać wzory na siłę Newtona i siłę odśrodkową, która zapamiętają niezrozumiałą siłę Coriolisa i istnienie jakichś tajemniczych sił żyroskopowych. A wszystko to pomimo tego, że można z niego pozyskać wszelkie siły grawitacyjne ogólne zasady fizyka klasyczna.

1. Co wiadomo o siłach grawitacyjnych

1.1. Wiadomo, że siła powstająca pomiędzy ciałami w oddziaływanie grawitacyjne, wprost proporcjonalna do masy tych ciał i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi (prawo powszechnego ciążenia lub prawo Newtona):

, (1)

Gdzie G" 6.6720H 10 -11 LF m 2H kg -2 - stała grawitacyjna, M, M- masy oddziałujących ciał i R- najkrótsza odległość między środkami mas oddziałujących ciał. Zakładając, że ciało ma masę M na odległość R tworzy pole przyspieszenia grawitacyjnego skierowane w stronę środka masy,

siła (1) działająca na ciało o masie M, są również prezentowane w postaci:

gdzie w jest prędkością kątową obrotu ciała wokół osi nieprzechodzącej przez środek masy ciała, w – prędkość ruchu prostoliniowego ciała i R – wektor promieniowy łączący oś obrotu z cząstką lub środkiem masy wirującego korpusu. Pierwszy człon odpowiada sile grawitacji (1), drugi człon we wzorze (3) nazywany jest siłą Coriolisa, zaś trzeci człon nazywany jest siłą odśrodkową. Siłę Coriolisa i siłę odśrodkową uważa się za fikcyjną, w zależności od układu odniesienia, co jest całkowicie niezgodne z doświadczeniem i elementarnością zdrowy rozsądek. Jak można uważać siłę za fikcyjną, jeśli może działać prawdziwa praca? Oczywiście nie są to fikcje siła fizyczna oraz aktualnie dostępną wiedzę i pomysły na temat tych sił.

Pochodzenie współczynnik liczbowy Wartość „2” w sile Coriolisa jest wątpliwa, gdyż współczynnik ten uzyskano dla przypadku, gdy prędkość chwilowa punktów ciała w wirującym układzie odniesienia pokrywa się z prędkością poruszającego się ciała lub jest skierowana przeciwko niemu, czyli promieniowy kierunek siły Coriolisa. Drugi przypadek, gdy prędkość ciała jest ortogonalna chwilowa prędkość punkty obrotowego układu odniesienia nie są brane pod uwagę. Zgodnie z metodą opisaną w, okazuje się, że wielkość siły Coriolisa w drugim przypadku równy zeru, natomiast dla danego kąta i prędkości liniowe powinno być tak samo.

1.3. Prędkość kątowa jest wektorem osiowym, czyli charakteryzuje się określoną wartością i jest skierowana wzdłuż jednej wybranej osi. Znak kierunku prędkość kątowa określa reguła prawej śruby. Prędkość kątową obrotu definiuje się jako zmianę kąta obrotu w jednostce czasu, ω( T)=¶ φ/¶ T. W tej definicji φ( T) – funkcja okresowa czasu z okresem 2π radianów. Jednocześnie prędkość kątowa wynosi funkcja odwrotna czas. Wynika to w szczególności z jego wymiaru. Z tych powodów pochodna prędkości kątowej po czasie: ¶ ω /¶ t=-ω 2 . Pochodna czasowa prędkości kątowej odpowiada wektorowi osiowemu przyspieszenie kątowe. Zgodnie z konwencjonalną definicją podaną w fizyce słownik encyklopedyczny, osiowy wektor przyspieszenia kątowego jest skierowany wzdłuż osi obrotu, w tym samym kierunku, co prędkość kątowa, jeśli obrót jest przyspieszony, i przeciwnie do prędkości kątowej, jeśli obrót jest wolny.

2. Siły grawitacyjne działające na środek masy ciała

Grawitacyjne i siły mechaniczne różnią się charakterem interakcji: podczas „kontaktowego” oddziaływania ciał powstają siły mechaniczne, a podczas odległego grawitacyjnego oddziaływania ciał powstają siły grawitacyjne.

2.1. Wyznaczmy wszystkie siły grawitacyjne działające na środek masy ciała materialnego. Obracanie ciała dookoła własną oś, przechodząc przez jego środek masy, nie będziemy na razie rozważać. Z ogólnych zasad mechaniki wiadomo, że siła powstaje, gdy zmienia się chwilowy pęd ciała. Zróbmy to W podobny sposób jak przy określaniu sił związanych z ruch prostoliniowy korpusu oraz przy wyznaczaniu sił związanych z jego obrotem względem osi zewnętrznej:

lub w rozszerzonej formie:

Gdzie R =R·[ sałata(ω T)· X + grzech(ω T)· y ], X I y – wektory jednostkowe w kierunku odpowiednich osi współrzędnych, R– moduł wektora promieniowego R , R 1 =R /R– wektor jednostkowy w kierunku wektora promieniowego R , T– czas i oś współrzędnych z pokrywa się z osią obrotu. Wielkość pochodnej wektora jednostkowego R 1 z czasem, ¶ R 1 /¶ t=ω· R 1^ , gdzie R 1^ – wektor jednostkowy leżący w płaszczyźnie obrotu i prostopadły do ​​wektora promieniowego R (ryc. 1).

Zwróć uwagę na możliwe zmiany wektor promieniowy, zgodnie z równaniem (7), wzór (6) przyjmuje postać:

. (8)

Ryż. 1. Wzajemne porozumienie wektor promieniowy R , prędkość kątowa ω i chwilową prędkość w M masa ciała M, w układzie współrzędnych ( X, y, z) z osią obrotu skierowaną wzdłuż osi z. Wektor jednostkowy R 1 =R /r jest ortogonalne wektor jednostkowy R 1^ .

2.2. Wszystkie siły zawarte w równaniu (8) są równe i sumują się zgodnie z zasadą dodawania wektorów. Sumę sił (8) można przedstawić w postaci czterech wyrazów:

F G= F A+F ω1 + F ω2 + F ω3.

Siła F A występuje, gdy jest prosty przyspieszony ruch ciała lub podczas grawitacyjnego, statycznego oddziaływania ciała z innym ciałem. Siła F ω1 odpowiada sile Coriolisa w przypadku, gdy materialne ciało porusza się w układzie obrotowym w kierunku promieniowym (wzdłuż promienia obrotu). Siła ta jest skierowana w stronę chwilowej prędkości ciała lub przeciw niej. Siła F ω2 to siła działająca na dowolny punkt obracającego się ciała. Nazywa się to siłą odśrodkową, ale ta sama siła nazywa się siłą Coriolisa, jeśli ciało w układzie wirującym porusza się w kierunku prędkości chwilowej, nie zmieniając promienia obrotu. Siła F ω2 jest zawsze skierowane promieniowo. Biorąc pod uwagę równość ¶ R 1 /¶ t=ω· R 1^ i kierunek wynikowego wektora w produkt wektorowy, stwierdzamy, że gdy każdy punkt ciała obraca się z prędkością kątową ω działa na nią jakaś siła F ω2 = M·ω 2 · R , co pokrywa się z siłą odśrodkową we wzorze (3).

Siła F ω3 to siła bezwładności ruch obrotowy. Siła bezwładności ruchu obrotowego powstaje, gdy zmienia się prędkość kątowa układu wirującego i związanych z nim ciał i jest skierowana wzdłuż wektora prędkości chwilowej ciała w punkcie dw/dt<0 и против вектора мгновенной скорости тела при dw/dt>0. Występuje tylko podczas procesów przejściowych, a przy równomiernym obrocie ciała siła ta jest nieobecna. Kierunek siła grawitacji bezwładność obrotowa

(9)

pokazany na ryc. 2. Tutaj R – wektor promieniowy łączący oś obrotu ze środkiem masy obracającego się korpusu po najkrótszej drodze, ω – wektor osiowy prędkości kątowej.


Ryż. 2. Kierunek siły grawitacji i bezwładności ruchu obrotowego, F ω3, podczas przenoszenia ciała z punktu 1 do punktu 2 w dw / dt<0; R – wektor promieniowy , połączenie osi obrotu ze środkiem masy poruszającego się ciała; F T – siła przyciągania lub siła naciągu liny. Siła odśrodkowa nie jest pokazana.

Suma wektorowa sił F ω1 i F ω2 tworzy siłę wypadkową (siła Coriolisa F K) gdy ciało porusza się w dowolnym kierunku w układzie wirującym:

3. Siły grawitacyjne i mechaniczne powstające podczas obrotu osi obrotu ciała

Aby wyznaczyć wszystkie siły grawitacyjne działające nie tylko na środek masy, ale także na każdy inny punkt ciała materialnego, w tym także te powstające, gdy oś obrotu tego ciała obraca się wokół innej osi, należy wrócić do wzoru (5 ).

Uzyskany wcześniej ogólny wzór na wszystkie siły grawitacyjne i mechaniczne pozostaje w mocy, dotychczas jednak uważano, że wszystkie otrzymane siły przyłożone są do środka masy ciała. Nie uwzględniono wpływu obrotu własnej osi obrotu na poszczególne punkty ciała, które nie pokrywają się ze środkiem masy. Jednakże wzór (5), uzyskany wcześniej z ogólnych zasad mechaniki, zawiera wszystkie siły działające na dowolny punkt wirującego ciała, w tym siły powstałe podczas przestrzennego obrotu własnej osi obrotu ciała. Zatem ze wzoru (5) można w jednoznacznej formie wyprowadzić równanie na siłę działającą na dowolny punkt wirującego ciała materialnego, gdy jego własna oś obrotu zostanie obrócona o określony kąt w przestrzeni. W tym celu przedstawiamy równanie (5) w następującej postaci:

(12)
,

gdzie S r w Ѕ – moduł wektorowy r w , A ( r w ) 1 – wektor jednostkowy skierowany wzdłuż wektora r w . Jak pokazano, pochodna wektora po czasie r w gdy wartość tego wektora się zmienia, daje to grawitacyjne i mechaniczne siły obrotowe, z których otrzymuje się siłę odśrodkową, siłę Coriolisa i siłę bezwładności obrotowej:

gdzie piąty człon to siła, a dokładniej jest to zespół sił, które powstają podczas przestrzennego obrotu osi obrotu ciała we wszystkich punktach tego ciała, a siła powstająca w każdym punkcie zależy od lokalizacja tego punktu. W skrócie, całkowitą sumę wszystkich sił grawitacyjnych można wygodnie przedstawić jako:

, (15)

Gdzie Fa – Siła Newtona z wektorem przyspieszenia grawitacyjnego A , Fw 1 – Fw 3 – siły ruchu obrotowego z wektorem grawitacyjnym prędkości kątowej w i e Fw W – zespół sił powstających podczas obrotu osi obrotu ciała ogółem N punkty, na które ciało jest równomiernie podzielone.

Przedstawmy termin piąty w formie rozszerzonej. Z definicji wektor promieniowy R jest prostopadły do ​​wektora prędkości kątowej w, a zatem jest wielkością wektora r w jest równy iloczynowi modułów wektorów składowych:

Pochodna czasowa wektora jednostkowego ( r w ) 1 przy zmianie kierunku o kąt j daje kolejny wektor jednostkowy r 1, położony równolegle do płaszczyzny obrotu S ( x, z) i ortogonalne do wektora r w (ryc. 3). Ponadto jako współczynnik ma współczynnik liczbowo równy pochodnej kąta obrotu po czasie W =¶ j /¶ t:

. (16)

Ponieważ kiedy oś obrotu jest obracana, ruch punktów ciała materialnego jest trójwymiarowy, a obrót osi odbywa się w pewnej płaszczyźnie S ( x, z), wówczas moduł wektora jednostkowego względem płaszczyzny obrotu nie jest stały, a podczas obrotu zmienia się od zera do jednego. Dlatego różniczkując taki wektor jednostkowy, należy uwzględnić jego wielkość względem płaszczyzny, w której następuje obrót tego wektora jednostkowego. Długość wektora jednostkowego ( r w ) 1 względem płaszczyzny obrotu S ( x, z) jest rzutem tego wektora jednostkowego na płaszczyznę obrotu. Pochodna wektora jednostkowego ( r w ) 1 w płaszczyźnie obrotu S ( x, z) można przedstawić w następujący sposób:

, (17)

gdzie a jest kątem między wektorem r w i płaszczyzna obrotu S ( x, z).

Siła działająca na dowolny punkt obracającego się ciała podczas obrotu jego osi obrotu przykładana jest nie do środka masy tego ciała, lecz bezpośrednio do każdego danego punktu. Dlatego ciało należy podzielić na wiele punktów i zakłada się, że każdy taki punkt ma masę ja. Pod masą danego punktu ciała ja, oznacza masę skoncentrowaną w małej objętości w stosunku do całego ciała V Więc:

Przy jednakowej gęstości ciała r masa wynosi , a punktem przyłożenia siły jest środek masy danej objętości V zajmowana przez część ciała materialnego posiadającą masę ja. Siła działająca I-ten punkt obracającego się korpusu przy obrocie własnej osi obrotu przyjmuje postać:

, (18)

Gdzie ja– masa danego punktu ciała, r ja to najkrótsza odległość danego punktu (w którym wyznacza się siłę) do osi obrotu ciała, w to prędkość kątowa obrotu ciała, W to moduł prędkości kątowej obrotu osi obrót, a jest kątem między wektorem r w i płaszczyzna obrotu S ( x, z), a r 1 jest wektorem jednostkowym skierowanym równolegle do płaszczyzny obrotu i prostopadle do wektora prędkości chwilowej r w .


Ryż. 3. Kierunek siły Fw W , co ma miejsce, gdy oś obrotu ciała obraca się w płaszczyźnie S (x, z) z prędkością kątową obrotu W. W punkcie A z wektorem promienia wychodzącym z punktu Z oś obrotu, siła Fw W =0; w tym punkcie B z wektorem promienia wychodzącym ze środka ciała, siła Fw W ma wartość maksymalną.

Suma wszystkich sił (18) działających na wszystko N punkty, na które równomiernie podzielone jest ciało,

(19)

tworzy moment sił, które obracają ciało w płaszczyźnie Y ( y, z), prostopadle do płaszczyzny obrotu S ( x, z) (ryc. 4).

Z eksperymentów z ciałami wirującymi znane jest samo występowanie sił (19), lecz nie zostały one jednoznacznie określone. W szczególności w teorii żyroskopu siły działające na podpory łożysk żyroskopu nazywane są siłami „żyroskopowymi”, ale pochodzenie tych sił fizycznych nie jest ujawnione. W żyroskopie, gdy obraca się jego oś obrotu, na każdy punkt ciała działa siła (18), obliczona tutaj z ogólnych zasad fizyki klasycznej i wyrażona ilościowo w postaci określonego równania.

Z własności symetrii wynika, że ​​każdemu punktowi ciała odpowiada inny punkt, położony symetrycznie względem osi obrotu, w którym działa siła o tej samej wielkości, ale o przeciwnym kierunku (18). Połączone działanie takich symetrycznych par sił podczas obrotu osi obracającego się ciała wytwarza moment siły, który obraca to ciało w trzeciej płaszczyźnie Y ( y, z), która jest prostopadła do płaszczyzny obrotu S ( x, z) i samoloty L (x, y), w którym następuje obrót punktów ciała:

. (20)

Ryż. 4. Powstanie momentu siły pod działaniem par sił w punktach ciała położonych symetrycznie względem środka masy. 1 i 2 – dwa symetryczne punkty ciała obracającego się z prędkością kątową w, w których gdy oś obrotu ciała obraca się z prędkością kątową W, powstają siły jednakowej wielkości Fw W 1 i Fw W 2, odpowiednio.

W tym przypadku dla wektorów jednostkowych prędkości kątowych charakteryzujących ich kierunek, w dowolnym z punktów ciała, które nie pokrywają się ze środkiem symetrii (środkiem masy), spełniona jest tożsamość wektora:

, (21)

gdzie Q 1 jest jednostkowym wektorem osiowym prędkości kątowej powstającej w momencie działania siły (18), w 1 jest jednostkowym wektorem osiowym prędkości kątowej obrotu ciała, a W 1 jest jednostkowym wektorem osiowym prędkość kątowa osi obrotu (rys. 2). Ponieważ oś obrotu pokrywająca się z wektorem prędkości kątowej obrotu W jest zawsze prostopadła do osi obrotu pokrywającej się z wektorem prędkości kątowej obrotu ciała w, to wektor prędkości kątowej Q jest zawsze ortogonalny do wektorów w i W:.

Obracając układ współrzędnych w przestrzeni, problem znalezienia siły (18) można zawsze sprowadzić do przypadku podobnego do rozpatrywanego na rys. 3. Jedynie kierunek wektora osiowego prędkości kątowej w i kierunek wektora osiowego prędkości obrotowej osi obrotu W mogą się zmieniać, a w konsekwencji ich zmiany mogą zmieniać się na przeciwny kierunek siły Fw W .

Zależność między wartościami bezwzględnymi prędkości kątowych podczas swobodnego obrotu ciała wzdłuż trzech wzajemnie ortogonalnych osi można znaleźć, stosując zasadę zachowania energii ruchu obrotowego. W najprostszym przypadku dla jednorodnej bryły o masie M w kształcie kuli o promieniu R mamy:

,

gdzie otrzymujemy:

.

4. Całkowita suma pierwotnych sił grawitacyjnych i mechanicznych działających na ciało

4.1. Uwzględniając siły (19) powstające podczas obrotu osi obrotu ciała, można uzyskać pełne równanie sumy wszystkich sił grawitacyjnych działających na dowolny punkt ciała materialnego uczestniczącego w ruchu prostoliniowym i obrotowym, z uwzględnieniem obrotu przestrzennego własnego obrotu osi, ma następującą postać:


(22)

Gdzie A – wektor przyspieszenia prostoliniowego ciała o masie M, R – wektor promieniowy łączący oś obrotu ciała z punktem przyłożenia siły, R– moduł wektora promieniowego R ,R 1 – wektor jednostkowy zgodny w kierunku z wektorem promienia R , w – prędkość kątowa obrotu ciała, S r w Ѕ – wielkość wektora prędkości chwilowej r w , (r w ) 1 – wektor jednostkowy zgodny z kierunkiem wektora r w , R 1^ – wektor jednostkowy położony w płaszczyźnie obrotu i prostopadły do ​​wektora R 1, W – moduł prędkości kątowej obrotu osi obrotu, r 1 – wektor jednostkowy skierowany równolegle do płaszczyzny obrotu i prostopadle do wektora prędkości chwilowej r w , a – kąt między wektorem r w i płaszczyzna obrotu, ja- waga I- ten punkt ciała skupiony w małej objętości ciała V, którego środek jest punktem przyłożenia siły, oraz N– liczba punktów, na które podzielone jest ciało. We wzorze (22) dla drugiej, trzeciej i czwartej siły znak można przyjąć dodatni, gdyż siły te we wzorze ogólnym znajdują się pod znakiem wartości bezwzględnej. Znaki sił określa się biorąc pod uwagę kierunek każdej konkretnej siły. Wykorzystując siły zawarte we wzorze (22) można opisać ruch mechaniczny dowolnego punktu ciała materialnego podczas jego poruszania się po dowolnej trajektorii, z uwzględnieniem przestrzennego obrotu jego osi obrotu.

4.2. Zatem w oddziaływaniu grawitacyjnym na środek masy i na każdy z punktów ciała materialnego podczas ruchu translacyjnego i obrotowego tego ciała działa tylko pięć różnych sił fizycznych i tylko jedna z tych sił (siła Newtona) może działać na ciele nieruchomym od strony innego ciała. Znajomość wszystkich sił oddziaływania grawitacyjnego pozwala zrozumieć przyczyny stabilności dynamicznych układów mechanicznych (na przykład planetarnych), a biorąc pod uwagę siły elektromagnetyczne, wyjaśnić stabilność atomu.

Literatura:

1. Landau L. D., Akhiezer A. I., Lifshits E. M. Kurs fizyki ogólnej. Mechanika i fizyka molekularna. M.: Nauka, 1969.

2. Savelyev I.V. Ogólny kurs fizyki. T.1. Mechanika. Fizyka molekularna. Wydanie 3, wyd. M.: Nauka, 1987.

3. Sokol-Kutylovsky O.L. Siły grawitacyjne i elektromagnetyczne. Jekaterynburg, 2005

Sokol-Kutylovsky O.L., O siłach oddziaływania grawitacyjnego // „Akademia Trynitaryzmu”, M., El nr 77-6567, wyd. 13569, 18.07.2006


Wstęp

1. Krótka wycieczka do rozwoju teorii grawitacji

2. O naturze sił grawitacyjnych

3. Cechy oddziaływania grawitacyjnego

Wniosek

Bibliografia

Aplikacja


Wstęp

Jeden z aksjomatów współczesnej nauki mówi: wszelkie obiekty materialne we Wszechświecie są ze sobą powiązane siłami powszechnej grawitacji. Dzięki tym siłom powstają i istnieją ciała niebieskie - planety, gwiazdy, galaktyki i cała Metagalaktyka. Kształt i budowa tych ciał oraz układów materialnych, a także względny ruch i wzajemne oddziaływanie wyznacza dynamiczna równowaga pomiędzy siłami ich grawitacji a siłami bezwładności mas.

Przez całe życie człowiek odczuwa ciężar swojego ciała i przedmiotów, które musi podnosić. Jednak półtora wieku wcześniej przed Newtonem i Hooke'em słynny polski uczony Mikołaj Kopernik pisał o grawitacji: „Grawitacja to nic innego jak naturalne pragnienie, jakim Ojciec Wszechświata obdarzył wszystkie cząstki, a mianowicie zjednoczenie się w jedną wspólną całość , tworząc ciała kuliste.” . Inni naukowcy wyrazili podobne myśli. Wzory na prawo grawitacji odkryte przez Newtona i Hooke'a umożliwiły obliczenie orbit planet z dużą dokładnością i stworzenie pierwszego matematycznego modelu Wszechświata. Pytanie, czy otaczający nas świat istnieje sam w sobie, czy też jest wytworem działania umysłu (przynależącego do jakiejś wyższej istoty lub do konkretnej jednostki) stanowi istotę głównego zagadnienia filozofii, klasycznie sformułowanego w formie dylematu o prymacie materii czy świadomości. Otaczające nas przedmioty naturalne mają strukturę wewnętrzną, tj. z kolei one same składają się z innych obiektów (jabłko składa się z komórek tkanki roślinnej, która składa się z cząsteczek, które są kombinacjami atomów itp.). W tym przypadku naturalnie powstają poziomy organizacji materii o różnej złożoności: kosmiczny, planetarny, geologiczny, biologiczny, chemiczny, fizyczny.

Czy rozmieszczenie całej materii we Wszechświecie wpływa na przebieg procesów fizycznych? Czy istnieje związek pomiędzy oddziaływaniem grawitacyjnym a zasadą nieoznaczoności? Oczywiście we współczesnej fizyce istnieją inne pytania, na które nie ma jeszcze odpowiedzi.

Powaga zachodzi interakcja poprzez wymianę impulsów pomiędzy systemami materialnymi poruszającymi się w różnych kierunkach.

Cechy oddziaływania grawitacyjnego można zrozumieć, badając dynamikę najwygodniejszego układu grawitacyjnego - planety Ziemia, opartą na jedności praw działających w dowolnym obszarze rzeczywistości fizycznej. Konieczne jest jednak badanie dynamiki Ziemi jako dwubiegunowego aktywnego (żywego) układu, a nie monolitycznego, choć warstwowo-symetrycznego, abstrakcyjnego modelu matematycznego. Ta polaryzacja sił grawitacyjnych wynika z następujących czynników.

1. Powszechność sił grawitacyjnych w przyrodzie. W rzeczywistości fizycznej nie ma innych oddziaływań poza grawitacyjnymi.

2. Już w latach 1936–1937 możliwość takiego rozkładu gęstości uzyskał Bullen, jednak uznano ją za niedopuszczalną.

3. Jednoznaczna rozbieżność pomiędzy przewidywanymi maksymalnymi ciśnieniami w centrum Ziemi a istniejącym minimum ciężkości - jedyna przyczyna (zgodnie z fizyką klasyczną) występowania wysokich ciśnień.

4. Wskaźnikami dekompresji powłok wewnętrznych może być nadmiar rzeczywistego równikowego spęcznienia planety (70 m) oraz rozbieżność między normalnymi gradientami grawitacji, skorelowana z różnicą między promieniami równikowymi i polarnymi.

5. Do chwili obecnej nie zarejestrowano poprzecznych fal sejsmicznych przechodzących przez jądro wewnętrzne.

6. Oceny stanu fizycznego materii jądra, dość dobrze znane geofizykom, oparte na obliczeniach momentu bezwładności modeli pustych i bryłowych planety oraz jego porównanie z danymi z analizy dynamiki układu Ziemia-Księżyc, zostały przeprowadzone nieprawidłowo.

Powszechnie wiadomo, że większość Układu Słonecznego (około 99,8%) leży w jego jedynej gwieździe – Słońcu. Całkowita masa planet wynosi tylko 0,13% całości. Pozostałe ciała układu (komety, satelity planetarne, asteroidy i materia meteorytów) stanowią zaledwie 0,0003% masy. Z powyższych rysunków wynika, że ​​prawa Keplera dotyczące ruchu planet w naszym układzie powinny być spełnione bardzo dobrze.Bardzo atrakcyjna teoria wspólnego pochodzenia Słońca i planet z pojedynczego obłoku gazu, sprężonego pod wpływem sił grawitacyjnych, okazuje się sprzeczne z obserwowanym nierównomiernym rozkładem momentu obrotowego (pędu) pomiędzy gwiazdą a planetami.Modele powstawania planet w wyniku wychwytywania grawitacyjnego przez Słońce ciał przybywających z kosmosu, efekty wywołane supernową omawiane są eksplozje. W większości „scenariuszy” rozwoju Układu Słonecznego istnienie pasa asteroid jest w ten czy inny sposób powiązane z jego bliskością do najbardziej masywnej planety w układzie.
1. Krótka wycieczka do rozwoju teorii grawitacji Początkowo sądzono, że Ziemia jest nieruchoma, a ruch ciał niebieskich wydawał się bardzo skomplikowany. Galileusz jako jeden z pierwszych zasugerował, że nasza planeta nie jest wyjątkiem i również krąży wokół Słońca. Koncepcja ta spotkała się z dość wrogością. Tycho Brahe postanowił nie brać udziału w dyskusjach, lecz dokonać bezpośrednich pomiarów współrzędnych ciał sfery niebieskiej. Później dane Tycho trafiły do ​​Keplera, który znalazł proste wyjaśnienie obserwowanych złożonych trajektorii, formułując trzy prawa ruchu planet (i Ziemi) wokół Słońca: 1. Planety poruszają się po orbitach eliptycznych, a w jednym z ognisk znajduje się Słońce.2. Prędkość ruchu planety zmienia się w taki sposób, że pola omiatane przez jej wektor promienia w równych odstępach czasu okazują się równe.3. Okresy orbitalne planet jednego Układu Słonecznego i półosie ich orbit powiązane są zależnością: Złożony ruch planet na „sferze niebieskiej” obserwowany z Ziemi, według Keplera, powstał w wyniku dodania tych planet po orbitach eliptycznych wraz z ruchem obserwatora, wykonaniem ruchu orbitalnego wokół Słońca wraz z Ziemią i codziennym obrotem wokół osi planety.Bezpośrednim dowodem codziennego obrotu Ziemi był przeprowadzony eksperyment Foucaulta, w którym płaszczyzna drgań wahadła została obrócona względem powierzchni wirującej Ziemi. Prawa Keplera doskonale opisywały obserwowany ruch planet, ale nie ujawniły przyczyn prowadzących do takiego ruchu (np. całkowicie go można przypuszczać, że przyczyną ruchu ciał po orbitach Keplera była wola jakiejś istoty lub pragnienie harmonii samych ciał niebieskich). Teoria grawitacji Newtona wskazała przyczynę, która determinowała ruch ciał kosmicznych zgodnie z prawami Keplera, poprawnie przewidziała i wyjaśniła cechy ich ruchu w bardziej złożonych przypadkach oraz umożliwiła opisanie w ten sam sposób wielu zjawisk w skalach kosmicznych i ziemskich (ruch gwiazd w gromadzie galaktycznej i upadek jabłka na powierzchnię Ziemi) Newton znalazł właściwy wyraz na siłę grawitacji powstającą w wyniku oddziaływania dwóch ciał punktowych (ciał, których wymiary są małe w porównaniu z odległością między nich), co wraz z drugim prawem w przypadku, gdy masa planety jest znacznie mniejsza od masy gwiazdy, doprowadziło do równania różniczkowego, dopuszczającego rozwiązanie analityczne. Nie angażując się w żadne dodatkowe pojęcia fizyczne, metodami czysto matematycznymi można wykazać, że w odpowiednich warunkach początkowych (wystarczająco mała początkowa odległość do gwiazdy i prędkość planety) ciało kosmiczne będzie obracało się po zamkniętej, stabilnej orbicie eliptycznej w pełna zgodność z prawami Keplera (w szczególności drugie prawo Keplera jest bezpośrednią konsekwencją prawa zachowania momentu pędu, które obowiązuje podczas oddziaływań grawitacyjnych, gdyż moment siły względem masywnego środka jest zawsze zerowy). Przy odpowiednio dużej prędkości początkowej (jej wartość zależy od masy gwiazdy i położenia początkowego) ciało kosmiczne porusza się po trajektorii hiperbolicznej, ostatecznie oddalając się od gwiazdy na nieskończenie dużą odległość. Ważna właściwość prawa grawitacji jest zachowaniem jego postaci matematycznej w przypadku grawitacyjnego oddziaływania ciał niepunktowych w przypadku sferycznie symetrycznego rozkładu ich mas w objętości. W tym przypadku rolę odgrywa odległość między środkami tych ciał. 2. O naturze sił grawitacyjnych Sformułowane przez Newtona prawo powszechnego ciążenia należy do podstawowych praw klasycznych nauk przyrodniczych. Metodologiczną słabością koncepcji Newtona była odmowa omówienia mechanizmów prowadzących do powstania sił grawitacyjnych („ja nie wymyślam hipotez”). Po Newtonie wielokrotnie podejmowano próby stworzenia teorii grawitacji.Zdecydowana większość podejść wiąże się z tzw. hydrodynamicznymi modelami grawitacji, próbując wyjaśnić powstawanie sił grawitacyjnych poprzez mechaniczne oddziaływania masywnych ciał z substancją pośrednią , któremu przypisuje się taką czy inną nazwę: „eter”, „przepływ grawitonów”, „ próżnia” itp. Przyciąganie między ciałami powstaje w wyniku rozrzedzenia ośrodka, do którego dochodzi albo wtedy, gdy jest on wchłaniany przez masywne ciała, albo gdy zasłaniają one jego przepływy. Wszystkie te teorie mają wspólną, istotną wadę: prawidłowo przewidując zależność siły od odległości, nieuchronnie prowadzą do kolejnego, nieobserwowalnego efektu: hamowania ciał poruszających się względem wprowadzonej substancji.Istotnym nowym krokiem w rozwoju koncepcji oddziaływania grawitacyjnego było dokonał A. Einstein, twórca ogólnej teorii względności.

Newtona: „Grawitacja w kierunku Słońca składa się z grawitacji w kierunku jego poszczególnych cząstek i wraz z odległością od Słońca maleje dokładnie proporcjonalnie do kwadratów odległości aż do orbity Saturna, która wynika z pozostałych apheliów planet, a nawet do skrajnych apheliów komet, jeśli tylko te apheliony pozostają w spoczynku.” . Ta cecha oddziaływania grawitacyjnego, odniesiona do warunków panujących wewnątrz ciała, prowadzi do zmniejszania się zależności siły grawitacyjnej wraz ze zmniejszaniem się odległości od środka ciała.

Grawitacja (powszechna grawitacja, grawitacja)(z łac. gravitas - „grawitacja”) - fundamentalna interakcja dalekiego zasięgu w przyrodzie, której podlegają wszystkie ciała materialne. Według współczesnych danych jest to oddziaływanie uniwersalne w tym sensie, że w przeciwieństwie do innych sił nadaje takie samo przyspieszenie wszystkim bez wyjątku ciałom, niezależnie od ich masy. Decydującą rolę w skali kosmicznej odgrywa głównie grawitacja. Termin powaga używana również jako nazwa gałęzi fizyki badającej oddziaływania grawitacyjne. Najbardziej skuteczną współczesną teorią fizyczną w fizyce klasycznej, która opisuje grawitację, jest ogólna teoria względności; kwantowa teoria interakcji grawitacyjnych nie została jeszcze skonstruowana.

Oddziaływanie grawitacyjne

Oddziaływanie grawitacyjne jest jednym z czterech podstawowych oddziaływań w naszym świecie. W ramach mechaniki klasycznej opisano oddziaływanie grawitacyjne prawo powszechnego ciążenia Newtona, który stwierdza, że ​​siła przyciągania grawitacyjnego pomiędzy dwoma materialnymi punktami mas M 1 i M 2 oddzielone odległością R, jest proporcjonalna do obu mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości – tj

.

Tutaj G- stała grawitacyjna, równa w przybliżeniu m³/(kg·s²). Znak minus oznacza, że ​​siła działająca na ciało jest zawsze równa wektorowi promienia skierowanemu na ciało, to znaczy oddziaływanie grawitacyjne zawsze prowadzi do przyciągania dowolnych ciał.

Prawo powszechnego ciążenia jest jednym z zastosowań prawa odwrotności kwadratów, które występuje również w badaniu promieniowania (patrz na przykład Ciśnienie światła) i jest bezpośrednią konsekwencją kwadratowego wzrostu obszaru kula o rosnącym promieniu, co prowadzi do kwadratowego zmniejszenia udziału dowolnej powierzchni jednostkowej w powierzchni całej kuli.

Najprostszym problemem mechaniki nieba jest oddziaływanie grawitacyjne dwóch ciał w pustej przestrzeni. Problem ten został rozwiązany analitycznie do końca; wynik jego rozwiązania często formułuje się w postaci trzech praw Keplera.

W miarę wzrostu liczby oddziałujących ze sobą ciał zadanie staje się dramatycznie bardziej skomplikowane. Zatem słynnego już problemu trzech ciał (czyli ruchu trzech ciał o niezerowych masach) nie można rozwiązać analitycznie w ogólnej formie. W przypadku rozwiązania numerycznego niestabilność rozwiązań względem warunków początkowych następuje dość szybko. W zastosowaniu do Układu Słonecznego ta niestabilność uniemożliwia przewidzenie ruchu planet w skali większej niż sto milionów lat.

W niektórych szczególnych przypadkach możliwe jest znalezienie rozwiązania przybliżonego. Najważniejszy przypadek ma miejsce wtedy, gdy masa jednego ciała jest znacznie większa od masy innych ciał (przykłady: Układ Słoneczny i dynamika pierścieni Saturna). W tym przypadku w pierwszym przybliżeniu możemy założyć, że ciała świetliste nie oddziałują ze sobą i poruszają się po trajektoriach keplerowskich wokół masywnego ciała. Interakcje między nimi można uwzględnić w ramach teorii zaburzeń i uśrednić w czasie. Mogą w tym przypadku powstać nietrywialne zjawiska, takie jak rezonanse, atraktory, chaos itp. Wyraźnym przykładem takich zjawisk jest nietrywialna budowa pierścieni Saturna.

Pomimo prób opisania zachowania układu dużej liczby przyciągających się ciał o w przybliżeniu tej samej masie, nie da się tego zrobić ze względu na zjawisko chaosu dynamicznego.

Silne pola grawitacyjne

W silnych polach grawitacyjnych, gdy poruszają się z relatywistycznymi prędkościami, zaczynają pojawiać się efekty ogólnej teorii względności:

  • odchylenie prawa grawitacji od prawa Newtona;
  • opóźnienie potencjałów związane ze skończoną prędkością propagacji zaburzeń grawitacyjnych; pojawienie się fal grawitacyjnych;
  • efekty nieliniowe: fale grawitacyjne mają tendencję do wzajemnego oddziaływania, zatem zasada superpozycji fal w silnych polach nie jest już aktualna;
  • zmiana geometrii czasoprzestrzeni;
  • pojawienie się czarnych dziur;

Promieniowanie grawitacyjne

Jednym z ważnych przewidywań ogólnej teorii względności jest promieniowanie grawitacyjne, którego obecność nie została jeszcze potwierdzona bezpośrednimi obserwacjami. Istnieją jednak pośrednie obserwacyjne dowody na jego istnienie, a mianowicie: straty energii w układzie podwójnym z pulsarem PSR B1913+16 – pulsarem Hulse’a-Taylora – dobrze zgadzają się z modelem, w którym energia ta jest odprowadzana przez promieniowanie grawitacyjne.

Promieniowanie grawitacyjne mogą być generowane jedynie przez układy o zmiennych momentach kwadrupolowych lub wyższych momentach wielobiegunowych, fakt ten sugeruje, że promieniowanie grawitacyjne większości źródeł naturalnych ma charakter kierunkowy, co znacznie komplikuje jego detekcję. Moc grawitacji l-źródło pola jest proporcjonalne (w / C) 2l + 2 , jeśli wielobiegun jest typu elektrycznego, oraz (w / C) 2l + 4 - jeśli multipol jest typu magnetycznego, gdzie w jest charakterystyczną prędkością ruchu źródeł w układzie promieniującym, oraz C- prędkość światła. Zatem momentem dominującym będzie moment kwadrupolowy typu elektrycznego, a moc odpowiedniego promieniowania jest równa:

Gdzie Q IJ- kwadrupolowy tensor momentu rozkładu masy układu promieniującego. Stały (1/W) pozwala nam oszacować rząd wielkości mocy promieniowania.

Od 1969 roku (eksperymenty Webera) do chwili obecnej (luty 2007) podejmowane są próby bezpośredniej detekcji promieniowania grawitacyjnego. W USA, Europie i Japonii funkcjonuje obecnie kilka detektorów naziemnych (GEO 600), a także projekt kosmicznego detektora grawitacyjnego Republiki Tatarstanu.

Subtelne efekty grawitacji

Oprócz klasycznych skutków przyciągania grawitacyjnego i dylatacji czasu, ogólna teoria względności przewiduje istnienie innych przejawów grawitacji, które w warunkach ziemskich są bardzo słabe i dlatego ich wykrycie i weryfikacja eksperymentalna są bardzo trudne. Do niedawna pokonanie tych trudności wydawało się przekraczać możliwości eksperymentatorów.

Do nich w szczególności można zaliczyć porywanie inercjalnych układów odniesienia (czyli efekt Lense-Thirringa) oraz pole grawitomagnetyczne. W 2005 roku należąca do NASA bezzałogowa sonda grawitacyjna B przeprowadziła niespotykany dotąd precyzyjny eksperyment, aby zmierzyć te efekty w pobliżu Ziemi, ale jego pełne wyniki nie zostały jeszcze opublikowane.

Kwantowa teoria grawitacji

Pomimo ponad pół wieku prób grawitacja jest jedyną podstawową interakcją, dla której nie stworzono jeszcze spójnej, renormalizowalnej teorii kwantowej. Jednakże przy niskich energiach, w duchu kwantowej teorii pola, oddziaływanie grawitacyjne można przedstawić jako wymianę grawitonów – bozonów cechowania o spinie 2.

Standardowe teorie grawitacji

Ze względu na to, że kwantowe efekty grawitacji są niezwykle małe nawet w najbardziej ekstremalnych warunkach eksperymentalnych i obserwacyjnych, nadal nie ma ich wiarygodnych obserwacji. Z szacunków teoretycznych wynika, że ​​w zdecydowanej większości przypadków można ograniczyć się do klasycznego opisu oddziaływania grawitacyjnego.

Istnieje współczesna kanoniczna klasyczna teoria grawitacji - ogólna teoria względności oraz wiele hipotez i teorii o różnym stopniu rozwoju, które ją wyjaśniają, konkurując ze sobą (patrz artykuł Alternatywne teorie grawitacji). Wszystkie te teorie dają bardzo podobne przewidywania w ramach przybliżeń, w jakich obecnie przeprowadza się testy eksperymentalne. Poniżej znajduje się kilka podstawowych, najlepiej rozwiniętych i znanych teorii grawitacji.

  • Grawitacja nie jest polem geometrycznym, ale rzeczywistym polem sił fizycznych opisanym za pomocą tensora.
  • Zjawiska grawitacyjne należy rozpatrywać w ramach płaskiej przestrzeni Minkowskiego, w której jednoznacznie spełnione są prawa zachowania pędu energii i momentu pędu. Wówczas ruch ciał w przestrzeni Minkowskiego jest równoważny ruchowi tych ciał w efektywnej przestrzeni Riemanna.
  • W równaniach tensorowych do wyznaczenia metryki należy uwzględnić masę grawitonu i zastosować warunki skrajni związane z metryką przestrzenną Minkowskiego. Nie pozwala to na zniszczenie pola grawitacyjnego nawet lokalnie poprzez wybranie odpowiedniego układu odniesienia.

Podobnie jak w ogólnej teorii względności, w RTG materia odnosi się do wszystkich form materii (w tym pola elektromagnetycznego), z wyjątkiem samego pola grawitacyjnego. Konsekwencje teorii RTG są następujące: czarne dziury jako obiekty fizyczne przewidziane w ogólnej teorii względności nie istnieją; Wszechświat jest płaski, jednorodny, izotropowy, stacjonarny i euklidesowy.

Nie mniej przekonujące są natomiast argumenty przeciwników RTG, które sprowadzają się do następujących punktów:

Podobnie dzieje się w RTG, gdzie wprowadza się drugie równanie tensorowe, aby uwzględnić związek przestrzeni nieeuklidesowej z przestrzenią Minkowskiego. Dzięki obecności w teorii Jordana-Bransa-Dicke'a bezwymiarowego parametru dopasowania możliwy staje się taki dobór, aby wyniki teorii pokrywały się z wynikami eksperymentów grawitacyjnych.

Teorie grawitacji
Klasyczna teoria grawitacji Newtona Ogólna teoria względności Grawitacja kwantowa Alternatywny
  • Matematyczne sformułowanie ogólnej teorii względności
  • Grawitacja z masywnym grawitonem
  • Geometrodynamika (angielski)
  • Półklasyczna grawitacja
  • Teorie bimetryczne
    • Grawitacja skalarno-tensorowo-wektorowa
    • Teoria grawitacji Whiteheada
  • Zmodyfikowana dynamika Newtona
  • Złożona grawitacja

Źródła i notatki

Literatura

  • Vizgin V. P. Relatywistyczna teoria grawitacji (pochodzenie i powstawanie, 1900-1915). M.: Nauka, 1981. - 352c.
  • Vizgin V. P. Teorie ujednolicone w I tercji XX wieku. M.: Nauka, 1985. - 304c.
  • Ivanenko D. D., Sardanashvili G. A. Grawitacja, wyd. 3. M.: URSS, 2008. - 200 s.

Zobacz też

  • Grawimetr

Spinki do mankietów

  • Prawo powszechnego ciążenia, czyli „Dlaczego Księżyc nie spada na Ziemię?” - Tylko o trudnych sprawach
Główne podrozdziały z fizyki
Fizyka eksperymentalna · Fizyka teoretyczna
Agrofizyka · Akustyka · Astrofizyka · Fizyka atomowa, molekularna i optyczna · Biofizyka · Geofizyka · Dynamika (hydrodynamika · Termodynamika) · Fizyka matematyczna · Fizyka medyczna · Metafizyka · Mechanika (mechanika klasyczna · Mechanika kwantowa · Mechanika statystyczna) · Fizyka naiwna · Neurofizyka · Statyka (Hydrostatyka) · Kwantowa teoria pola · Teoria względności (teoria specjalna · Teoria ogólna) · Fizyka atmosfery · Fizyka materii skondensowanej · Fizyka plazmy · Fizyka gleby ·

Uważa się, że każde ciało fizyczne we Wszechświecie ma własne pole grawitacyjne. To pole grawitacyjne powstaje jako zbiór pól grawitacyjnych wszystkich cząstek, atomów i cząsteczek tworzących to ciało fizyczne. W zależności od masy, gęstości i innych cech ciała fizycznego, pole grawitacyjne niektórych ciał fizycznych różni się od innych. Duże ciała fizyczne mają silniejsze i bardziej rozległe pole grawitacyjne i są w stanie przyciągać inne, mniejsze ciała fizyczne. Wartość siły ich wzajemnego przyciągania określa prawo powszechnego ciążenia I. Newtona - grawitacja. Dotyczy to każdego ciała fizycznego we Wszechświecie.

Jakie jest zatem fizyczne znaczenie grawitacji ciał fizycznych? O czym wielki geniusz I. Newton nie miał czasu nam powiedzieć?

Spróbujmy wyjaśnić tę kwestię. W swojej teorii I. Newton nie rozważał cząstek, ale przede wszystkim planet i gwiazd. My, zanim przejdziemy do rozważania oddziaływań grawitacyjnych między planetami i gwiazdami we Wszechświecie, mając już pojęcie o oddziaływaniu grawitacyjnym cząstek, spróbujemy zrozumieć oddziaływanie grawitacyjne pomiędzy ciałami fizycznymi na Ziemi i zrozumieć, jakie jest ogólne znaczenie fizyczne grawitacji jest.

Założenie

Wierzę w to fizyczne znaczenie grawitacji ogólnie rzecz biorąc, polega to na ciągłym pragnieniu rozrzedzonego obszaru eterycznego ciała fizycznego, aby przejść do stanu równowagi z otaczającym środowiskiem eterycznym, zmniejszając jego stan napięcia, na skutek przyciągania innych rozrzedzonych obszarów eterycznych innych ciał fizycznych do obszar jego eterycznego rozrzedzenia.

Jeśli weźmiemy pod uwagę oddziaływanie grawitacyjne naszej planety z jakimkolwiek innym ciałem fizycznym wzniesionym nad Ziemię lub przybywającym do nas z kosmosu, wówczas możemy stwierdzić, że każde inne ciało fizyczne zawsze spada na powierzchnię Ziemi. Zwykle w tym przypadku mówimy, że Ziemia dzięki grawitacji przyciąga do siebie ciała fizyczne. Jednak nikt jeszcze nie był w stanie zrozumieć i wyjaśnić mechanizmu tego przyciągania.

Jednocześnie fizyczną istotę tego tajemniczego zjawiska tłumaczy się faktem, że jest on rozrzedzony eteryczny środek w pobliżu powierzchni ziemi jest bardziej rozrzedzony niż w większej odległości od niej. Innymi słowy, pole grawitacyjne i siła przyciągania Ziemi na jej powierzchni są silniejsze niż w większej odległości od planety. Zauważ, że mówimy tylko o środowisku eterycznym, a nie o atmosferze ziemskiej, w której znajdują się atomy, cząsteczki i najmniejsze cząsteczki różnych substancji chemicznych. To właśnie wypełnienie środowiska eterycznego tymi substancjami chemicznymi nadaje rozrzedzonemu środowisku eterycznemu w atmosferze ziemskiej dodatkową gęstość.

Samo medium eteryczne stanowi nie tylko atmosferę ziemską. Całkowicie bez przeszkód przenika całe ciało planety. Wszystkie cząstki tworzące wszystko, co znajduje się na Ziemi i z czego się składa, w tym atmosferę, skorupę, płaszcz i jądro, wirują w eterycznym wirze, który nie zatrzymuje się przez wiele miliardów lat. Jednocześnie obrót planety, a także obrót wszystkich planet i gwiazd we Wszechświecie zapewnia wpływ ich eterycznych wirów. Eteryczne środowisko Ziemi obraca się w harmonii z nim i jego atmosferą.

Rozrzedzenie ośrodka eterycznego zależy jedynie od odległości od środka Ziemi i nie zależy od gęstości skorupy czy płaszcza ziemskiego. Dlatego wskaźniki siły grawitacyjnej Ziemi zależą również nie od gęstości skał, wody czy powietrza, a jedynie od odległości od centrum planety, w której mierzymy tę siłę.

Można to dość łatwo udowodnić, wykorzystując dane dotyczące przyspieszenia grawitacyjnego ciał fizycznych (przyspieszenia grawitacyjnego) w różnych odległościach od powierzchni planety. Przykładowo na powierzchni ziemi będzie ona wynosić 9,806 m/s 2, na wysokości 5 km - 9,791 m/s 2, na wysokości 10 km - 9,775 m/s 2, 100 km - 9,505 m/s 2, 1000 km - 7,36 m/s 2,

10 000 km – 1,5 m/s 2 , a na wysokości 400 000 km – 0,002 m/s 2 .

Dane te wskazują, że wraz ze wzrostem odległości od środka Ziemi wzrasta również gęstość ośrodka eterycznego, co prowadzi do zmniejszenia przyspieszenia ziemskiego i siły ciężkości Ziemi.

Bliżej centrum planety wzrasta rozrzedzenie środowiska eterycznego. Wzrost rozrzedzenia środowiska eterycznego z góry determinuje wzrost przyspieszenia grawitacyjnego, a co za tym idzie, masę ciała. Potwierdza to nasze zrozumienie fizycznej istoty grawitacji jako takiej.

Kiedy jakiekolwiek inne ciało fizyczne wpada w pole grawitacyjne planety, znajduje się w pozycji, w której środowisko eteryczne nad spadającym ciałem jest zawsze gęstsze niż środowisko eteryczne pod tym ciałem. Następnie gęstsze środowisko eteryczne wpłynie na ciało, przenosząc je z gęstszego środowiska do mniej gęstego. Ciało zdaje się ciągle tracić podparcie i „opada” w przestrzeń ku ziemi.

Wiadomo, że wartość przyspieszenia ciała swobodnego spadania na równiku wynosi 9,75 m/s 2 , czyli jest mniejsza od wartości tego wskaźnika na biegunach Ziemi, która sięga 9,81 m/s 2 . Naukowcy tłumaczą tę różnicę codziennym obrotem Ziemi wokół własnej osi, odchyleniem kształtu Ziemi od kulistego oraz niejednorodnym rozkładem gęstości skał ziemnych. Tak naprawdę pod uwagę można brać jedynie specyficzny kształt planety. Wszystko inne, jeśli ma wpływ na wartość przyspieszenia ziemskiego na równiku i na biegunach, jest bardzo, bardzo nieistotne.

Jednak nasze poglądy na temat grawitacji i przyczyn jej manifestacji dobrze się potwierdzą, jeśli wyobrazimy sobie klasyczną kulę, której najbardziej odległe od centrum Ziemi punkty będą znajdować się na równiku. W tym przypadku na biegunach od powierzchni tej klasycznej sfery spekulatywnej do powierzchni Ziemi powstaje odległość 21,3 km. Można to łatwo wytłumaczyć nieco spłaszczonym kształtem planety. Dlatego odległość od powierzchni ziemi na biegunie do środka Ziemi jest mniejsza niż ta sama odległość na równiku. Ale wtedy, zgodnie z naszymi poglądami, środowisko eteryczne na biegunach planety jest bardziej rozrzedzone, a zatem jej pole grawitacyjne jest silniejsze, co prowadzi do wyższych współczynników przyspieszenia swobodnego spadania.

Dzieje się tak, ponieważ rozrzedzony obszar bardziej masywnego ciała fizycznego początkowo wychwytuje rozrzedzony obszar eteryczny innego ciała fizycznego, a następnie przybliża do siebie samo ciało fizyczne, które ma mniejszą masę lub mniejszą ilość gęstego eteru.

Z uwagi na fakt, że nie da się rozładować napięcia środowiska eterycznego poprzez wciągnięcie nowych ciał fizycznych w pole grawitacyjne masywnego ciała fizycznego, gdyż w tym przypadku jego masa jedynie wzrośnie, a w konsekwencji pole grawitacyjne jedynie rozwijaj się, to pragnienie będzie trwało nieprzerwanie, zapewniając stałość grawitacyjna ciał fizycznych. Dlatego ciało fizyczne, przyciągając do siebie inne ciała fizyczne, jedynie zwiększy swoją masę, a co za tym idzie, swoje pole grawitacyjne.

W eterycznej przestrzeni Wszechświata proces ten będzie zachodził do czasu, aż siły grawitacyjne jednej planety lub gwiazdy zrównoważą się z siłami grawitacyjnymi innych planet i gwiazd, a także z jądrem jej galaktyki i jądrem Wszechświata. W takim przypadku wszystkie planety lub gwiazdy będą w napiętym, ale zrównoważonym stanie względem siebie.

Siły grawitacyjne pomiędzy ciałami fizycznymi zaczynają się ujawniać od momentu zetknięcia się pól grawitacyjnych tych ciał. Na tej podstawie możemy uwierzyć, że grawitacja faktycznie ma daleki zasięg. Jednocześnie oddziaływanie grawitacyjne zaczyna objawiać się niemal natychmiast i oczywiście bez udziału jakichkolwiek grawitonów czy innych nieznanych cząstek.

Z tego wszystkiego wynika, że To nie ciała fizyczne oddziałują na siebie, lecz ich pola grawitacyjne, które po odkształceniu przyciągają do siebie ciała fizyczne. Przepraszam, ale to jest sprzeczne z postanowieniami praw szanowanego I. Newtona, które postulują siłę przyciągania szerokie rzesze ciał fizycznych i którzy sumiennie służyli i służą ludzkości od ponad stulecia!

Nie dramatyzowałbym aż tak sytuacji. Nasze wypowiedzi nie odrzucają praw wybitnie szanowanego naukowca. Ujawniają jedynie swoją fizyczną istotę, pozostawiając kwestię manifestacji tych praw całkowicie nietkniętą.

I tak właśnie jest. Ale zgodnie z prawem I. Newtona każde ciało fizyczne ma własne pole grawitacyjne i oddziałuje z innymi ciałami fizycznymi zgodnie z ich masami i odległością między ich środkami. Jednocześnie I. Newton miał przede wszystkim na myśli oddziaływanie planet i gwiazd. Jego naukowi zwolennicy mechanicznie przenieśli cechy interakcji planet i gwiazd na interakcję dowolnych ciał fizycznych, opierając się na uniwersalności prawa powszechnego ciążenia.

Jednocześnie nie zignorowali faktu, że na naszej planecie Ziemia regularnie przyciąga jakiekolwiek ciała fizyczne, ale same ciała fizyczne tak naprawdę nie walczą o siebie. Z wyjątkiem, oczywiście, magnesów. Najwyraźniej, aby nie naruszyć naukowej idylli i nie kwestionować prawa powszechnego ciążenia, naukowcy postulowali, że masy ciał fizycznych otaczających nas na naszej planecie w skali uniwersalnej są niezwykle małe i dlatego siła grawitacji, gdy się zbliżają wzajemnie są bardzo, bardzo słabi.

Można jednak spróbować świadomie wypolerować ciała fizyczne dowolnej substancji bardzo blisko siebie, praktycznie eliminując obecność dystansu między nimi. Wydawać by się mogło, że zgodnie z prawem siły grawitacji powinny wybuchnąć i zaskoczyć nas swoją niepodzielną obecnością i śmiałą siłą. Ale to się nie zdarza. Siły grawitacji skromnie i bez większego entuzjazmu spokojnie obserwują nasze wysiłki z najdalszego zakątka każdego oddziałującego ciała fizycznego. O co chodzi? Jak wyjść z tej patowej sytuacji. W końcu istnieje jakieś prawo? Jeść. Czy to działa? Ważny. Więc wszystko w porządku?!

Nie, to nie jest normalne. Jeśli trzymać się tego twierdzenia, to wiele obiektów znajdujących się obok siebie w jednej chwili „skleiłoby się” zasypując nasze życie takimi problemami, że ludzkość nie stawiając długiego oporu, już dawno zakończyłaby swoją koszmarną egzystencję.

Można sprzeciwić się i powołać na fakt, że te ciała fizyczne są bardzo małe. Dlatego nie przyciągają. Ale to nie jest zbyt przekonujące. Dlaczego? Ponieważ ogromne tybetańskie pasmo górskie, nawet w skali Ziemi, już dawno zgromadziłoby na swoich surowych szczytach wszystkie przelatujące obok samoloty i nie pozwoliłby niestrudzonym podróżnikom i wspinaczom, ze względu na potężną manifestację ich sił grawitacyjnych, unieść nawet najlżejszy sprzęt. I jest mało prawdopodobne, aby ktokolwiek podejrzewał surowy Tybet o niewystarczające rozmiary, gęstość i masę.

Co robić? Dość wątpliwe współczynniki znów przyszły na pomoc zwolennikom wszechmocnych formuł w postaci „stałej grawitacji” - niezbyt przekonującej damy „G”, równej w przybliżeniu 6,67x10 -11 kg -1 m 3 s -2. Obecność tej stałej we wzorze I. Newtona natychmiast zamieniała wartość jakiejkolwiek siły praktycznie w nicość. Dlaczego akurat ten numer? Po prostu dlatego, że ludzkość po prostu nie jest w stanie zapewnić porównywalnych wskaźników masy żadnego ciała fizycznego na naszej planecie. Dlatego sądząc po wartości tej stałej, siła przyciągania jakichkolwiek ciał fizycznych na Ziemi będzie niezwykle mała. A to doskonale wyjaśni brak widocznego oddziaływania ciał fizycznych na Ziemi.

Dlaczego 10 -11 kg -1? Tak, ponieważ masa Ziemi, która z pewnością przyciąga wszystkie ciała fizyczne bez wyjątku (nie da się tego ukryć), wynosi około 6x10 24 kg. Dlatego tylko dla niej 10 -11 kg -1 można łatwo pokonać. Oto oryginalne rozwiązanie problemu.(((

Naukowcy, nie mogąc wyjaśnić istoty problemu, jak to często bywa, wprowadzili do wzoru pewną stałą wartość, która nie rozwiązując problemu, pozwoliła nadać procesowi fizycznemu lub zjawisku naturalnemu pewną pseudonaukową klarowność.

Swoją drogą, I. Newton wydawał się nie mieć z tym nic wspólnego. W swoich pracach opracowując prawo powszechnego ciążenia nie wspomniał ani razu o żadnej stałej grawitacji. Jego współcześni również o tym nie wspominali. Stała grawitacyjna została po raz pierwszy wprowadzona do prawa powszechnego ciążenia dopiero na początku XIX wieku przez francuskiego fizyka, matematyka i mechanika S.D. Poissona. Jednak w historii nie było ani jednego naukowca, który wziąłby na siebie odpowiedzialność zarówno za sposób jej obliczania, jak i za ogólnie przyjęte wartości.

Historia nawiązuje do angielskiego fizyka Henry'ego Cavendisha, który w 1798 roku przeprowadził unikalny eksperyment wykorzystując wagę skrętną. Należy jednak zauważyć, że G. Cavendish przeprowadził swój eksperyment wyłącznie w celu określenia średniej gęstości Ziemi i nigdy nie mówił ani nie pisał o żadnej stałej grawitacji. Co więcej, nie obliczyłem żadnej z jego wartości liczbowych.

Liczbowy wskaźnik stałej grawitacji obliczono rzekomo znacznie później na podstawie obliczeń G. Cavendisha dotyczących średniej gęstości Ziemi, jednak tajemnicą pozostawało kto i kiedy ją obliczono oraz do czego to wszystko było potrzebne.

I najwyraźniej, aby całkowicie zdezorientować ludzkość i jakoś wydostać się z lasu sprzeczności i niespójności, we współczesnym świecie naukowym zmuszeni byli pod pozorem przejścia do ujednoliconego metrycznego systemu miar przyjąć różne stałe grawitacyjne dla różnych systemów kosmicznych. Zatem przy obliczaniu orbit np. satelitów względem Ziemi stosuje się geocentryczną stałą grawitacyjną równą GE = 3,98603x10 14 m 3 sec -2 pomnożoną przez masę Ziemi, a do obliczenia orbit ciał niebieskich ciał względem Słońca, stosuje się inną stałą grawitacyjną - heliocentryczną, równą GSs = 1,32718x10 20 m 3 s -2 razy masa Słońca. Okazuje się interesujące, prawo jest jedno i uniwersalne, ale stałe współczynniki są różne! Jak tak szanowana „stała” może być tak zaskakująco niestała?!!

Więc co powinniśmy zrobić? Czy sytuacja jest beznadziejna i dlatego musimy się z nią pogodzić? NIE. Wystarczy wrócić do podstaw i zdefiniować pojęcia. Fakt jest taki wszystko, co istnieje na planecie Ziemia, pochodzi z niej, należy do niej i do niej wejdzie. Wszystko – góry, morza i oceany, drzewa, domy, fabryki, samochody, ty i ja – wszystko to zostało wydobyte, pielęgnowane, pielęgnowane i pielęgnowane na Ziemi i stworzone z Ziemi. To wszystko to po prostu inna wirtualna rzeczywistość mi zmienne kombinacje ogromnej liczby atomów i cząsteczek, które należą tylko do naszej planety.

Ziemia została stworzona z cząstek i atomów i jest całkowicie niezależnym i prawie całkowicie zamkniętym systemem. Podczas swojego powstawania każda cząstka i każdy atom, tworząc pojedyncze pole grawitacyjne planety, zasadniczo „przeniosły” na nią całą swoją moc grawitacyjną.

Dlatego na Ziemi istnieje jedno pole grawitacyjne, które świadomie stoi na straży wszelkich dostępnych ziemskich zasobów, nie uwalniając z planety tego, co kiedyś zostało na tę planetę sprowadzone. Dlatego wszystkie obiekty i wszystko, co jest na Ziemi nie są niezależnymi substancjami grawitacyjnymi i nie mogą zdecydować, czy wykorzystać swoje możliwości grawitacyjne podczas komunikowania się z innymi ciałami fizycznymi. Dlatego ciała fizyczne na Ziemi spadają tylko w dół na jej powierzchnię, a nie w górę, w lewo lub w prawo, łącząc się z innymi masywnymi ciałami. Dlatego żadnego ciała fizycznego na Ziemi, z punktu widzenia grawitacji, nie można nazwać niezależnym.

A co z rakietami? Czy można je nazwać niezależnymi ciałami fizycznymi? Dopóki są tutaj na Ziemi, nie, jest to niemożliwe. Ale jeśli pokonają grawitację Ziemi i wyjdą poza pole grawitacyjne planety, to tak, jest to możliwe. Tylko w tym przypadku będą mogły stać się niezależnymi ciałami fizycznymi w stosunku do Ziemi, zabierając ze sobą swoją indywidualną część pola grawitacyjnego. Ziemia zmniejszy swój rozmiar i masę wraz z rozmiarem i masą rakiety. Jego pole grawitacyjne również zmniejszy się proporcjonalnie. Związek grawitacyjny między rakietą a Ziemią zostanie oczywiście przerwany.

A co z różnymi meteorytami, które często odwiedzają naszą Ziemię? Czy są to niezależne ciała fizyczne, czy nie? Dopóki znajdują się poza polem grawitacyjnym Ziemi, są niezależne. Kiedy jednak wejdą w pole grawitacyjne planety, mając własne, mniej rozrzedzone środowisko eteryczne, będą oddziaływać z bardziej rozrzedzonym środowiskiem eterycznym Ziemi.

Jednakże oddziaływanie pól grawitacyjnych Ziemi i meteorytu różni się od oddziaływania pól grawitacyjnych eterycznych skrzepów wirowych, które są prawie równej wielkości. Wynika to z ogromnej różnicy w wielkości pól grawitacyjnych Ziemi i meteorytu. Pole grawitacyjne meteorytu podczas interakcji z polem grawitacyjnym Ziemi praktycznie nie ulega deformacji, lecz pozostała część meteorytu jest pochłaniana przez pole grawitacyjne Ziemi.

Pole grawitacyjne meteorytu wydaje się wpadać w pole grawitacyjne Ziemi, gdyż w miarę zbliżania się do powierzchni Ziemi jego rozrzedzone środowisko eteryczne staje się coraz bardziej rozrzedzone. Im bliżej Ziemi, tym bardziej rozrzedzone staje się jej rozrzedzone środowisko i tym szybciej meteoryt porusza się w stronę planety. Ziemia stara się zastąpić swoje rozrzedzone środowisko nieoczekiwanym kosmitą z kosmosu, tworząc efekt przyciągania meteorytu na jej powierzchnię.

Meteoryt po dotarciu na powierzchnię Ziemi nie traci swojego pola grawitacyjnego, a jeśli zostanie przeniesiony w przestrzeń kosmiczną, opuści Ziemię wraz ze swoim polem grawitacyjnym. Ale na Ziemi traci niezależność od ciała fizycznego. Teraz należy do Ziemi, jego pole grawitacyjne dodaje się do pola grawitacyjnego Ziemi, a masa Ziemi wzrasta o masę meteorytu.

Dlatego zmuszeni jesteśmy stwierdzić, że będąc na planetach, wszystkie ciała fizyczne z grawitacyjnego punktu widzenia nie mogą być niezależnymi ciałami fizycznymi. Ich możliwości grawitacyjne mieszczą się w możliwościach grawitacyjnych planet, które są głównymi generatorami interakcji grawitacyjnych.

Dlatego prawo powszechnego ciążenia jest całkowicie sprawiedliwe dla całego układu wszechświatowego i nie wymaga żadnych dodatkowych stałych, nawet grawitacyjnych.

Założenie

Zatem, pole grawitacyjne ciała fizycznego- jest to nierównomiernie napięty, rozrzedzony obszar eteryczny, będący częścią ciała fizycznego i powstały w wyniku koncentracji wirującego ośrodka eterycznego w samym ciele fizycznym.

Pole grawitacyjne każdego ciała fizycznego, aby osiągnąć równowagę z otaczającym go elastycznym środowiskiem eterycznym, ma tendencję do zwiększania swojej gęstości, przyciągając rozrzedzone obszary eteryczne innych ciał fizycznych. Wzajemne oddziaływanie pól grawitacyjnych ciał fizycznych powoduje efekt przyciągania ciał fizycznych. Efektem tym jest działanie sił grawitacyjnych lub oddziaływanie grawitacyjne niezależnych ciał fizycznych.

Rozrzedzona przestrzeń eteryczna zawsze dąży do przywrócenia początkowego, jednorodnego stanu środowiska eterycznego poprzez dodanie środowiska eterycznego innych ciał fizycznych. Kiedy w eterycznym polu grawitacyjnym pojawia się ciało fizyczne lub inne ciało fizyczne, posiadające również własne eteryczne pole grawitacyjne, ale o mniejszej masie, pierwsze ciało fizyczne ma tendencję do „wchłaniania” go i utrzymywania z siłą zależną od mas tych ciał i odległości między nimi.

W konsekwencji w eterycznym polu grawitacyjnym, gdy pojawiają się w nim dwa lub więcej ciał fizycznych, a proces ich grawitacji interakcje, co ich do siebie kieruje. Siły grawitacyjne działają jedynie w celu przybliżenia niektórych ciał fizycznych lub ciał do innych ciał.

Po raz kolejny muszę przyznać, że wszystko to jest możliwe tylko w idealnych warunkach, gdy ciała fizyczne nie podlegają wpływom grawitacyjnym planety. Na Ziemi pola grawitacyjne wszystkich ciał fizycznych stanowią jedynie integralną część pojedynczego pola grawitacyjnego planety i nie mogą objawiać się między sobą.

Dlatego na planecie ciała fizyczne nie mają własnego indywidualnego pola grawitacyjnego i oddziałują grawitacyjnie tylko z Ziemią.

Podnosząc ciało fizyczne na dowolną wysokość, wykonujemy pewną pracę i wydatkujemy określoną ilość energii. Niektórzy uważają, że podnosząc ciało przekazujemy mu energię równą energii wydanej na podniesienie go na określoną wysokość. Upadając, ciało fizyczne uwalnia tę energię.

Ale to nieprawda.

Nie przekazujemy mu energii, ale wydajemy ją na pokonanie siły grawitacji Ziemi. Co więcej, wydaje się, że zakłócamy zwykły bieg wydarzeń na Ziemi, zmieniając położenie ciała fizycznego względem planety. Ziemia słusznie reaguje na tę niezgodną z nią hańbę i dąży do przywrócenia dowolnego obiektu na swoją powierzchnię, natychmiast włączając swoje siły grawitacyjne.

Siła grawitacji działa na ciało uniesione w taki sam sposób, jak wtedy, gdy ciało to znajduje się na Ziemi, jednak wraz ze wzrostem odległości od powierzchni Ziemi jej wielkość będzie mniejsza niż początkowa siła grawitacji. To prawda, że ​​\u200b\u200bnie będzie tak łatwo to zauważyć ze względu na nieistotność zmian parametrów tej siły. Jeśli podniesiemy to ciało na wysokość 450 kilometrów nad Ziemię, wówczas siła grawitacji znacznie spadnie, a ciało znajdzie się w stanie nieważkości.

Tutaj spotykamy się z grawitacją, tj. Z wpływ grawitacyjne środowisko eteryczne naszą planetę na ciało fizyczne. Ciało uniesione znajduje się w grawitacyjnym polu eterycznym planety, którego wektor jest skierowany w stronę środka Ziemi. Im bliżej Ziemi znajduje się ciało fizyczne, tym jest to efekt oddziaływanie grawitacyjne silniejszy. Im dalej, tym mniej. Dlatego na dużych odległościach oddziaływanie grawitacyjne również się ujawni, ale nie tak wyraźnie.

Ale spadając na Ziemię, ciało fizyczne oddziałuje z nią w taki sam sposób, jak dwa ciała oddziałują w przestrzeni. Siły grawitacyjne Ziemi działają na ciało, przesuwają je w przestrzeni, zwracając na śmiertelną ziemię.

Co się stanie, jeśli będziemy długo oddziaływać na ciało, oddalając je coraz bardziej od Ziemi, aż w końcu wyprowadzimy je poza Układ Słoneczny? Czy to oznacza, że ​​oddziaływanie grawitacyjne między nimi zniknie? Jeśli tak jest, czy istnieje możliwość, że Ziemia utraci część swoich zdolności grawitacyjnych?

Tak, dokładnie tak to się stanie. Część zdolności grawitacyjnych Ziemi opuści ją wraz z ciałem fizycznym. Ziemia zmniejszy się o masę tego ciała. A jeśli masa Ziemi zmniejszy się, to jest całkiem oczywiste, że jej siła grawitacyjna zmieni się proporcjonalnie w mniejszym stopniu, a jej oddziaływanie grawitacyjne z tym ciałem fizycznym zniknie.

Ale jeśli meteoryt spadnie na powierzchnię Ziemi, jego pole grawitacyjne zostanie „wchłonięte” przez pole grawitacyjne Ziemi, a on sam, utraciwszy swoją niezależność, stanie się częścią Ziemi, proporcjonalnie zwiększając jej możliwości grawitacyjne.

Dlatego większe ciała fizyczne, w tym planety i gwiazdy, mają silniejszą grawitację i przyciągają mniejsze, pochłaniając je. Przyciągając do siebie mniejsze ciała fizyczne, zwiększają swoją masę, a co za tym idzie, zwiększają swoje pole grawitacyjne. Pomiędzy ciałami nastąpi oddziaływanie grawitacyjne.

Tak więc wokół dowolnego ciała fizycznego na naszej planecie istnieje własne pole grawitacyjne, ale tylko warunkowo. To pole grawitacyjne wchodzi w pojedyncze pole grawitacyjne Ziemi i obraca się wraz z nim. Wynika to z faktu, że każde ciało fizyczne, w tym wszystkie ciała fizyczne stworzone na Ziemi lub przywiezione z kosmosu, jest już lub staje się należący do naszej planety. Każde ciało fizyczne na Ziemi powstało z niego, powstało w nim i powróci. Ich pole grawitacyjne jest częścią pojedynczego pola grawitacyjnego Ziemi, które obraca się wokół planety. Dlatego obiekty zamiast łączyć się ze sobą, spadają na Ziemię. Zamiast poruszać się równolegle do ziemi, spadają w dół. Ponadto możliwości grawitacyjne Ziemi są nieporównywalnie potężniejsze niż możliwości grawitacyjne jakiegokolwiek ciała fizycznego na planecie, niezależnie od jego wielkości, objętości czy gęstości. Dlatego każde ciało fizyczne przyciąga Ziemia, a nie Everest.

Wszystkie ciała fizyczne posiadają pole grawitacyjne, ale można je rozpatrywać jedynie w połączeniu z ogólnym polem grawitacyjnym Ziemi. Możliwe jest oddzielenie go od pola grawitacyjnego Ziemi jedynie na odległość wykraczającą poza granice pola grawitacyjnego planety. W tej odległości pole grawitacyjne ciała fizycznego, na przykład rakiety, będzie całkowicie niezależne i będzie się obracać wokół ciała fizycznego, niezależnie od jego wielkości.

Należy zauważyć, że prędkość obrotu ośrodka eterycznego w pobliżu powierzchni ciała fizycznego jest równa prędkości obrotu samego ciała fizycznego. W stosunku do ciała fizycznego środowisko jest nieruchome. W pobliżu ciała fizycznego siła grawitacji jest znacznie większa niż w pewnej odległości od niego. Przypomnijmy sobie nasze doświadczenie z gumowym kółkiem (ryc. 2). W miarę oddalania się od ciała fizycznego zmniejsza się zarówno prędkość obrotu ośrodka eterycznego, jak i grawitacja.

Jednocześnie rozumiemy, że koncentracja eteru pod wpływem wirów eterycznych i sił grawitacyjnych prowadzi do powstania rozrzedzonego obszaru eterycznego wokół ciała fizycznego. Ten rozrzedzony obszar eteryczny jest tym większy, im większa jest ilość eteru skupionego w ciele fizycznym w postaci zbioru podstawowych cząstek eterycznych – eterycznych skrzepów wirowych, które składają się odpowiednio z frakcji energii, fotonów, neutrin, antyneutrin, pozytonów, elektronów, protony, neutrony, atomy, cząsteczki i inne ciała fizyczne. Na przykład rozrzedzony obszar eteryczny planety Ziemia ma znacznie większą objętość niż rozrzedzony obszar Księżyca, ponieważ Ziemia jest znacznie większa od Księżyca. A każdy rozrzedzony obszar odpowiada ilości eteru skoncentrowanego w ciele fizycznym.

Rozrzedzone obszary ośrodka eterycznego są niezwykle rozległe. Określają wymiary pola grawitacyjne ciała fizyczne, tj. obszary, w których działają siły grawitacyjne. Działania tych sił rozpoczynają się od zewnętrznych granic rozrzedzonego obszaru ciała fizycznego. Ponieważ granice obszaru rozrzedzonego znajdują się dość daleko od centrum ciała fizycznego, siły te można scharakteryzować jako siły dalekiego zasięgu lub siły interakcja dalekiego zasięgu.

Kiedy rozrzedzone obszary dwóch lub więcej ciał fizycznych stykają się, każde z nich zgodnie z prawem równowagi przeciwieństw stara się zrównoważyć swoje eteryczne rozrzedzone środowisko, co prowadzi do przyciągania i zbliżania się ciał.

Zatem to nie masy ciał fizycznych przyciągają, ale pola grawitacyjne tych ciał fizycznych oddziałują ze sobą, przybliżając ciała fizyczne do siebie.

Co więcej, im bliżej siebie znajdują się ciała, tym wyraźniejsze i intensywniejsze jest to przyciąganie. Dlatego gdy np. ciała spadają na ziemię, następuje stałe przyspieszenie tego upadku. Przyspieszenie to nazywane jest przyspieszeniem ziemskim i wynosi w przybliżeniu 9,806 m/s 2 .

Istota tego przyspieszenia polega na tym, że im bliżej ciała znajduje się rozrzedzony ośrodek, tym jest on mniej gęsty, a zatem im silniejsze jest pragnienie ciała fizycznego, aby zrównoważyć jego rozrzedzone środowisko eteryczne, tym silniejsza jest siła oddziaływania grawitacyjnego. Rozmawialiśmy już o tym wcześniej. W miarę zbliżania się do granicy ośrodka rozrzedzonego z elastyczną przestrzenią eteryczną napięcie to maleje i wreszcie na granicy zaczyna w pełni odpowiadać gęstości przestrzeni eterycznej. W tym przypadku oddziaływanie grawitacyjne ciała fizycznego całkowicie traci swoją siłę, a pole grawitacyjne tego ciała fizycznego zanika.

Wyjaśnia to fakt, że rakieta od początku startu zużywa ogromną ilość energii, aby pokonać siłę grawitacji Ziemi, ale w miarę lotu i oddalania się od planety wchodzi na orbitę i praktycznie nie marnuje swojej energii energia.

W tym miejscu należy zrozumieć, że gęstość atmosfery ziemskiej i gęstość jej pola grawitacyjnego to różne pojęcia. Gęstość atmosfery ziemskiej ma wyższe wartości na jej powierzchni niż na wysokości. Przykładowo na powierzchni ziemi gęstość atmosfery wynosi około 1,225 kg/m3, na wysokości 2 km – 1,007 kg/m3, a na wysokości 3 km – 0,909 kg/m3, tj. Wraz ze wzrostem wysokości gęstość atmosfery maleje.

Twierdzimy jednak, że pole grawitacyjne każdego ciała fizycznego jest bardziej rozrzedzone właśnie na jego powierzchni, a rozrzedzenie to maleje wraz ze wzrostem odległości od ciała fizycznego. Sprzeczność? Zupełnie nie. To potwierdzenie naszego rozumowania! Faktem jest, że rozrzedzone eteryczne pole grawitacyjne będzie dążyło do wciągnięcia w swoją przestrzeń wszystkiego, co możliwe, aby zmniejszyć jego napięcie. Dlatego pole grawitacyjne Ziemi jest wypełnione cząsteczkami azotu, tlenu, wodoru itp. Ponadto w pobliżu powierzchni ziemi w atmosferze znajdują się nie tylko cząsteczki gazu, ale także cząstki pyłu, wody, kryształki lodu, sól morska itp. Im wyżej znajdujesz się od powierzchni Ziemi, tym mniej rozrzedzone jest pole grawitacyjne, tym mniej cząsteczek i cząstek może pomieścić w atmosferze ziemskiej, a co za tym idzie, mniejsza gęstość atmosfery planety. Wszystko pasuje. Wszystko jest poprawne.

Na dowód tego twierdzenia przytaczamy myśli Arystotelesa oraz eksperymenty G. Galileusza i I. Newtona. Wielki Arystoteles argumentował, że ciała cięższe spadają na ziemię szybciej niż ciała lekkie i podał przykład kamienia i ptasiego pióra spadających z tej samej wysokości. W przeciwieństwie do Arystotelesa G. Galileo zasugerował, że przyczyną różnicy w prędkości spadających obiektów jest opór powietrza. Podobno jednocześnie zrzucił kulę karabinową i rdzeń artyleryjski z Krzywej Wieży w Pizie, która również niemal jednocześnie spadła na ziemię, pomimo znacznej różnicy w masie.

Aby potwierdzić wnioski G. Galileusza, I. Newton wypompował powietrze z długiej szklanej rurki i jednocześnie wrzucił na wierzch ptasie pióro i złotą monetę. Zarówno pióro, jak i moneta spadły na dno tuby niemal jednocześnie. Następnie ustalono eksperymentalnie, że zarówno w powietrzu, jak i w próżni występuje przyspieszenie swobodnego spadania ciał na ziemię.

Jednak naukowcy, odnotowując występowanie przyspieszenia swobodnego spadania ciał na ziemię, ograniczyli się jedynie do wyprowadzenia znanych zależności matematycznych, które pozwalają dość dokładnie zmierzyć wielkość tego przyspieszenia. Ale fizyczna istota tego przyspieszenia pozostała nieujawniona.

Wierzę, że fizyczna istota tego zjawiska leży w obecności rozrzedzonego środowiska eterycznego wokół Ziemi. Im bliżej powierzchni Ziemi znajduje się spadające na nią ciało, tym bardziej rozrzedzone jest środowisko eteryczne planety i tym szybciej ciało spada na jej powierzchnię. Można to uznać za wyraźne potwierdzenie naszego rozumowania na temat natury pól grawitacyjnych i mechanizmu ich interakcji we Wszechświecie.

Oczywiście nasze stwierdzenie o oddziaływaniu pól grawitacyjnych ciał fizycznych, a nie o wzajemnym wpływie ich mas, stoi w sprzeczności z poglądami niezwykle szanowanego I. Newtona i współczesnego środowiska naukowego. Składając jednak hołd wielkiemu geniuszowi, wyraźnie uznajemy fakt, że wyprowadzony przez niego wzór ma charakter dość orientacyjny i całkiem słusznie pozwala obliczyć siłę oddziaływania grawitacyjnego pomiędzy dwoma ciałami fizycznymi. Należy także uznać, że wzór Newtona opisuje następstwo zjawiska, ale w ogóle nie dotyka jego fizycznej istoty.

W ten sposób ustaliliśmy, że ciągłe pragnienie rozrzedzonego obszaru eterycznego dowolnego ciała fizycznego, aby przejść do stanu równowagi z otaczającym środowiskiem eterycznym, zmniejszając jego stan napięty, w wyniku przyciągania innych rozrzedzonych obszarów eterycznych innych ciał fizycznych do obszar jego eterycznego rozrzedzenia stanowią wspólne fizyczne znaczenie grawitacji lub oddziaływania grawitacyjnego.

Każde ciało fizyczne ma swoje własne pole grawitacyjne, ale nie jest niezależny. Będąc na Ziemi, to pole grawitacyjne jest połączone w jedno pole grawitacyjne planety. Pole grawitacyjne dowolnego ciała fizycznego można uznać jedynie za część pola grawitacyjnego planety.