Гравитационное взаимодействие | это… Что такое Гравитационное взаимодействие?

Гравита́ция (всеми́рное тяготе́ние, тяготе́ние) (от лат. gravitas — «тяжесть») — дальнодействующее фундаментальное взаимодействие в природе, которому подвержены все материальные тела. По современным данным, является универсальным взаимодействием в том смысле, что, в отличие от любых других сил, всем без исключения телам независимо от их массы придаёт одинаковое ускорение. Главным образом гравитация играет определяющую роль в космических масштабах. Термин гравитация используется также как название раздела физики, изучающего гравитационное взаимодействие. Наиболее успешной современной физической теорией в классической физике, описывающей гравитацию, является общая теория относительности, квантовая теория гравитационного взаимодействия пока не построена.

Содержание 1 Гравитационное взаимодействие 2 Небесная механика и некоторые её задачи 3 Сильные гравитационные поля 4 Гравитационное излучение 5 Тонкие эффекты гравитации 6 Квантовая теория гравитации 7 Стандартные теории гравитации 7. 1 Общая теория относительности 7.2 Теория Эйнштейна-Картана 7.3 Релятивистская теория гравитации 7.4 Теория Бранса — Дикке 8 Источники и примечания 9 Литература 10 См. также 11 Ссылки

Гравитационное взаимодействие

Гравитационное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в нашем мире. В рамках классической механики, гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы

m₁ и m₂, разделёнными расстоянием R, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния — то есть

.

Здесь G — гравитационная постоянная, равная примерно м³/(кг•с²). Знак минус означает, что сила, действующая на тело, всегда равна по направлению радиус-вектору, направленному на тело, то есть гравитационное взаимодействие приводит всегда к притяжению любых тел.

Закон всемирного тяготения — одно из приложений закона обратных квадратов, встречающегося так же и при изучении излучений (см. например, Давление света), и являющимся прямым следствием квадратичного увеличения площади сферы при увеличении радиуса, что приводит к квадратичному же уменьшению вклада любой единичной площади в площадь всей сферы.

Поле тяжести потенциально. Это значит, что можно ввести потенциальную энергию гравитационного притяжения пары тел, и эта энергия не изменится после перемещения тел по замкнутому контуру. Потенциальность поля тяжести влечёт за собой закон сохранения суммы кинетической и потенциальной энергии и при изучении движения тел в поле тяжести часто существенно упрощает решение. В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационный потенциал зависит только от положения тела в данный момент времени.

Большие космические объекты — планеты, звезды и галактики имеют огромную массу и, следовательно, создают значительные гравитационные поля.

Гравитация — слабейшее взаимодействие. Однако, поскольку оно действует на любых расстояниях и все массы положительны, это тем не менее очень важная сила во Вселенной. Для сравнения: полный электрический заряд этих тел ноль, так как вещество в целом электрически нейтрально.

Также гравитация, в отличие от других взаимодействий, универсальна в действии на всю материю и энергию. Не обнаружены объекты, у которых вообще отсутствовало бы гравитационное взаимодействие.

Из-за глобального характера гравитация ответственна и за такие крупномасштабные эффекты, как структура галактик, черные дыры и расширение Вселенной, и за элементарные астрономические явления — орбиты планет, и за простое притяжение к поверхности Земли и падения тел.

Гравитация была первым взаимодействием, описанным математической теорией. В античные времена Аристотель считал, что объекты с разной массой падают с разной скоростью. Только много позже Галилео Галилей экспериментально определил, что это не так — если сопротивление воздуха устраняется, все тела ускоряются одинаково. Закон всеобщего тяготения Исаака Ньютона (1687) хорошо описывал общее поведение гравитации. В 1915 году Альберт Эйнштейн создал Общую теорию относительности, более точно описывающую гравитацию в терминах геометрии пространства-времени.

Небесная механика и некоторые её задачи

Раздел механики, изучающий движение тел в пустом пространстве только под действием гравитации называется небесной механикой.

Наиболее простой задачей небесной механики является гравитационное взаимодействие двух тел в пустом пространстве. Эта задача решается аналитически до конца; результат её решения часто формулируют в виде трёх законов Кеплера.

При увеличении количества взаимодействующих тел задача резко усложняется. Так, уже знаменитая задача трёх тел (то есть движение трёх тел с ненулевыми массами) не может быть решена аналитически в общем виде. При численном же решении, достаточно быстро наступает неустойчивость решений относительно начальных условий. В применении к Солнечной системе, эта неустойчивость не позволяет предсказать движение планет на масштабах, превышающих сотню миллионов лет.

В некоторых частных случаях удаётся найти приближённое решение. Наиболее важным является случай, когда масса одного тела существенно больше массы других тел (примеры: солнечная система и динамика колец Сатурна). В этом случае в первом приближении можно считать, что лёгкие тела не взаимодействуют друг с другом и движутся по кеплеровым траекториям вокруг массивного тела. Взаимодействия же между ними можно учитывать в рамках теории возмущений, и усреднять по времени. При этом могут возникать нетривиальные явления, такие как резонансы, аттракторы, хаотичность и т. д. Наглядный пример таких явлений — нетривиальная структура колец Сатурна.

Несмотря на попытки описать поведение системы из большого числа притягивающихся тел примерно одинаковой массы, сделать этого не удаётся из-за явления динамического хаоса.

Сильные гравитационные поля

В сильных гравитационных полях, при движении с релятивистскими скоростями, начинают проявляться эффекты общей теории относительности:

• отклонение закона тяготения от ньютоновского;
• запаздывание потенциалов, связанное с конечной скоростью распространения гравитационных возмущений; появление гравитационных волн;
• эффекты нелинейности: гравитационные волны имеют свойство взаимодействовать друг с другом, поэтому принцип суперпозиции волн в сильных полях уже не выполняется;
• изменение геометрии пространства-времени;
• возникновение черных дыр;

Гравитационное излучение

Одним из важных предсказаний ОТО является гравитационное излучение, наличие которого до сих пор не подтверждено прямыми наблюдениями. Однако, имеются косвенные наблюдательные свидетельства в пользу его существования, а именно: потери энергии в двойной системе с пульсаром PSR B1913+16 — пульсаром Халса-Тейлора — хорошо согласуются с моделью, в которой эта энергия уносится гравитационным излучением.

Гравитационное излучение могут генерировать только системы с переменным квадрупольным или более высокими мультипольными моментами, этот факт говорит о том, что гравитационное излучение большинства природных источников направленное, что существенно усложняет его обнаружение. Мощность гравитационного l-польного источника пропорциональна (v / c)^{2l + 2}, если мультиполь имеет электрический тип, и (v / c)^{2l + 4} — если мультиполь магнитного типа ^[1], где v — характерная скорость движения источников в излучающей системе, а c — скорость света. Таким образом, доминирующим моментом будет квадрупольный момент электрического типа, а мощность соответствующего излучения равна:

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

Начиная с 1969 года (эксперименты Вебера (англ.)) и до настоящего времени (февраль 2007) предпринимаются попытки прямого обнаружения гравитационного излучения. В США, Европе и Японии в настоящий момент существует несколько действующих наземных детекторов (GEO 600), а также проект космического гравитационного детектора [2] республики Татарстан.

Тонкие эффекты гравитации

Помимо классических эффектов гравитационного притяжения и замедления времени, общая теория относительности предсказывает существование других проявлений гравитации, которые в земных условиях весьма слабы и их обнаружение и экспериментальная проверка поэтому весьма затруднительны. До последнего времени преодоление этих трудностей представлялось за пределами возможностей экспериментаторов.

Среди них, в частности, можно назвать увлечение инерциальных систем отсчета (или эффект Лензе-Тирринга) и гравитомагнитное поле. В 2005 году автоматический аппарат НАСА Gravity Probe B провёл беспрецедентный по точности эксперимент по измерению этих эффектов вблизи Земли, но его полные результаты пока не опубликованы.

Квантовая теория гравитации

Несмотря на более чем полувековую историю попыток, гравитация — единственное из фундаментальных взаимодействий, для которого пока ещё не построена непротиворечивая перенормируемая квантовая теория. Впрочем, при низких энергиях, в духе квантовой теории поля, гравитационное взаимодействие можно представить как обмен гравитонами — калибровочными бозонами со спином 2.

Стандартные теории гравитации

Подробней см. статью Теории гравитации

В связи с тем, что квантовые эффекты гравитации чрезвычайно малы даже в самых экстремальных экспериментальных и наблюдательных условиях, до сих пор не существует их надёжных наблюдений. Теоретические оценки показывают, что в подавляющем большинстве случаев можно ограничиться классическим описанием гравитационного взаимодействия.

Существует современная каноническая^[3] классическая теория гравитации — общая теория относительности, и множество уточняющих её гипотез и теорий различной степени разработанности, конкурирующих между собой (см. статью Альтернативные теории гравитации). Все эти теории дают очень похожие предсказания в рамках того приближения, в котором в настоящее время осуществляются экспериментальные тесты. Далее описаны несколько основных, наиболее хорошо разработанных или известных теорий гравитации.

Общая теория относительности

В стандартном подходе общей теории относительности (ОТО) гравитация рассматривается изначально не как силовое взаимодействие, а как проявление искривления пространства-времени. Таким образом, в ОТО гравитация интерпретируется как геометрический эффект, причём пространство-время рассматривается в рамках неевклидовой римановой (точнее псевдо-римановой) геометрии. Гравитационное поле (обобщение ньютоновского гравитационного потенциала) иногда называемое также полем тяготения, в ОТО отождествляется с тензорным метрическим полем или метрикой четырехмерного пространства-времени, а напряженность гравитационного поля — с аффинной связностью пространства-времени, определяемой метрикой. Стандартной задачей ОТО является определение компонент метрического тензора, в совокупности задающих метрику пространства-времени, по известному распределению источников энергии-импульса в рассматриваемой системе четырехмерных координат. В свою очередь знание метрики позволяет рассчитывать движение пробных частиц, что эквивалентно знанию свойств поля тяготения в данной системе. В связи с тензорным характером уравнений ОТО, а также со стандартным фундаментальным обоснованием ее формулировки, считается, что гравитация также носит тензорный характер. Одним из следствий является то, что гравитационное излучение должно быть не ниже квадрупольного порядка. Известно, что в ОТО имеются затруднения с объяснением факта неинвариантности энергии гравитационного поля, поскольку данная энергия не описывается тензором. В классической ОТО также возникает проблема описания спин-орбитального взаимодействия. Считается, что существуют определенные проблемы с однозначностью результатов и обоснованием непротиворечивости. Однако экспериментально ОТО считается подтверждающейся до самого последнего времени. Кроме того, многие альтернативные эйнштейновскому, но стандартные для современной физики, подходы к формулировке теории гравитации приводят к результату, совпадающему с ОТО в низкоэнергетическом приближении, которое в основном и доступно экспериментальной проверке.

Теория Эйнштейна-Картана

Теория Эйнштейна-Картана (ЭК) была разработана как расширение ОТО, внутренне включающее в себя описание воздействия на пространство-время кроме энергии-импульса также и спина объектов.^[4] В теории ЭК вводится аффинное кручение, а вместо псевдоримановой геометрии для пространства-времени используется геометрия Римана-Картана. В результате от метрической теории переходят к аффинной теории пространства-времени. Результирующие уравнения для описания пространства-времени распадаются на два класса. Один из них аналогичен ОТО, с тем отличием, что в тензор кривизны включены компоненты с аффинным кручением. Второй класс уравнений задаёт связь тензора кручения и тензора спина материи и излучения. Получаемые поправки к ОТО настолько малы, что пока не видно даже гипотетических путей для их измерения.

Релятивистская теория гравитации

Релятивистская теория гравитации (РТГ) разрабатывается академиком Логуновым А. А. с группой сотрудников. ^[5] В ряде работ они утверждают, что РТГ имеет следующие отличия от ОТО^[6] :

• Гравитация есть не геометрическое поле, а реальное физическое силовое поле, описываемое тензором.

• Гравитационные явления следует рассматривать в рамках плоского пространства Минковского, в котором однозначно выполняются законы сохранения энергии-импульса и момента количества движения. Тогда движение тел в пространстве Минковского эквивалентно движению этих тел в эффективном римановом пространстве.

• В тензорных уравнениях для определения метрики следует учитывать массу гравитона, а также использовать калибровочные условия, связанные с метрикой пространства Минковского. Это не позволяет уничтожить гравитационное поле даже локально выбором какой-то подходящей системы отсчёта.

Как и в ОТО, в РТГ под веществом понимаются все формы материи (включая и электромагнитное поле), за исключением самого гравитационного поля. Следствия из теории РТГ таковы: чёрных дыр как физических объектов, предсказываемых в ОТО, не существует; Вселенная плоская, однородная, изотропная, неподвижная и евклидовая.

C другой стороны, существуют не менее убедительные аргументы противников РТГ, сводящиеся к следующим положениям:

• РТГ есть биметрическая теория, в случае безмассового гравитона эквивалентная так называемой полевой трактовке ОТО как надстройке над ненаблюдаемым пространством Минковского: «В релятивистской теории гравитации… фигурируют в точности те же лагранжианы…, которые приводят к уравнениям гравитационного поля»^[7], «математическое содержание РТГ сводится к математическому содержанию ОТО (в полевой формулировке)» ^[8]. Этот аргумент в таком изложении, правда, по-видимому не учитывает возможных топологических различий между обычной моделью ОТО и такой моделью, или же, по крайней мере, маскирует их.
• Случай массивного гравитона в РТГ не даёт правильного ньютоновского предела при переходе к массе равной 0, и, следовательно, бессмыслен.
• Дополнительные уравнения РТГ представляют собой всего лишь координатные условия: «Весь набор уравнений РТГ в терминах метрики искривленного пространства-времени можно свести к уравнениям Эйнштейна плюс гармоническое координатное условие, столь успешно использовавшееся Фоком» ^[8].
• Вышеприведённые следствия из РТГ являются лишь следствием неточностей: несуществование чёрных дыр — следствием невозможности покрыть одной координатной картой, эквивалентной пространству-времени Минковского, пространство-время сколлапсировавшего в чёрную дыру объекта; космологических предсказаний — следствием принятых координатных условий в сочетании с совершенно произвольным дополнительным допущением о вложенности световых конусов реального пространства в конусы пространства Минковского. (Как видим, этот аргумент явно противоречит первому, показывая расхождение РТГ и ОТО, которые вполне ощутимы; и, если оставить соображения, очевидно исходящие просто изнутри обычной логики ОТО, или суждения о произвольности постулатов, то решение о верности одного из этих подходов остается за экспериментом, если конечно не будет всё же доказана достаточно неочевидная их полная эквивалентность в области наблюдаемого).

Теория Бранса — Дикке

В скалярно-тензорных теориях, самой известной из которых является теория Бранса — Дикке (или Йордана — Бранса — Дикке), гравитационное поле как эффективная метрика пространства-времени определяется воздействием не только тензора энергии-импульса материи, как в ОТО, но и дополнительного гравитационного скалярного поля. Источником скалярного поля считается свёрнутый тензор энергии-импульса материи. Следовательно, скалярно-тензорные теории, как ОТО и РТГ, относятся к метрическим теориям, дающим объяснение гравитации, используя только геометрию пространства-времени и его метрические свойства. Наличие скалярного поля приводит к двум тензорным уравнениям для метрики. Теория Бранса — Дикке вследствие наличия скалярного поля может рассматриваться также как действующая в пятимерном многообразии, состоящем из пространства-времени и скалярного поля.^[9]

Подобное имеет место и в РТГ, где второе тензорное уравнение вводится для учёта связи между неевклидовым пространством и пространством Минковского^[10]. Благодаря наличию безразмерного подгоночного параметра в теории Йордана — Бранса — Дикке, появляется возможность выбрать его так, чтобы результаты теории совпадали с результатами гравитационных экспериментов.

Теории гравитации

Классическая теория тяготения Ньютона Общая теория относительности Квантовая гравитация Альтернативные Классическая механика Гравитационная постоянная Математическая формулировка общей теории относительности Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции Гравитомагнетизм Гравитация с массивным гравитоном Телепараллелизм Геометродинамика (англ. ) Теория Нордстрёма Петлевая квантовая гравитация Теория струн М-теория Теория Калуцы — Клейна Супергравитация Теория Бранса — Дикке Исключительно простая теория всего Полуклассическая гравитация (англ.) Теория гравитации Лесажа Биметрические теории Несимметричные теории гравитации Скаляр-тензор-векторная гравитация (англ.) Теория гравитации Уайтхеда (англ.) Модифицированная ньютоновская динамика (англ.) Составная гравитация (англ.)

Источники и примечания

1. ↑ См. аналогии между слабым гравитационным полем и электромагнитным полем в статье гравитомагнетизм
2. ↑ http://dulkyn.org.ru/ru/about.html
3. ↑ Канонической эта теория является в том смысле, что она наиболее хорошо разработана и широко используется в современной небесной механике, астрофизике и космологии, причём количество надёжно установленных противоречащих ей экспериментальных результатов практически равно нулю.
4. ↑ Иваненко Д. Д., Пронин П. И., Сарданашвили Г. А., Калибровочная теория гравитации. — М., Изд. МГУ, 1985.
5. ↑ Логунов А. А., Мествиришвили М. А. Релятивистская теория гравитации. — М: Наука, 1989.
6. ↑ Логунов А. А., Мествиришвили М. А. Тензор энергии-импульса материи как источник гравитационного поля. — Теоретическая и математическая физика, 1997, Т. 110, Вып. 1, Стр. 5 — 24.
7. ↑ Зельдович Я. Б., Грищук Л. П. ТЯГОТЕНИЕ, ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ И АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТЕОРИИ. УФН, 1986, Т. 149, № 4, с. 695—707. С. 704.
8. ↑ ^{1 2} Зельдович Я. Б., Грищук Л. П. Общая теория относительности верна! УФН, 1988, Т. 155, № 3, с. 517—527. С. 521, 524.
9. ↑ Brans, C. H.; Dicke, R. H. (November 1 1961). «Mach’s Principle and a Relativistic Theory of Gravitation». Physical Review 124 (3): 925—935. DOI:10.1103/PhysRev.124.925. Retrieved on 2006-09-23.
10. ↑ С ортодоксальной точки зрения это уравение представляет собой координатное условие, см. выше.

Литература

• Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения (истоки и формирование, 1900—1915). М.: Наука, 1981. — 352c.
• Визгин В. П. Единые теории в 1-й трети ХХ в. М.: Наука, 1985. — 304c.
• Иваненко Д. Д., Сарданашвили Г. А. Гравитация, 3-е изд. М.:УРСС, 2008. — 200с.

См. также

• Общая теория относительности
• Гравитационная волна
• Чёрная дыра
• Альтернативные теории гравитации
• Калибровочная теория гравитации
• Гравиметр
• Гравитационный коллапс

Ссылки

• Фильм «Мнения и со-мнения» о природе гравитации (43 Мб)
• Закон всемирного тяготения или «Почему Луна не падает на Землю?» — Просто о сложном
• Российское гравитационное общество
• Физическая энциклопедия — «Тяготение»

1. Гравитационное взаимодействие

Это самое слабое из всех взаимодействий. В макромире оно проявляет себя тем сильнее, чем крупнее массы взаимодейст­вующих тел, а в микромире оно теряется на фоне куда более могучих сил.

В классической физике такое взаимодействие описывается известным законом тяготения Ньютона. Гравитационные взаимодействия обусловливают образование всех космических систем, а также концентрацию рассеянной в ходе эволюции звезд и галактик материи и включение ее в новые циклы разви­тия. Скорость распространения гравитационных волн считает­ся равной скорости света в вакууме, но достоверно гравитаци­онные волны еще не зарегистрированы измерительными уст­ройствами.

В рамках полевых представлений гравитационный заряд, согласно Эйнштейну, эквивалентен инертной массе вещества. Создаваемое им поле тяготения должно иметь свою бозонную частицу. Такую гипотетическую частицу назвали гравитоном. Экспериментально она пока не найдена.

Для гравитации не существует противоположной эквива­лентной силы отталкивания (антигравитации), все античасти­цы обладают положительными значениями массы и энергии.

2. Электромагнитное взаимодействие

Этот вид взаимодействия также обладает универсальным характером и существует между любыми телами, но, в отличие от гравитационного взаимодействия, которое всегда выступа­ет в виде притяжения, электромагнитное взаимодействие мо­жет проявляться и как притяжение (между разноименными за­рядами), и как отталкивание (между одинаковыми зарядами).

Благодаря электромагнитным связям возникают атомы, молекулы и макроскопические тела. Все химические реакции представляют собой проявление электромагнитных взаимо­действий, являются результатами перераспределения связей между атомами в молекулах, перестройки электронных оболо­чек атомов и молекул, а также количества и состава атомов в молекулах разных веществ. Изучением этих процессов занима­ется химия.

Механизм: Заряд частицы создает поле, квантом ко­торого служит безмассовый бозон — фотон со спином, равным 1. Электрический заряд проявляется в двух разновидностях: заряд, присущий электрону, назван отрицательным; заряд, присущий протону и позитрону, назван положительным. Взаимодействие зарядов обеспечивается обменом виртуальных фотонов. В случае разноименных зарядов обмен создает эф­фект притяжения, а в случае одноименных — отталкивания. Во всех процессах с участием электромагнитных зарядов выпол­няется закон сохранения заряда, импульса, энергии и др.

3. Слабое взаимодействие

Это третье фундаментальное взаимодействие, существую­щее только в микромире. Оно ответственно за превращение одних частиц-фермионов в другие.

Типичный пример слабого взаимодействия — процесс бета-распада, в ходе которого свободный нейтрон в среднем за 15 минут распадается на протон, электрон и электронное ан­тинейтрино. Распад вызывается превращением внутри нейтро­на кварка аромата d в кварк аромата u.

Первоначально созданная теория слабого взаимодействия оказалась несовершенной. Возникли подозрения, что трудно­сти теории удастся преодолеть, если допустить, что слабое и электромагнитное взаимодействия — это разные проявления одного взаимодействия наподобие того, как электричество и магнетизм — два проявления единой сущности. Эту идею в 60-х годах воплотили в теорию С. Вайнберг и А. Салам. Теория единого электрослабого взаимодействия позволила решить главные проблемы, связанные со слабым взаимодействием.

Механизм: Эта теория исходит из существования единого фундамен­тального заряда, отвечающего одновременно и за слабое, и за электромагнитное взаимодействия. При очень высоких темпе­ратурах (энергиях) структура вакуума нарушается и не может помешать проявлению такого заряда. Тогда слабое и электро­магнитное взаимодействия сливаются воедино, а заряд порож­дает общее поле, квантом которого служит безмассовая бозонная частица с бесконечным радиусом действия. При пониже­нии температуры наступает критический момент, после кото­рого вакуум переходит в иную, более упорядоченную модифи­кацию, что меняет характер его взаимодействия с электросла­бым зарядом. В результате заряд распадается на две части, од­на из которых предстает как электромагнитный заряд, а другая — как слабый заряд. Безмассовая бозонная частица распадается на четыре составляющих. Выделяется бозон электромагнитно­го воздействия, он остается безмассовой частицей — фотоном. А трем полям слабого заряда соответствуют три тяжелых бозона, получивших свои массы в результате взаимодействия со струк­турой модифицированного вакуума.

примеров гравитации | ВашСловарь

От YourDictionary Staff

• РАЗРЕШЕНИЕ

  ThinkStock

Гравитация — это сила, которая притягивает все элементы материи. Материя относится к вещам, к которым вы можете физически прикоснуться. Чем больше материи, тем больше гравитация или сила. Это означает, что Земля или другие планеты имеют большое притяжение и что все на Земле притягивается обратно к Земле.

Невидимые силы гравитации

Гравитация — это взаимное притяжение двух тел во вселенной. Поскольку гравитация относится к невидимой силе, стягивающей материю, существует множество примеров гравитации. Каждая вещь имеет гравитацию, включая людей.

Некоторые объекты обладают гораздо большей гравитацией, чем другие. Земля, например, имеет большую гравитацию, чем люди. Вот почему объект, который падает, притягивается к Земле и возвращается на Землю, а не притягивается к человеку и летит на него.

Вот некоторые примеры силы гравитации:

• Сила, которая удерживает газы на солнце.
• Сила, благодаря которой мяч, подброшенный в воздух, снова падает.
• Сила, которая заставляет машину катиться вниз по склону, даже если вы не нажимаете на педаль газа.
• Сила, которая заставляет стакан, который вы роняете, падать на пол.
• Сила, удерживающая Землю и все планеты в правильном положении на их орбитах вокруг Солнца.
• Сила, с которой малыш скатывается с горки.
• Сила, которая заставляет Луну вращаться вокруг Земли.
• Сила, удерживающая спутники Юпитера вокруг планеты.
• Сила Луны, вызывающая приливы океана.
• Сила, благодаря которой ваш напиток остается на дне стакана, а не зависает над его верхом.
• Сила, которая заставляет яблоко падать вниз с яблони.
• Сила, которая заставляет вас идти по Земле, а не улетать в космос.
• Сила, из-за которой ручка, скатывающаяся со стола, падает на пол.
• Сила, которая заставляет лист бумаги, развевающийся на ветру, в конце концов вернуться на Землю.
• Сила, заставляющая воздушный шар, в котором закончился гелий, опускаться на землю.
• Сила, благодаря которой скакалка возвращается на землю после того, как вы качаете ее над головой.
• Сила, из-за которой прядь ваших волос падает на пол после того, как ее отрезали.
• Сила, заставляющая камень катиться вниз по склону.

Реклама

Гравитация в действии

Гравитация одинаково влияет на каждый объект. Если вы уроните огромного слона или маленькое тонкое перышко, они будут падать с одинаковой скоростью. Перо будет выглядеть так, как будто оно падает медленнее, и на Земле это так, потому что существует сопротивление воздуха, которое мешает силе тяжести и может замедлить ее. Однако если вы бросите перо и слона в вакуум, где не будет сопротивления воздуха, они будут падать с одинаковой скоростью, потому что действует одинаковая сила.

Рассматривая примеры гравитации, вы сможете лучше понять гравитацию и то, как она работает в различных ситуациях повседневной жизни.

Термин «масса» относится к количеству вещества в объекте. Чтобы получить больше удовольствия от науки, вы можете узнать больше о массе солнечных объектов в разделе «Примеры массы». материи вместе. Он был открыт в 1687 году Исааком Ньютоном. Открытие гравитационной силы само по себе является прекрасным примером гравитационной силы. Сэр Исаак Ньютон сидел под яблоней, и яблоко упало ему на голову. Это заставило его задуматься над тем, что погубило это яблоко. Что это за неизвестный секретный элемент, который притягивает вещи к Земле? Сегодня мы знаем, что это гравитация, и каждый день видим ее примеры вокруг себя. В этой статье мы обсудим 20 распространенных примеров гравитационной силы.

Примеры гравитационной силы:

1. Гравитация — это сила, которая заставляет мяч или любой предмет, подброшенный в воздух, снова падать.
2. Вода с гор течет в виде рек в моря и океаны. Это возможно только благодаря силе гравитации.
3. Сила, которая удерживает газы на солнце, называется гравитацией.
4. Прыжки (и возвращение на Землю!) возможны благодаря гравитации, иначе мы бы парили.
5. Гравитация заставляет машины ускоряться под гору, даже если мы не нажимаем на педаль газа.
6. Гравитация заставляет фрукты и листья падать на землю.
7. Гравитационная сила удерживает Землю и все другие планеты в правильном положении на их орбите вокруг Солнца.
8. Малыши скатываются с горки под действием силы тяжести.
9. Луна вращается вокруг Земли под действием гравитации.
10. Спутники всех других планет расположены вокруг планеты из-за гравитации. У некоторых планет много спутников около 50-60 лун.
11. Приливы в океане возникают из-за гравитационного притяжения Луны и Солнца, воздействующего на воду, присутствующую в океане.
12. Сила гравитации напитка не будет находиться на дне стакана, а вместо этого будет плавать у его верха.
13. Спортивные игры, такие как футбол, волейбол, крикет и т. д. возможны только благодаря гравитации.
14. Сила гравитации заставляет нас ходить по земле, а не парить в воздухе или в космосе
15. Стулья, столы или предметы, ломающиеся под чрезмерным весом, являются примером гравитационной силы
16. Сила, из-за которой прядь наших волос падает на пол после того, как ее отрезали.
17. Сила, заставляющая камень катиться вниз по склону.
18. Наш вес является примером гравитационной силы.
19. Спутники вращаются вокруг Земли по орбитам под действием гравитации. Эти спутники питают наше телевидение и другое коммуникационное оборудование.
20. Все предметы вокруг нас покоятся под действием гравитации. Иначе мир погрузился бы в хаос!

Примеры гравитационной силы

Давайте теперь обсудим каждый из примеров гравитационной силы более подробно:

Гравитация — это сила, которая заставляет мяч или что-либо, брошенное в воздух, снова падать вниз .

В детстве вы могли наблюдать это, как бы сильно вы ни прыгали, какая-то сила притягивает вас к Земле. Возможно, вы также видели несколько научно-фантастических фильмов и представляли себя летящим, свободным от земного притяжения. Но, к сожалению, это не так. Сэр. Исаак Ньютон наблюдал эту силу и подробно изучил ее, чтобы открыть закон силы тяготения.

Горная вода течет в виде рек в моря и океаны. Это возможно только благодаря силе гравитации.

Вы когда-нибудь задумывались, почему вода всегда течет с горы, а не вверх? Ну, ответ прост, гравитация, которая тянет нас вниз, также притягивает воду к земле. Вода с холмов из-за дождя или таяния снега стекает по горам рекой в ​​водоемы на более низких высотах.

Во времена Аристотеля гравитация не была открыта. Но он дал логичное утверждение, что все имеет свое место на этой Земле, как тяжелые вещи вниз, а реки к морю. Хотя тогда он не мог объяснить, почему это произошло.

Как гравитация влияет на реки?

В круговороте воды источником энергии является солнечный свет, но сила гравитации определяет направление круговорота. Следовательно, круговорот воды также является примером гравитационной силы. Гравитационная сила вытягивает осадки из облаков и тянет воду вниз по склону, а реки текут в направлении, указанном гравитацией.

Например, река Амазонка берет начало в горных массивах Анд в Перу на севере Южной Америки и течет на юг, впадая в Атлантический океан. Точно так же река Нил течет с юга Африки на более низкую высоту на севере Африки в Египте, а затем впадает в Средиземное море.

Сила гравитации удерживает газы в Солнце .

Солнце имеет газовую гравитационную силу. Сила притяжения Солнца примерно в 28 раз больше, чем у Земли. Это потому, что масса Солнца в 333000 раз больше массы Земли. Солнце состоит из газов, а газы имеют массу. Гравитационная сила Солнца удерживает газы от движения в космос, она удерживает их вместе, образуя гигантский газовый шар. Мы находимся на очень большом расстоянии от Солнца, из-за чего Земля не втягивается в ядро ​​Солнца.

Прыжки (и возвращение на Землю!) возможны благодаря гравитации, иначе мы бы парили.

Все на этой планете Земля удерживается гравитационной силой Земли. Как бы вы ни старались, в конце концов вы спуститесь на Землю. Ты не можешь летать как Супермен! Если бы не было гравитации или ее было бы меньше, мы бы парили, как астронавты, выходящие в открытый космос.

Гравитация заставляет автомобили ускоряться на спуске, даже когда мы не нажимаем на педаль газа.

Всегда легче съехать/спуститься с холма, чем взобраться на него. Это происходит из-за силы тяжести. Гравитация всегда тянет нас вниз. Пока мы едем в гору, мы работали против гравитационного притяжения Земли. Восхождение на холм также можно рассматривать как пример гравитационной силы. Потому что без гравитации мы не получили бы острых ощущений от скалолазания.

Под действием гравитации фрукты и листья падают на землю.

Гравитация действительно была обнаружена простым яблоком, упавшим на Сэра. Голова Исаака Ньютона. Это заставило Ньютона задуматься о том, почему яблоко всегда падает вниз, а не вверх. Возможно, вы сейчас студент, и вы также можете сейчас подумать о таких жизненных проблемах, почему такие вещи происходят, как мы все были созданы, почему мы живем на земле или насколько велика наша вселенная? и, возможно, очень скоро у нас будет больше ньютонов!

Какова история гравитационной силы сэра Исаака Ньютона?

Известно, что сэр открыл гравитационную силу. Исаак Ньютон около 1665-1666 годов после того, как увидел, как яблоко падает с дерева, и спросил, почему не вбок или вверх. Вы можете прочитать больше об этой истории и о жизни сэра. Исаак здесь.

Сила гравитации удерживает Землю и все другие планеты в правильном положении на их орбите вокруг Солнца.

Задумывались ли вы когда-нибудь, почему все планеты движутся в определенном направлении в определенное время и не происходит случайного движения? Наша солнечная система прекрасно создана БОГОМ. Гравитационная сила Солнца удерживает все планеты на определенных орбитах вокруг него. Луны каждой планеты также удерживаются вместе гравитационной силой. Наша Солнечная система является очень большим примером гравитационной силы.

Почему планеты не врезаются в солнце?

В идеале планеты должны врезаться в Солнце, но поскольку планеты движутся с такой высокой скоростью, они удерживаются на орбитах и ​​периодически вращаются вокруг Солнца. Подробнее об этом можно прочитать в нашей статье о скорости убегания.

Малыши скатываются с горки под действием силы тяжести.

Малыши могут наслаждаться катанием на горке благодаря силе гравитации. Эта сила позволяет детям скользить по трубе благодаря притяжению Земли, которое удерживает их от падения. Кроме того, сила трения, которая здесь косвенно приписывается силе гравитации, также помогает наслаждаться поездкой, без которой ребенок будет очень быстро ускоряться.

Луна вращается вокруг Земли под действием гравитации.

Луна вращается вокруг планет за счет гравитационного притяжения планеты. Значение гравитационной силы велико, потому что обе массы тяжелые. Если бы это был космонавт на том же расстоянии, то гравитационная сила была бы невелика.

Спутники всех других планет расположены вокруг планеты за счет гравитации. У некоторых планет много спутников около 50-60 лун.

Приведенная выше концепция верна для спутников каждой планеты. Из-за больших масс действует гравитационная сила. У некоторых планет слишком много спутников в диапазоне 50-60. Вы можете прочитать больше здесь.

Приливы в океане возникают из-за гравитационного притяжения Луны и Солнца, воздействующего на воду, находящуюся в океане.

Небольшая рябь на воде может быть создана брошенным камнем или небольшим ветром в океане. Это происходит из-за трения между водой и ветром, и энергия передается в виде волн.

Приливы создаются гравитационным притяжением Луны. Луна притягивает к себе часть океана, в результате чего океан выпячивается, а на дальней стороне от Луны будет низкая точка, называемая отливом.

Сила гравитации напитка не будет находиться на дне стакана, а вместо этого будет плавать у его верха.

Вода, молоко или сок – вы не сможете насладиться ими без силы гравитации! Сила тяжести притягивает сок ко дну, чтобы он плотно сидел, и тогда вы можете его пить. Если бы не было гравитации, то сок или вода плавали бы только у верхушки стакана! Вы можете посмотреть это видео о космической кухне, чтобы увидеть, как космонавты едят в космосе.

Спортивные игры, такие как футбол, волейбол, крикет и т.д. возможны только благодаря гравитации.

Все виды спорта, в которых используется такое свойство, как мяч, можно назвать примером гравитационной силы. Вы занимаетесь такими видами спорта, как волейбол, крикет, футбол, баскетбол и т. д. Все эти виды спорта основаны на гравитации, опускающей мяч. Если бы мячи или вещи летали, то такой спорт был бы возможен. Даже такие игры, как carrom, могут быть примерами гравитационной силы.

Сила гравитации заставляет нас ходить по земле, а не парить в воздухе или в космосе

Мы можем уверенно ходить по нашей планете благодаря притяжению. Эта гравитация дает нам нормальную силу с землей, которая также участвует в трении, которое помогает нам держаться за поверхность.

Стулья, столы или предметы, ломающиеся под чрезмерным весом, являются примером гравитационной силы

Если что-то ломается, то это из-за чрезмерного веса, например, поломки лифта. Это происходит из-за гравитационного притяжения, и мы, люди, пытаемся преодолеть ограничения.

Сила, из-за которой прядь наших волос падает на пол после того, как ее отрезали.

Некоторые вещи мы принимаем как должное. Но что, если бы не было гравитации, то наши остриженные волосы разлетались бы по всему пространству и был бы бардак. В космосе нет гравитации, и космонавтам тяжело, если через их станцию ​​пролетают кусочки волос. Это испортит их машины. Итак, у них есть автоматизированная бритва для волос с прикрепленным к ней пылесосом, который отсасывает все волосы.

Сила, которая заставляет камень катиться вниз по склону.

Камни катятся с холмов под действием гравитации. Представьте, что вокруг вас плавают большие валуны. Эти камни катятся вниз и под действием трения полируются в мелкую гальку.

Наш вес является примером гравитационной силы.

Все, что имеет вес, является примером гравитационной силы. Вес сам по себе является примером гравитационной силы. Ваш вес будет разным на разных планетах. Вы можете использовать этот калькулятор, чтобы увидеть свой вес на разных планетах.

Спутники вращаются вокруг Земли по орбитам под действием гравитации. Эти спутники питают наше телевидение и другое коммуникационное оборудование.

Спутники очень полезны для наших систем связи. Оборона, телевидение, аварийно-спасательные службы, самолеты и поезда широко используют спутники. Спутники вращаются вокруг Земли в космосе. Они ведут себя так же, как луна. Собственно, поэтому их и называют искусственными спутниками, а Луна — естественным спутником. Подробнее о том, как запускаются спутники на орбиту, вы можете прочитать в нашей статье на « скорость убегания ».

Все вещи покоятся вокруг нас благодаря гравитации. Иначе мир погрузился бы в хаос!

Если бы вокруг нас не было гравитации, мы бы летели, а вся вода и жидкости плавали бы. Мы бы не смогли нормально поесть, как следует убрать беспорядок, не смогли бы нормально поспать и в своей постели!

Эксперимент Галилея

Часто много говорят об эксперименте, который Галилей провел, чтобы доказать, что ускорение свободного падения не зависит от массы объекта. В этом эксперименте Галилей сбросил два шара (гири) с Пизанской башни, продемонстрировав толпе, что гравитационная сила заставляет объекты разной массы падать с одинаковым ускорением (g = 9).0,8 м/с2). То есть при падении с одной и той же высоты оба мяча должны коснуться земли одновременно, даже если они имеют разный вес. Хотя нет надлежащей записи об этом эксперименте, мы никогда не знаем, что могло произойти!

Галилей жил после Аристотеля, но до сэра. Исаак Ньютон. Аристотель описывал падение предметов так: Есть естественное место для всего, что можно искать, Тяжелые вещи идут вниз, Огонь вверх, А реки в море. Затем после Галилея, сэр. Исаак Ньютон открыл закон гравитации. (Интересно, сэр. Исаак Ньютон родился в год смерти Галилея.)

В последние годы исследователи пытались повторить это, сбрасывая атомы. Вы также можете провести этот эксперимент у себя дома, бросив два небольших предмета со стола под присмотром родителей.)

Как космонавты пьют воду?

Поскольку вода уплывает без силы гравитации, питьевая жидкость/вода в космосе требует инноваций от космонавтов. Они высасывают жидкость из мешка через соломинку. Еще один момент, который следует отметить, заключается в том, что, поскольку вода не находится в свободном доступе, около 80% воды на Международной космической станции используется повторно. Это может быть от пота или выдыхаемого воздуха. Вода настолько ценна, что космонавты не принимают душ, а пользуются влажными полотенцами и сухими шампунями.

Мы летаем в космосе?

В открытом космосе мы почти невесомы и поэтому парим. Вы можете посмотреть видео космонавтов, отправляющихся в открытый космос.

Каков будет наш вес на Луне?

Сила притяжения Луны слабее Земли. Но тем не менее, у него будет некоторая гравитационная сила, потому что у него есть масса. Вы можете использовать этот калькулятор, чтобы узнать свой вес на Луне.

Что если на Земле нет гравитации?

Все объекты будут летать куда хотят. Мы бы парили, не могли бы оставаться на одном месте, двигались бы, если бы не были привязаны к чему-то. Мы бы не смогли спать на кровати. Ни машин, ни тренировок, ни спорта, и, может быть, там были бы какие-то другие виды транспорта и спорта.

Вся вода из рек, океанов и т. д. будет плавать. Не было бы круговорота воды, так как на Земле не было бы дождя. Газы вокруг Земли (атмосфера) исчезнут.

Если гравитация удвоится, вся существующая инфраструктура рухнет, и нам придется прилагать дополнительные усилия, чтобы поднимать вещи. Наш вес также будет увеличиваться. Короче, тоже будет хаос.

Обращение Луны вокруг Земли

Луна обращается вокруг Земли каждые 27,33 дня. Земля и Луна представляют собой большие массы, поэтому между ними действует сила гравитации. Общий центр тяжести (барицентр) находится недалеко от центра Земли, так как Земля намного больше Луны. Итак, Луна вращается вокруг Земли. Еще одним интересным фактом является то, что оборот Луны вокруг своей оси равен времени ее обращения вокруг Земли.