La Legge di Gravità Universale è un'invenzione dei parassiti. La storia della scoperta della legge di gravitazione universale

14 giugno 2015, 12:24

Tutti abbiamo approvato la legge gravità universale a scuola. Ma cosa sappiamo veramente della gravità, oltre alle informazioni che abbiamo in mente? insegnanti della scuola? Aggiorniamo le nostre conoscenze...

Fatto uno: Newton non ha scoperto la legge di gravitazione universale

Tutti conoscono la famosa parabola della mela caduta sulla testa di Newton. Ma il fatto è che Newton non ha scoperto la legge di gravitazione universale, poiché questa legge è semplicemente assente nel suo libro "Principi matematici di filosofia naturale". Non c'è alcuna formula o formulazione in questo lavoro, come chiunque può vedere da solo. Inoltre, la prima menzione della costante gravitazionale appare solo nel XIX secolo e, di conseguenza, la formula non avrebbe potuto apparire prima. A proposito, il coefficiente G, che riduce il risultato dei calcoli di 600 miliardi di volte, non ha significato fisico ed è stato introdotto per nascondere le contraddizioni.

Fatto due: falsificare l'esperimento di attrazione gravitazionale

Si ritiene che Cavendish sia stato il primo a dimostrare l'attrazione gravitazionale nei lingotti di laboratorio, utilizzando una bilancia di torsione: una trave orizzontale con pesi alle estremità sospesa su una corda sottile. Il bilanciere potrebbe girare su un filo sottile. Secondo la versione ufficiale, Cavendish ha portato una coppia di grezzi da 158 kg da lati opposti ai pesi del bilanciere e il bilanciere ha ruotato con una piccola angolazione. Tuttavia, la metodologia sperimentale era errata e i risultati erano falsificati, come dimostrato in modo convincente dal fisico Andrei Albertovich Grishaev. Cavendish ha trascorso molto tempo a rielaborare e adattare l'installazione in modo che i risultati si adattassero alla densità media della terra di Newton. La metodologia dell'esperimento stesso prevedeva il movimento degli spazi vuoti più volte e il motivo della rotazione del bilanciere erano le microvibrazioni derivanti dal movimento degli spazi vuoti, che venivano trasmesse alla sospensione.

Ciò è confermato dal fatto che un'installazione così semplice del XVIII secolo per scopi didattici avrebbe dovuto essere installata, se non in ogni scuola, almeno nei dipartimenti di fisica delle università, per mostrare agli studenti in pratica il risultato dell'analisi legge di gravitazione universale. Tuttavia, l'installazione di Cavendish non viene utilizzata nei programmi educativi e sia gli scolari che gli studenti credono che due spazi vuoti si attraggano a vicenda.

Fatto tre: la legge di gravità non funziona durante un'eclissi solare

Se sostituiamo i dati di riferimento sulla Terra, sulla Luna e sul Sole nella formula della legge di gravitazione universale, allora nel momento in cui la Luna vola tra la Terra e il Sole, ad esempio, nel momento eclissi solare, la forza di attrazione tra il Sole e la Luna è più di 2 volte superiore a quella tra la Terra e la Luna!

Secondo la formula, la Luna dovrebbe lasciare l'orbita terrestre e cominciare a ruotare attorno al sole.

Costante di gravità - 6,6725×10−11 m³/(kg s²).
La massa della Luna è 7,3477×1022 kg.
La massa del Sole è 1,9891×1030 kg.
La massa della Terra è 5,9737×1024 kg.
Distanza tra la Terra e la Luna = 380.000.000 m.
Distanza tra la Luna e il Sole = 149.000.000.000 m.

Terra e Luna:
6,6725×10-11 x 7,3477×1022 x 5,9737×1024 / 3800000002 = 2,028×1020 H
Luna e Sole:
6,6725 × 10-11 x 7,3477 1022 x 1,9891 1030 / 1490000000002 = 4,39 × 1020 H

2.028×1020H<< 4,39×1020 H
La forza di attrazione tra la Terra e la Luna<< Сила притяжения между Луной и Солнцем

Questi calcoli possono essere criticati dal fatto che la Luna è un corpo cavo artificiale e molto probabilmente la densità di riferimento di questo corpo celeste è determinata in modo errato.

In effetti, le prove sperimentali suggeriscono che la Luna non è un corpo solido, ma un guscio dalle pareti sottili. L'autorevole rivista Science descrive i risultati del lavoro dei sensori sismici dopo che il terzo stadio del razzo che ha accelerato la navicella spaziale Apollo 13 ha colpito la superficie lunare: “il ronzio sismico è stato rilevato per più di quattro ore. Sulla Terra, se un missile colpisse ad una distanza equivalente, il segnale durerebbe solo pochi minuti”.

Le vibrazioni sismiche che decadono così lentamente sono tipiche di un risonatore cavo, non di un corpo solido.
Ma la Luna, tra le altre cose, non mostra le sue proprietà attrattive rispetto alla Terra: la coppia Terra-Luna non si muove attorno ad un centro di massa comune, come sarebbe secondo la legge di gravitazione universale, e la forma ellissoidale l'orbita della Terra, contrariamente a questa legge, non diventa a zigzag.

Inoltre, i parametri dell'orbita della Luna stessa non rimangono costanti; l'orbita, nella terminologia scientifica, “si evolve”, e lo fa contrariamente alla legge di gravitazione universale.

Fatto quattro: l'assurdità della teoria del flusso e riflusso

Come può essere, obietteranno alcuni, perché anche gli scolari conoscono le maree oceaniche sulla Terra, che si verificano a causa dell'attrazione dell'acqua verso il Sole e la Luna.

Secondo la teoria, la gravità della Luna forma un ellissoide di marea nell'oceano, con due gobbe di marea che si muovono sulla superficie terrestre a causa della rotazione giornaliera.

Tuttavia, la pratica mostra l’assurdità di queste teorie. Dopotutto, secondo loro, una gobba di marea alta 1 metro dovrebbe spostarsi attraverso il Passaggio di Drake dall'Oceano Pacifico all'Atlantico in 6 ore. Poiché l'acqua è incomprimibile, la massa d'acqua innalzerebbe il livello fino ad un'altezza di circa 10 metri, cosa che nella pratica non avviene. In pratica i fenomeni di marea si verificano autonomamente in aree di 1000-2000 km.

Anche Laplace fu stupito dal paradosso: perché nei porti marittimi francesi l'acqua piena arriva in sequenza, sebbene secondo il concetto di un ellissoide di marea dovrebbe arrivare lì simultaneamente.

Fatto cinque: la teoria della gravità di massa non funziona

Il principio delle misurazioni della gravità è semplice: i gravimetri misurano le componenti verticali e la deflessione del filo a piombo mostra le componenti orizzontali.

Il primo tentativo di testare la teoria della gravità di massa fu fatto dagli inglesi a metà del XVIII secolo sulle rive dell'Oceano Indiano, dove da un lato si trova la cresta rocciosa più alta del mondo dell'Himalaya, e dall'altro , una conca oceanica piena di acqua molto meno massiccia. Ma, ahimè, il filo a piombo non devia verso l'Himalaya! Inoltre, gli strumenti ultrasensibili - i gravimetri - non rilevano alcuna differenza nella gravità di un corpo di prova alla stessa altezza, sia sopra massicce montagne che su mari meno densi di profondità chilometrica.

Per salvare la teoria che ha messo radici, gli scienziati hanno trovato un supporto: dicono che la ragione di ciò è "isostasia": le rocce più dense si trovano sotto i mari e le rocce sciolte si trovano sotto le montagne e la loro densità è esattamente come regolare il tutto al valore desiderato.

È stato anche stabilito sperimentalmente che i gravimetri nelle miniere profonde mostrano che la forza di gravità non diminuisce con la profondità. Continua a crescere, dipendendo solo dal quadrato della distanza dal centro della terra.

Fatto sei: la gravità non è generata dalla materia o dalla massa

Secondo la formula della legge di gravitazione universale, due masse, m1 e m2, le cui dimensioni possono essere trascurate rispetto alle distanze tra loro, sarebbero attratte l'una dall'altra da una forza direttamente proporzionale al prodotto di queste masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro. Tuttavia, in realtà, non si conosce una sola prova che la materia abbia un effetto attrattivo gravitazionale. La pratica dimostra che la gravità non è generata dalla materia o dalle masse; è indipendente da esse e i corpi massicci obbediscono solo alla gravità.

L'indipendenza della gravità dalla materia è confermata dal fatto che, salvo rare eccezioni, i piccoli corpi del sistema solare non hanno completamente capacità attrattiva gravitazionale. Ad eccezione della Luna, più di sei dozzine di satelliti planetari non mostrano segni della propria gravità. Ciò è stato dimostrato sia da misurazioni indirette che dirette; ad esempio, dal 2004 la sonda Cassini nelle vicinanze di Saturno vola di tanto in tanto vicino ai suoi satelliti, ma non è stata registrata alcuna variazione nella velocità della sonda. Con l'aiuto dello stesso Casseni, fu scoperto un geyser su Encelado, la sesta luna più grande di Saturno.

Quali processi fisici devono verificarsi su un pezzo di ghiaccio cosmico affinché getti di vapore possano volare nello spazio?
Per lo stesso motivo, Titano, la luna più grande di Saturno, ha una coda di gas dovuta al deflusso atmosferico.

Nessun satellite previsto dalla teoria è stato trovato sugli asteroidi, nonostante il loro numero enorme. E in tutti i rapporti sugli asteroidi doppi o accoppiati che presumibilmente ruotano attorno a un centro di massa comune, non c'erano prove della rotazione di queste coppie. I compagni si trovavano nelle vicinanze e si muovevano in orbite quasi sincrone attorno al sole.

I tentativi di posizionare satelliti artificiali nell'orbita degli asteroidi si sono conclusi con un fallimento. Ne sono un esempio la sonda NEAR, inviata dagli americani sull'asteroide Eros, o la sonda HAYABUSA, che i giapponesi hanno inviato sull'asteroide Itokawa.

Fatto sette: gli asteroidi di Saturno non obbediscono alla legge di gravità

Un tempo Lagrange, cercando di risolvere il problema dei tre corpi, ottenne una soluzione stabile per un caso particolare. Mostrò che il terzo corpo può muoversi nell'orbita del secondo, stando sempre in uno dei due punti, uno dei quali è 60° davanti al secondo corpo, e il secondo è altrettanto indietro.

Tuttavia, due gruppi di asteroidi compagni trovati dietro e davanti nell'orbita di Saturno, che gli astronomi chiamavano con gioia i Troiani, si spostarono dalle aree previste e la conferma della legge di gravitazione universale si trasformò in una foratura.

Fatto otto: contraddizione con la teoria generale della relatività

Secondo i concetti moderni, la velocità della luce è finita, di conseguenza vediamo oggetti distanti non dove si trovano in questo momento, ma nel punto da cui è partito il raggio di luce che abbiamo visto. Ma a quale velocità si diffonde la gravità?

Dopo aver analizzato i dati accumulati a quel tempo, Laplace stabilì che la “gravità” si propaga più velocemente della luce di almeno sette ordini di grandezza! Le moderne misurazioni della ricezione degli impulsi delle pulsar hanno spinto ulteriormente la velocità di propagazione della gravità, almeno 10 ordini di grandezza più veloce della velocità della luce. Così, la ricerca sperimentale contraddice la teoria generale della relatività, su cui fa ancora affidamento la scienza ufficiale, nonostante il suo completo fallimento.

Fatto nove: anomalie della gravità

Esistono anomalie naturali della gravità, che non trovano alcuna spiegazione chiara da parte della scienza ufficiale. Ecco alcuni esempi:

Fatto dieci: ricerca sulla natura vibrazionale dell'antigravità

Esiste un gran numero di studi alternativi con risultati impressionanti nel campo dell’antigravità, che confutano fondamentalmente i calcoli teorici della scienza ufficiale.

Alcuni ricercatori stanno analizzando la natura vibrazionale dell’antigravità. Questo effetto è chiaramente dimostrato in un esperimento moderno, in cui le goccioline restano sospese nell'aria a causa della levitazione acustica. Qui vediamo come, con l'aiuto di un suono di una certa frequenza, è possibile trattenere con sicurezza gocce di liquido nell'aria...

Ma l'effetto a prima vista è spiegato dal principio del giroscopio, ma anche un esperimento così semplice contraddice per la maggior parte la gravità nella sua comprensione moderna.

Pochi sanno che Viktor Stepanovich Grebennikov, un entomologo siberiano che studiò l'effetto delle strutture delle cavità negli insetti, descrisse il fenomeno dell'antigravità negli insetti nel libro “Il mio mondo”. Gli scienziati sanno da tempo che insetti enormi, come il maggiolino, volano nonostante le leggi della gravità piuttosto che grazie ad esse.

Inoltre, sulla base delle sue ricerche, Grebennikov ha creato una piattaforma antigravità.

Viktor Stepanovich morì in circostanze piuttosto strane e il suo lavoro andò parzialmente perduto, ma parte del prototipo della piattaforma antigravitazionale è stata conservata e può essere vista nel Museo Grebennikov di Novosibirsk.

Un'altra applicazione pratica dell'antigravità può essere osservata nella città di Homestead in Florida, dove esiste una strana struttura di blocchi monolitici di corallo, popolarmente soprannominata Coral Castle. Fu costruito da un nativo della Lettonia, Edward Lidskalnin, nella prima metà del XX secolo. Quest'uomo di corporatura magra non aveva attrezzi, non aveva nemmeno un'auto o alcuna attrezzatura.

Non usava affatto l'elettricità, anche a causa della sua assenza, eppure in qualche modo scese nell'oceano, dove ritagliò blocchi di pietra di molte tonnellate e in qualche modo li consegnò al suo sito, disponendoli con perfetta precisione.

Dopo la morte di Ed, gli scienziati iniziarono a studiare attentamente la sua creazione. Per il bene dell'esperimento è stato utilizzato un potente bulldozer e si è tentato di spostare uno dei blocchi da 30 tonnellate del castello di corallo. Il bulldozer ruggì e sbandò, ma non spostò l'enorme pietra.

All'interno del castello è stato trovato uno strano dispositivo, che gli scienziati hanno chiamato generatore di corrente continua. Era una struttura massiccia con molte parti metalliche. All'esterno dell'apparecchio sono integrati 240 magneti permanenti. Ma come Edward Leedskalnin abbia effettivamente fatto muovere blocchi di molte tonnellate rimane ancora un mistero.

Sono note le ricerche di John Searle, nelle cui mani insoliti generatori prendevano vita, ruotavano e generavano energia; dischi con un diametro compreso tra mezzo metro e 10 metri si sollevarono in aria e effettuarono voli controllati da Londra alla Cornovaglia e ritorno.

Gli esperimenti del professore sono stati ripetuti in Russia, Stati Uniti e Taiwan. In Russia, ad esempio, nel 1999 è stata registrata una domanda di brevetto per “dispositivi per la generazione di energia meccanica” con il numero 99122275/09. Vladimir Vitalievich Roshchin e Sergei Mikhailovich Godin, infatti, hanno riprodotto il SEG (Searl Effect Generator) e con esso hanno condotto una serie di studi. Il risultato è una dichiarazione: puoi ottenere 7 kW di elettricità senza costi; il generatore rotante ha perso peso fino al 40%.

L'attrezzatura del primo laboratorio di Searle fu portata in un luogo sconosciuto mentre era in prigione. L'installazione di Godin e Roshchin è semplicemente scomparsa; tutte le pubblicazioni a riguardo, ad eccezione della domanda di invenzione, sono scomparse.

È noto anche l’effetto Hutchison, dal nome dell’ingegnere-inventore canadese. L'effetto si manifesta nella levitazione di oggetti pesanti, nella lega di materiali dissimili (ad esempio metallo + legno) e nel riscaldamento anomalo dei metalli in assenza di sostanze brucianti nelle vicinanze. Ecco un video di questi effetti:

Qualunque sia in realtà la gravità, va riconosciuto che la scienza ufficiale è del tutto incapace di spiegare chiaramente la natura di questo fenomeno.

Yaroslav Yargin

Nei suoi anni in declino ha parlato di come ha scoperto legge di gravitazione universale.

Quando il giovane Isacco passeggiava nel giardino tra i meli nella tenuta dei suoi genitori, vide la luna nel cielo diurno. E accanto a lui cadde a terra una mela, cadendo dal ramo.

Poiché proprio in quel momento Newton stava lavorando sulle leggi del movimento, sapeva già che la mela cadeva sotto l'influenza del campo gravitazionale terrestre. E sapeva che la Luna non è solo nel cielo, ma gira attorno alla Terra in orbita, e, quindi, è influenzata da una sorta di forza che le impedisce di uscire dall'orbita e volare in linea retta verso l'esterno. spazio. Da qui l'idea che forse la stessa forza fa cadere la mela a terra e la Luna rimane nell'orbita terrestre.

Prima di Newton, gli scienziati credevano che esistessero due tipi di gravità: la gravità terrestre (che agisce sulla Terra) e la gravità celeste (che agisce nei cieli). Questa idea era saldamente radicata nella mente delle persone di quel tempo.

L'intuizione di Newton fu quella di combinare questi due tipi di gravità nella sua mente. Da questo momento storico, l’artificiale e falsa separazione tra la Terra e il resto dell’Universo cessò di esistere.

È così che è stata scoperta la legge di gravitazione universale, che è una delle leggi universali della natura. Secondo la legge, tutti i corpi materiali si attraggono e l'entità della forza gravitazionale non dipende dalle proprietà chimiche e fisiche dei corpi, dallo stato del loro movimento, dalle proprietà dell'ambiente in cui si trovano i corpi . La gravità sulla Terra si manifesta, prima di tutto, nell'esistenza della gravità, che è il risultato dell'attrazione di qualsiasi corpo materiale da parte della Terra. Il termine associato a questo “gravità” (dal latino gravitas - pesantezza) , equivalente al termine "gravità".

La legge di gravità afferma che la forza di attrazione gravitazionale tra due punti materiali di massa m1 e m2, separati da una distanza R, è proporzionale ad entrambe le masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.

L'idea stessa della forza di gravità universale fu ripetutamente espressa prima di Newton. In precedenza ci avevano pensato Huygens, Roberval, Cartesio, Borelli, Keplero, Gassendi, Epicuro e altri.

Secondo l'ipotesi di Keplero, la gravità è inversamente proporzionale alla distanza dal Sole e si estende solo sul piano dell'eclittica; Cartesio lo considerava il risultato dei vortici nell'etere.

Esistevano, tuttavia, ipotesi con una corretta dipendenza dalla distanza, ma prima di Newton nessuno era riuscito a collegare in modo chiaro e matematico la legge di gravità (una forza inversamente proporzionale al quadrato della distanza) e le leggi del moto planetario (legge di Keplero). legislazione).

Nella sua opera principale "Principi matematici della filosofia naturale" (1687) Isaac Newton derivò la legge di gravitazione basandosi sulle leggi empiriche di Keplero conosciute a quel tempo.
Ha dimostrato che:

• • i movimenti osservati dei pianeti indicano la presenza di una forza centrale;
  • al contrario, la forza di attrazione centrale porta a orbite ellittiche (o iperboliche).

A differenza delle ipotesi dei suoi predecessori, la teoria di Newton presentava una serie di differenze significative. Sir Isaac pubblicò non solo la presunta formula della legge di gravitazione universale, ma in realtà propose un modello matematico completo:

• • legge di gravitazione;
  • legge del moto (seconda legge di Newton);
  • sistema di metodi per la ricerca matematica (analisi matematica).

Nel loro insieme, questa triade è sufficiente per uno studio completo dei movimenti più complessi dei corpi celesti, creando così le basi della meccanica celeste.

Ma Isaac Newton lasciò aperta la questione della natura della gravità. Anche l'ipotesi sulla propagazione istantanea della gravità nello spazio (cioè l'ipotesi che con un cambiamento nella posizione dei corpi cambia istantaneamente la forza gravitazionale tra di loro), che è strettamente correlata alla natura della gravità, non è stata spiegata. Per più di duecento anni dopo Newton, i fisici proposero vari modi per migliorare la teoria della gravità di Newton. Solo nel 1915 questi sforzi furono coronati dal successo con la creazione La teoria generale della relatività di Einstein , in cui tutte queste difficoltà sono state superate.

Non solo il più misterioso forze della natura, ma anche il più potente.

L'uomo sulla via del progresso

Storicamente è andata così Umano mentre va avanti modi di progresso dominare le forze sempre più potenti della natura. Ha iniziato quando non aveva altro che un bastone stretto nel pugno e la propria forza fisica.

Ma era saggio, e mise al suo servizio la forza fisica degli animali, rendendoli addomesticati. Il cavallo accelerò la sua corsa, il cammello rese transitabile il deserto, l'elefante rese la giungla paludosa. Ma la forza fisica anche degli animali più forti è incommensurabilmente piccola rispetto alle forze della natura.

L'uomo è stato il primo a sottomettere l'elemento fuoco, ma solo nelle sue versioni più indebolite. All'inizio - per molti secoli - utilizzò solo il legno come combustibile, un tipo di combustibile a bassissimo consumo energetico. Un po 'più tardi, imparò a usare questa fonte di energia per usare l'energia del vento, l'uomo sollevò in aria l'ala bianca della vela - e la nave leggera volò come un uccello attraverso le onde.

Barca a vela sulle onde

Espose le pale del mulino a vento alle raffiche di vento - e le pesanti pietre delle macine iniziarono a girare, ei pestelli delle macine cominciarono a tintinnare. Ma è chiaro a tutti che l’energia dei getti d’aria è lungi dall’essere concentrata. Inoltre sia la vela che il mulino a vento avevano paura dei colpi del vento: la tempesta strappò le vele e affondò le navi, la tempesta spezzò le ali e rovesciò i mulini.

Anche più tardi l'uomo cominciò a conquistare l'acqua corrente. La ruota non è solo il più primitivo dei dispositivi in ​​grado di convertire l'energia dell'acqua in movimento rotatorio, ma anche il meno potente rispetto a vari tipi.

L'uomo camminava sempre più avanti lungo la scala del progresso e aveva bisogno di sempre più energia.
Iniziò a utilizzare nuovi tipi di carburante: già il passaggio alla combustione del carbone ha aumentato l'intensità energetica di un chilogrammo di carburante da 2500 kcal a 7000 kcal - quasi tre volte. Poi è arrivato il momento del petrolio e del gas. Il contenuto energetico di ogni chilogrammo di combustibile fossile è nuovamente aumentato da una volta e mezza a due volte.

I motori a vapore sostituirono le turbine a vapore; le ruote dei mulini furono sostituite da turbine idrauliche. Successivamente, l'uomo ha teso la mano verso l'atomo di uranio in fissione. Tuttavia, il primo utilizzo di un nuovo tipo di energia ebbe conseguenze tragiche: l'incendio nucleare di Hiroshima nel 1945 incenerì 70mila cuori umani in pochi minuti.

Nel 1954 entrò in funzione la prima centrale nucleare sovietica al mondo, trasformando la potenza dell'uranio nella forza radiante della corrente elettrica. E va notato che un chilogrammo di uranio contiene due milioni di volte più energia di un chilogrammo del miglior petrolio.

Si trattava di un fuoco fondamentalmente nuovo, che potrebbe essere definito fisico, perché furono i fisici a studiare i processi che portano alla nascita di quantità di energia così favolose.
L’uranio non è l’unico combustibile nucleare. Viene già utilizzato un tipo di carburante più potente: gli isotopi dell'idrogeno.

Sfortunatamente, l'uomo non è ancora riuscito a domare la fiamma nucleare dell'idrogeno-elio. Sa come accendere momentaneamente il suo fuoco ardente, innescando la reazione nella bomba all'idrogeno con un lampo di esplosione di uranio. Ma gli scienziati vedono sempre più vicino anche un reattore a idrogeno, che genererà una corrente elettrica come risultato della fusione dei nuclei di isotopi di idrogeno in nuclei di elio.

Ancora una volta, la quantità di energia che una persona può ricavare da ogni chilogrammo di carburante aumenterà di quasi dieci volte. Ma questo passo sarà l’ultimo nella storia futura del potere dell’umanità sulle forze della natura?

NO! Davanti c'è la padronanza della forma gravitazionale dell'energia. È confezionato dalla natura in modo ancora più prudente persino dell’energia della fusione idrogeno-elio. Oggi questa è la forma di energia più concentrata che una persona possa persino immaginare.

Lì non è ancora visibile nulla oltre l’avanguardia della scienza. E sebbene possiamo affermare con sicurezza che le centrali elettriche funzioneranno per l'uomo, convertendo l'energia gravitazionale in corrente elettrica (e forse in un flusso di gas che fuoriesce dall'ugello di un motore a reazione, o nella trasformazione pianificata degli onnipresenti atomi di silicio e ossigeno in atomi di metalli ultra rari), non possiamo ancora dire nulla sui dettagli di una tale centrale elettrica (motore a razzo, reattore fisico).

La forza di gravitazione universale all'origine della nascita delle Galassie

La forza di gravitazione universale è all'origine della nascita delle galassie dalla materia prestellare, come è convinto l'accademico V.A. Spegne le stelle che hanno esaurito il loro tempo, avendo esaurito il carburante stellare ricevuto alla nascita.

Guardati intorno: tutto qui sulla Terra è in gran parte controllato da questa forza.

È questo che determina la struttura a strati del nostro pianeta: l'alternanza di litosfera, idrosfera e atmosfera. È lei che trattiene uno spesso strato di gas atmosferici, in fondo al quale e grazie al quale esistiamo tutti.

Senza gravità, la Terra cadrebbe immediatamente fuori dalla sua orbita attorno al Sole e il globo stesso cadrebbe a pezzi, dilaniato dalle forze centrifughe. È difficile trovare qualcosa che non dipenda, in un modo o nell'altro, dalla forza di gravità universale.

Naturalmente i filosofi antichi, gente molto attenta, non potevano fare a meno di notare che una pietra lanciata verso l'alto ritorna sempre indietro. Platone nel IV secolo a.C. lo spiegò dicendo che tutte le sostanze dell'Universo tendono a dove si concentra la maggior parte delle sostanze simili: un sasso lanciato cade a terra o finisce sul fondo, l'acqua versata filtra nello stagno più vicino o nel un fiume che si dirige verso il mare, il fumo del fuoco si precipita verso le sue nuvole affini.

Lo studente di Platone, Aristotele, chiarì che tutti i corpi hanno proprietà speciali di pesantezza e leggerezza. Corpi pesanti - pietre, metalli - corrono al centro dell'Universo, corpi leggeri - fuoco, fumo, vapori - alla periferia. Questa ipotesi, che spiega alcuni fenomeni legati alla forza di gravità universale, esiste da più di 2mila anni.

Scienziati sulla forza di gravità universale

Probabilmente il primo a sollevare la questione forza di gravità universale veramente scientificamente, c'era un genio del Rinascimento: Leonardo da Vinci. Leonardo affermò che la gravità non è unica sulla Terra, che esistono molti centri di gravità. Ed ha anche espresso l'idea che la forza di gravità dipende dalla distanza dal centro di gravità.

Le opere di Copernico, Galileo, Keplero, Robert Hooke si avvicinarono sempre di più all'idea della legge di gravitazione universale, ma nella sua formulazione finale questa legge sarà per sempre associata al nome di Isaac Newton.

Isaac Newton sulla forza di gravitazione universale

Nato il 4 gennaio 1643. Si è laureato all'Università di Cambridge, è diventato scapolo, poi ha conseguito un master in scienze.

Isacco Newton

Tutto ciò che segue è una ricchezza infinita di lavoro scientifico. Ma la sua opera principale è “Principi matematici della filosofia naturale”, pubblicata nel 1687 e solitamente chiamata semplicemente “Principi”. È in loro che si formula il grande. Probabilmente tutti lo ricordano dai tempi del liceo.

Tutti i corpi si attraggono con una forza direttamente proporzionale al prodotto delle masse di questi corpi e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro...

Alcune disposizioni di questa formulazione erano in grado di anticipare i predecessori di Newton, ma nessuno era mai riuscito a realizzarla nella sua interezza. Ci è voluto il genio di Newton per assemblare questi frammenti in un unico insieme per estendere la gravità della Terra alla Luna e del Sole all'intero sistema planetario.

Dalla legge di gravitazione universale Newton dedusse tutte le leggi del moto planetario precedentemente scoperte da Keplero. Si sono rivelate semplicemente le sue conseguenze. Inoltre, Newton ha dimostrato che non solo le leggi di Keplero, ma anche le deviazioni da queste leggi (nel mondo di tre o più corpi) sono una conseguenza della gravitazione universale... Questo è stato un grande trionfo della scienza.

Sembrava che la principale forza della natura che muove i mondi fosse stata finalmente scoperta e descritta matematicamente, una forza che controlla le molecole dell'aria, le mele e il sole. Il passo compiuto da Newton è stato gigantesco, incommensurabilmente enorme.

Il primo divulgatore delle opere del brillante scienziato, lo scrittore francese François Marie Arouet, famoso in tutto il mondo con lo pseudonimo di Voltaire, disse che Newton si rese conto improvvisamente dell'esistenza della legge che porta il suo nome guardando una mela che cadeva.

Lo stesso Newton non ha mai menzionato questa mela. E non vale la pena perdere tempo oggi per confutare questa bellissima leggenda. E, a quanto pare, Newton arrivò a comprendere il grande potere della natura attraverso il ragionamento logico. Probabilmente è stato questo ad essere incluso nel capitolo corrispondente di "Inizi".

La forza di gravità universale influenza il volo del nucleo

Supponiamo che su una montagna molto alta, così alta che la sua cima non sia più nell'atmosfera, abbiamo installato un gigantesco pezzo di artiglieria. La sua canna è stata posizionata rigorosamente parallela alla superficie del globo e sparata. Dopo aver descritto l'arco, il nucleo cade sulla Terra.

Aumentiamo la carica, miglioriamo la qualità della polvere da sparo e in un modo o nell'altro costringiamo la palla di cannone a muoversi a una velocità maggiore dopo il colpo successivo. L'arco descritto dal nucleo diventa più piatto. Il nucleo cade molto più lontano dai piedi della nostra montagna.

Aumentiamo anche la carica e spariamo. Il nucleo vola lungo una traiettoria così piatta da discendere parallelamente alla superficie del globo. Il nucleo non può più cadere sulla Terra: alla stessa velocità con cui diminuisce, la Terra gli sfugge. E, dopo aver descritto l'anello attorno al nostro pianeta, il nucleo ritorna al punto di partenza.

Nel frattempo la pistola può essere rimossa. Dopotutto, il volo del nucleo attorno al globo richiederà più di un'ora. E poi il nucleo volerà rapidamente sopra la cima della montagna e partirà per un nuovo volo attorno alla Terra. Se, come concordato, il nucleo non incontra alcuna resistenza dell'aria, non potrà mai cadere.

Per questo, la velocità centrale dovrebbe essere vicina a 8 km/sec. E se aumentassimo la velocità di volo del nucleo? Inizialmente volerà descrivendo un arco, più piatto della curvatura della superficie terrestre, e inizierà ad allontanarsi dalla Terra. Allo stesso tempo, la sua velocità diminuirà sotto l'influenza della gravità terrestre.

E infine, girandosi, inizierà a ricadere sulla Terra, ma la supererà e chiuderà non un cerchio, ma un'ellisse. Il nucleo si muoverà attorno alla Terra esattamente nello stesso modo in cui la Terra si muove attorno al Sole, vale a dire lungo un'ellisse, in uno dei fuochi di cui si troverà il centro del nostro pianeta.

Se aumenti ulteriormente la velocità iniziale del nucleo, l'ellisse diventerà più allungata. È possibile allungare questa ellisse in modo che il nucleo raggiunga l'orbita lunare o anche molto più lontano. Ma finché la velocità iniziale di questo nucleo non supererà gli 11,2 km/sec, rimarrà un satellite della Terra.

Il nucleo, che quando è stato sparato ha raggiunto una velocità di oltre 11,2 km/sec, volerà via per sempre dalla Terra lungo una traiettoria parabolica. Se un'ellisse è una curva chiusa, allora una parabola è una curva che ha due rami che vanno all'infinito. Muovendosi lungo un'ellisse, per quanto allungata possa essere, torneremo inevitabilmente sistematicamente al punto di partenza. Muovendoci lungo una parabola non torneremo mai al punto di partenza.

Ma, avendo lasciato la Terra a questa velocità, il nucleo non sarà ancora in grado di volare all'infinito. La potente gravità del Sole piegherà la traiettoria del suo volo, chiudendolo su se stesso come la traiettoria di un pianeta. Il nucleo diventerà la sorella della Terra, un piccolo pianeta indipendente nella nostra famiglia di pianeti.

Per dirigere il nucleo oltre il sistema planetario, per vincere la gravità solare, è necessario dargli una velocità superiore a 16,7 km/sec, e orientarlo in modo che a questa velocità si aggiunga la velocità del moto proprio della Terra.

Una velocità di circa 8 km/sec (questa velocità dipende dall'altezza della montagna da cui sparano i nostri cannoni) è detta velocità circolare, le velocità da 8 a 11,2 km/sec sono ellittiche, da 11,2 a 16,7 km/sec sono paraboliche, e al di sopra di questo numero, a velocità liberatorie.

Va aggiunto qui che i valori indicati di queste velocità sono validi solo per la Terra. Se vivessimo su Marte, la velocità circolare sarebbe molto più facilmente raggiungibile per noi: è solo di circa 3,6 km/sec, e la velocità parabolica è solo leggermente superiore a 5 km/sec.

Ma mandare il nucleo nello spazio da Giove sarebbe molto più difficile che dalla Terra: la velocità circolare su questo pianeta è di 42,2 km/sec, e la velocità parabolica è addirittura di 61,8 km/sec!

Sarebbe molto difficile per gli abitanti del Sole lasciare il loro mondo (se, ovviamente, ciò potesse esistere). La velocità circolare di questo gigante dovrebbe essere 437,6, e la velocità di fuga - 618,8 km/sec!

Così Newton alla fine del XVII secolo, cento anni prima del primo volo della mongolfiera dei fratelli Montgolfier, duecento anni prima dei primi voli dell'aereo dei fratelli Wright, e quasi un quarto di millennio prima il decollo dei primi razzi a propellente liquido, aprì la strada verso il cielo a satelliti e astronavi.

La forza di gravità universale è insita in ogni sfera

Utilizzando legge di gravitazione universale furono scoperti pianeti sconosciuti, furono create ipotesi cosmogoniche sull'origine del sistema solare. La principale forza della natura, che controlla le stelle, i pianeti, le mele nel giardino e le molecole di gas nell'atmosfera, è stata scoperta e descritta matematicamente.

Ma non conosciamo il meccanismo della gravitazione universale. La gravità newtoniana non spiega, ma rappresenta chiaramente lo stato moderno del movimento planetario.

Non sappiamo cosa causa l'interazione di tutti i corpi nell'Universo. E non si può dire che Newton non fosse interessato a questo motivo. Per molti anni ha riflettuto sul suo possibile meccanismo.

A proposito, questo è davvero un potere estremamente misterioso. Una forza che si manifesta attraverso centinaia di milioni di chilometri di spazio, privo a prima vista di qualsiasi formazione materiale con l'aiuto della quale si possa spiegare il trasferimento dell'interazione.

Le ipotesi di Newton

E Newton fatto ricorso ipotesi sull'esistenza di un certo etere che presumibilmente riempie l'intero Universo. Nel 1675 spiegò l'attrazione per la Terra con il fatto che l'etere, che riempie l'intero Universo, scorre in flussi continui verso il centro della Terra, catturando tutti gli oggetti in questo movimento e creando la forza di gravità. Lo stesso flusso di etere si precipita verso il Sole e, trascinando con sé pianeti e comete, ne assicura le traiettorie ellittiche...

Questa non era un'ipotesi molto convincente, sebbene fosse assolutamente matematicamente logica. Ma poi, nel 1679, Newton creò una nuova ipotesi che spiegava il meccanismo della gravità. Questa volta attribuisce all'etere la proprietà di avere concentrazioni diverse vicino ai pianeti e lontano da essi. Quanto più lontano dal centro del pianeta, tanto più denso sarà l'etere. E ha la proprietà di spremere tutti i corpi materiali dai loro strati più densi a quelli meno densi. E tutti i corpi vengono schiacciati sulla superficie della Terra.

Nel 1706 Newton negò categoricamente l'esistenza stessa dell'etere. Nel 1717 tornò nuovamente all'ipotesi dell'estrusione dell'etere.

Il brillante cervello di Newton lottò per risolvere il grande mistero e non lo trovò. Questo spiega il lancio così acuto da un lato all'altro. Newton amava dire:

Non faccio ipotesi.

E sebbene, non appena abbiamo potuto verificarlo, questo non è del tutto vero, qualcos'altro si può affermare con certezza: Newton sapeva distinguere chiaramente tra cose indiscutibili e ipotesi instabili e controverse. E nei “Principi” c'è una formula per la grande legge, ma non ci sono tentativi di spiegarne il meccanismo.
Il grande fisico ha lasciato in eredità questo enigma all'uomo del futuro. Morì nel 1727.
Non è stato risolto fino ad oggi.

La discussione sull'essenza fisica della legge di Newton durò due secoli. E forse questa discussione non riguarderebbe l’essenza stessa della legge se rispondesse esattamente a tutte le domande che le vengono poste.

Ma il nocciolo della questione è che col tempo si è scoperto che questa legge non è universale. Che ci sono casi in cui non riesce a spiegare questo o quel fenomeno. Facciamo degli esempi.

La forza di gravitazione universale nei calcoli di Seeliger

Il primo di questi è il paradosso di Seeliger. Considerando l'Universo infinito e uniformemente pieno di materia, Seeliger cercò di calcolare, secondo la legge di Newton, la forza di gravitazione universale creata ad un certo punto dall'intera massa infinitamente grande dell'Universo infinito.

Questo non è stato un compito facile dal punto di vista della matematica pura. Dopo aver superato tutte le difficoltà delle trasformazioni più complesse, Seeliger stabilì che la forza di gravitazione universale desiderata è proporzionale al raggio dell'Universo. E poiché questo raggio è uguale all'infinito, la forza gravitazionale deve essere infinitamente grande. Tuttavia, in pratica non lo osserviamo. Ciò significa che la legge di gravitazione universale non si applica all’intero Universo.

Tuttavia, sono possibili altre spiegazioni per il paradosso. Ad esempio, possiamo supporre che la materia non riempia uniformemente l'intero Universo, ma la sua densità diminuisce gradualmente e, infine, da qualche parte molto lontano non c'è più materia. Ma immaginare un quadro del genere significa ammettere la possibilità dell'esistenza dello spazio senza materia, il che è generalmente assurdo.

Possiamo supporre che la forza di gravità universale si indebolisca più velocemente di quanto aumenti il ​​quadrato della distanza. Ma questo mette in discussione la sorprendente armonia della legge di Newton. No, e questa spiegazione non ha soddisfatto gli scienziati. Il paradosso è rimasto un paradosso.

Osservazioni del movimento di Mercurio

Ha portato un altro fatto, l'azione della forza di gravitazione universale, non spiegata dalla legge di Newton osservazioni del movimento di Mercurio- più vicino al pianeta. Calcoli accurati basati sulla legge di Newton hanno dimostrato che il perelio, il punto dell'ellisse lungo il quale Mercurio si muove più vicino al Sole, dovrebbe spostarsi di 531 secondi d'arco ogni 100 anni.

E gli astronomi hanno determinato che questo spostamento è pari a 573 secondi d'arco. Anche questo eccesso - 42 secondi d'arco - non può essere spiegato dagli scienziati, utilizzando solo formule derivanti dalla legge di Newton.

Spiegato il paradosso di Seeliger, lo spostamento del perielio di Mercurio e molti altri fenomeni paradossali e fatti inspiegabili Albert Einstein, uno dei più grandi, se non il più grande fisico di tutti i tempi. Tra le piccole cose fastidiose c'era la domanda vento etereo.

Gli esperimenti di Albert Michelson

Sembrava che questa domanda non riguardasse direttamente il problema della gravitazione. Si riferiva all'ottica, alla luce. Più precisamente, per determinarne la velocità.

La velocità della luce fu determinata per la prima volta da un astronomo danese Olaf Roemer, osservando l'eclissi dei satelliti di Giove. Questo accadde nel 1675.

Fisico americano Albert Michelson alla fine del XVIII secolo effettuò una serie di determinazioni della velocità della luce in condizioni terrestri, utilizzando l'apparato da lui progettato.

Nel 1927 assegnò alla velocità della luce il valore di 299796 + 4 km/s: una precisione eccellente per quei tempi. Ma il punto è diverso. Nel 1880 decise di esplorare il vento etereo. Voleva finalmente stabilire l'esistenza di quello stesso etere, la cui presenza cercavano di spiegare sia la trasmissione dell'interazione gravitazionale sia la trasmissione delle onde luminose.

Michelson fu probabilmente lo sperimentalista più notevole del suo tempo. Aveva un'attrezzatura eccellente. Ed era quasi sicuro del successo.

L'essenza dell'esperienza

Esperienza era inteso in questo modo. La Terra si muove nella sua orbita ad una velocità di circa 30 km/sec. Si muove nell'etere. Ciò significa che la velocità della luce proveniente da una sorgente situata di fronte al ricevitore rispetto al movimento della Terra deve essere maggiore di quella proveniente da una sorgente situata dall'altra parte. Nel primo caso la velocità del vento eterico deve essere sommata alla velocità della luce; nel secondo caso la velocità della luce deve diminuire di questa quantità.

Naturalmente, la velocità dell'orbita della Terra attorno al Sole è solo un decimillesimo della velocità della luce. È molto difficile individuare un termine così piccolo, ma non per niente Michelson veniva chiamato il re della precisione. Ha utilizzato un metodo intelligente per catturare la “sottile” differenza nella velocità dei raggi luminosi.

Divise il raggio in due flussi uguali e li diresse in direzioni reciprocamente perpendicolari: lungo il meridiano e lungo il parallelo. Dopo essersi riflessi dagli specchi, i raggi tornarono. Se un raggio che viaggia lungo un parallelo fosse influenzato dal vento etereo, quando venisse aggiunto a un raggio meridionale, apparirebbero delle frange di interferenza e le onde dei due raggi sarebbero sfasate.

Tuttavia, per Michelson era difficile misurare i percorsi di entrambi i raggi con una precisione così grande da renderli assolutamente identici. Quindi costruì l'apparato in modo che non vi fossero frange di interferenza, e poi lo ruotò di 90 gradi.

Il raggio meridionale divenne latitudinale e viceversa. Se c'è un vento eterico, sotto l'oculare dovrebbero apparire strisce nere e chiare! Ma non c'erano. Forse, girando l'apparato, lo scienziato lo ha spostato.

L'ha sistemato a mezzogiorno e l'ha assicurato. Dopotutto, oltre al fatto che ruota anche attorno a un asse. E quindi, in diversi momenti della giornata, il raggio di latitudine occupa una posizione diversa rispetto al vento etereo in arrivo. Ora, quando il dispositivo è rigorosamente immobile, si può essere convinti dell'accuratezza dell'esperimento.

Non ci sono state ancora frange di interferenza. L'esperimento fu ripetuto molte volte e Michelson, e con lui tutti i fisici dell'epoca, rimasero sbalorditi. Non è stato rilevato alcun vento etereo! La luce si muoveva in tutte le direzioni alla stessa velocità!

Nessuno è stato in grado di spiegare questo. Michelson ripeté l'esperimento più e più volte, migliorò l'attrezzatura e alla fine raggiunse una precisione di misurazione quasi incredibile, un ordine di grandezza maggiore di quanto necessario per il successo dell'esperimento. E ancora niente!

Gli esperimenti di Albert Einstein

Il prossimo grande passo avanti conoscenza della forza di gravità universale fatto Albert Einstein.
Una volta fu chiesto ad Albert Einstein:

Come sei arrivato alla tua teoria della relatività speciale? In quali circostanze ti è venuta l'idea geniale? Lo scienziato rispose: “Ho sempre immaginato che fosse così”.

Forse non voleva essere sincero, forse voleva liberarsi del suo fastidioso interlocutore. Ma è difficile immaginare che il concetto delle connessioni tra tempo, spazio e velocità scoperto da Einstein fosse innato.

No, certo, prima balenò un'ipotesi, luminosa come un fulmine. Poi è iniziato il suo sviluppo. No, non ci sono contraddizioni con i fenomeni conosciuti. E poi apparvero quelle cinque pagine piene di formule che furono pubblicate su una rivista di fisica. Pagine che aprirono una nuova era nella fisica.

Immagina un'astronave che vola nello spazio. Vi avvertiamo subito: l'astronave è davvero unica, di quelle di cui non avete mai letto nei racconti di fantascienza. La sua lunghezza è di 300mila chilometri e la sua velocità è, diciamo, di 240mila km/s. E questa astronave vola oltre una delle piattaforme intermedie nello spazio, senza fermarsi. A tutta velocità.

Uno dei suoi passeggeri è in piedi sul ponte dell'astronave con un orologio. E tu ed io, lettore, ci troviamo su una piattaforma: la sua lunghezza deve corrispondere alla dimensione dell'astronave, ad es. 300mila chilometri, perché altrimenti non potrà atterrarci sopra. E abbiamo anche un orologio tra le mani.

Notiamo: in quel momento, quando il muso dell'astronave raggiunse il bordo posteriore della nostra piattaforma, una lanterna lampeggiò su di essa, illuminando lo spazio circostante. Un secondo dopo, il raggio di luce raggiunse il bordo anteriore della nostra piattaforma. Non abbiamo dubbi su questo, perché conosciamo la velocità della luce e siamo riusciti a rilevare con precisione il momento corrispondente sull'orologio. E sull'astronave...

Ma verso il raggio di luce stava volando anche un'astronave. E abbiamo sicuramente visto che la luce ne illuminava la poppa nel momento in cui si trovava da qualche parte vicino al centro della piattaforma. Abbiamo visto sicuramente che il raggio di luce non ha percorso 300mila chilometri dalla prua alla poppa della nave.

Ma i passeggeri sul ponte dell'astronave sono sicuri di qualcos'altro. Sono sicuri che il loro raggio abbia coperto l'intera distanza da prua a poppa di 300mila chilometri. Dopotutto, ci ha dedicato un intero secondo. Lo hanno anche rilevato in modo assolutamente accurato sul loro orologio. E come potrebbe essere altrimenti: dopotutto, la velocità della luce non dipende dalla velocità della sorgente...

Come mai? Noi vediamo una cosa da una piattaforma fissa e loro vedono qualcos'altro sul ponte di un'astronave? Qual è il problema?

La teoria della relatività di Einstein

Va subito notato: La teoria della relatività di Einstein a prima vista, contraddice assolutamente la nostra comprensione consolidata della struttura del mondo. Possiamo dire che contraddice anche il buon senso, così come siamo abituati a rappresentarlo. Ciò è accaduto più di una volta nella storia della scienza.

Ma la scoperta della forma sferica della Terra contraddiceva anche il buon senso. Come possono le persone vivere dalla parte opposta e non cadere nell'abisso?

Per noi la sfericità della Terra è un fatto indubbio e, dal punto di vista del buon senso, qualsiasi altra ipotesi è priva di significato e selvaggia. Ma fai un passo indietro nel tuo tempo, immagina la prima apparizione di questa idea e diventa chiaro quanto sarebbe difficile da accettare.

Ebbene, sarebbe più facile ammettere che la Terra non è immobile, ma vola lungo la sua traiettoria decine di volte più velocemente di una palla di cannone?

Questi erano tutti fallimenti del buon senso. Ecco perché i fisici moderni non ne fanno mai riferimento.

Torniamo ora alla teoria della relatività speciale. Il mondo ne venne a conoscenza per la prima volta nel 1905 da un articolo firmato da un nome poco conosciuto: Albert Einstein. E a quel tempo aveva solo 26 anni.

Einstein ha tratto da questo paradosso un presupposto molto semplice e logico: dal punto di vista di un osservatore sulla piattaforma, in una carrozza in movimento è passato meno tempo di quanto misurato dal tuo orologio da polso. Nella carrozza lo scorrere del tempo rallentava rispetto al tempo trascorso sulla piattaforma ferma.

Da questo presupposto derivano logicamente cose assolutamente sorprendenti. Si è scoperto che una persona che va a lavorare su un tram, rispetto a un pedone che cammina allo stesso modo, non solo risparmia tempo a causa della velocità, ma va anche più lentamente.

Non cercate però di preservare l’eterna giovinezza in questo modo: anche se diventi cocchiere e trascorri un terzo della tua vita su un tram, in 30 anni guadagnerai appena più di un milionesimo di secondo. Affinché il guadagno di tempo diventi evidente, è necessario muoversi a una velocità vicina a quella della luce.

Si scopre che l'aumento della velocità dei corpi si riflette nella loro massa. Quanto più la velocità di un corpo si avvicina a quella della luce, tanto maggiore è la sua massa. Quando la velocità di un corpo è uguale alla velocità della luce, la sua massa è uguale all'infinito, cioè è maggiore della massa della Terra, del Sole, della Galassia, di tutto il nostro Universo... Questa è la massa che può essere concentrato in un semplice ciottolo, accelerandolo fino alla velocità
Santa!

Ciò impone una limitazione che non consente a nessun corpo materiale di sviluppare una velocità pari a quella della luce. Dopotutto, man mano che la massa cresce, diventa sempre più difficile accelerarla. E una massa infinita non può essere spostata dal suo posto da nessuna forza.

Tuttavia, la natura ha fatto un’eccezione molto importante a questa legge per un’intera classe di particelle. Ad esempio, per i fotoni. Possono muoversi alla velocità della luce. Più precisamente, non possono muoversi a nessun'altra velocità. È impensabile immaginare un fotone immobile.

Quando è stazionario non ha massa. Anche i neutrini non hanno massa a riposo e sono condannati a un eterno volo incontrollato attraverso lo spazio alla massima velocità possibile nel nostro Universo, senza superare la luce o restare indietro.

Non è forse vero che ciascuna delle conseguenze della teoria della relatività speciale che abbiamo elencato è sorprendente e paradossale! E ognuno, ovviamente, contraddice il “buon senso”!

Ma ecco ciò che è interessante: non nella loro forma specifica, ma come posizione filosofica ampia, tutte queste sorprendenti conseguenze furono previste dai fondatori del materialismo dialettico. Cosa indicano questi risultati? Sulle connessioni che collegano energia e massa, massa e velocità, velocità e tempo, velocità e lunghezza di un oggetto in movimento...

La scoperta dell'interdipendenza da parte di Einstein, come il cemento (maggiori dettagli:), collegando insieme rinforzi o pietre di fondazione, riunì cose e fenomeni che prima sembravano indipendenti l'uno dall'altro e creò le fondamenta su cui, per la prima volta nella storia della scienza , sembrava possibile costruire un edificio armonioso. Questo edificio è un'idea di come funziona il nostro Universo.

Ma prima, almeno qualche parola sulla teoria generale della relatività, creata anch'essa da Albert Einstein.

Albert Einstein

Questo nome - teoria generale della relatività - non corrisponde del tutto al contenuto della teoria che verrà discussa. Stabilisce l’interdipendenza tra spazio e materia. A quanto pare sarebbe più corretto chiamarlo così teoria dello spazio-tempo, O teoria della gravità.

Ma questo nome è diventato così intrecciato con la teoria di Einstein che persino sollevare la questione della sua sostituzione ora sembra indecente a molti scienziati.

La teoria della relatività generale stabiliva l'interdipendenza tra la materia e il tempo e lo spazio che la contengono. Si è scoperto che lo spazio e il tempo non solo non possono essere immaginati come esistenti separatamente dalla materia, ma le loro proprietà dipendono anche dalla materia che li riempie.

Punto di partenza per il ragionamento

Pertanto, possiamo solo indicare punto di partenza e fornire alcune importanti conclusioni.

All'inizio del viaggio nello spazio, una catastrofe inaspettata ha distrutto la biblioteca, la collezione di film e altri depositi della mente e della memoria delle persone che volavano nello spazio. E la natura del pianeta natale fu dimenticata nel corso dei secoli. Anche la legge di gravitazione universale viene dimenticata, perché il razzo vola nello spazio intergalattico, dove quasi non si fa sentire.

Tuttavia, i motori della nave funzionano alla grande e la fornitura di energia nelle batterie è praticamente illimitata. Nella maggior parte dei casi la nave si muove per inerzia e i suoi abitanti sono abituati all'assenza di gravità. Ma a volte accendono i motori e rallentano o accelerano il movimento della nave. Quando gli ugelli del getto divampano nel vuoto con una fiamma incolore e la nave si muove a un ritmo accelerato, gli abitanti sentono che i loro corpi stanno diventando pesanti, sono costretti a camminare intorno alla nave e non volare lungo i corridoi.

E ora il volo è prossimo al completamento. La nave vola su una delle stelle e cade nell'orbita del pianeta più adatto. Le astronavi escono, camminano sul terreno ricoperto di fresca vegetazione, sperimentando continuamente la stessa sensazione di pesantezza, familiare dai tempi in cui la nave si muoveva a ritmo accelerato.

Ma il pianeta si muove in modo uniforme. Non può volare verso di loro con un’accelerazione costante di 9,8 m/sec2! E hanno il primo presupposto che il campo gravitazionale (forza gravitazionale) e l'accelerazione diano lo stesso effetto, e forse abbiano una natura comune.

Nessuno dei nostri contemporanei terreni ha intrapreso un volo così lungo, ma molti hanno avvertito il fenomeno della “pesantezza” e dell’“alleggerimento” del proprio corpo. Anche un normale ascensore, quando si muove ad un ritmo accelerato, crea questa sensazione. Scendendo si avverte un'improvvisa perdita di peso; salendo, al contrario, il pavimento preme sulle gambe con maggiore forza del solito.

Ma una sensazione non dimostra nulla. Dopotutto, le sensazioni cercano di convincerci che il Sole si muove nel cielo attorno alla Terra immobile, che tutte le stelle e i pianeti sono alla stessa distanza da noi, nel firmamento, ecc.

Gli scienziati hanno sottoposto le sensazioni a test sperimentali. Newton pensò anche alla strana identità dei due fenomeni. Ha cercato di dare loro caratteristiche numeriche. Avendo misurato la gravità e la gravità, si convinse che i loro valori fossero sempre rigorosamente uguali tra loro.

Ha realizzato i pendoli dell'impianto pilota con tutti i tipi di materiali: argento, piombo, vetro, sale, legno, acqua, oro, sabbia, grano. Il risultato è stato lo stesso.

Principio di equivalenza, di cui stiamo parlando, sta alla base della teoria generale della relatività, sebbene l'interpretazione moderna della teoria non abbia più bisogno di questo principio. Tralasciando le conclusioni matematiche che derivano da questo principio, passiamo direttamente ad alcune conseguenze della teoria generale della relatività.

La presenza di grandi masse di materia influisce notevolmente sullo spazio circostante. Porta a tali cambiamenti in esso che possono essere definiti come eterogeneità dello spazio. Queste disomogeneità dirigono il movimento delle eventuali masse che si trovano in prossimità del corpo attrattivo.

Di solito ricorrono a questa analogia. Immagina una tela tesa su un telaio parallelo alla superficie terrestre. Mettici sopra un peso pesante. Questa sarà la nostra grande massa attrattiva. Ovviamente piegherà la tela e finirà in una sorta di depressione. Ora fai rotolare la palla lungo questa tela in modo che parte del suo percorso si trovi accanto alla massa attrattiva. A seconda di come viene lanciata la palla, ci sono tre opzioni possibili.

1. La palla volerà abbastanza lontano dalla depressione creata dalla deflessione della tela e non cambierà il suo movimento.
2. La palla toccherà la depressione e le linee del suo movimento si piegheranno verso la massa attrattiva.
3. La palla cadrà in questo buco, non potrà uscirne e farà una o due rivoluzioni attorno alla massa gravitante.

Non è vero che la terza opzione modella in modo molto bello la cattura di un corpo estraneo da parte di una stella o di un pianeta che vola con noncuranza nel loro campo di attrazione?

E il secondo caso è la flessione della traiettoria di un corpo che vola ad una velocità maggiore della possibile velocità di cattura! Il primo caso è simile al volo oltre la portata pratica del campo gravitazionale. Sì, proprio pratico, perché teoricamente il campo gravitazionale è illimitato.

Naturalmente si tratta di un’analogia molto distante, soprattutto perché nessuno può realmente immaginare la deflessione del nostro spazio tridimensionale. Nessuno sa quale sia il significato fisico di questa deflessione, o curvatura, come spesso si dice.

Dalla teoria generale della relatività segue che qualsiasi corpo materiale può muoversi in un campo gravitazionale solo lungo linee curve. Solo in casi particolari la curva si trasforma in una retta.

Anche un raggio di luce obbedisce a questa regola. Dopotutto, è costituito da fotoni che hanno una certa massa in volo. E il campo gravitazionale esercita su di esso la sua influenza, proprio come su una molecola, un asteroide o un pianeta.

Un'altra conclusione importante è che il campo gravitazionale modifica anche il passare del tempo. Vicino ad una grande massa attrattiva, nel forte campo gravitazionale che crea, il passare del tempo dovrebbe essere più lento che lontano da essa.

Vedete, la teoria generale della relatività è irta di conclusioni paradossali che possono ribaltare ancora una volta le nostre idee di “senso comune”!

Collasso gravitazionale

Parliamo di un fenomeno straordinario che ha un carattere cosmico: il collasso gravitazionale (compressione catastrofica). Questo fenomeno si verifica in giganteschi accumuli di materia, dove le forze gravitazionali raggiungono magnitudini così enormi che nessun'altra forza esistente in natura può resisterle.

Ricorda la famosa formula di Newton: minore è il quadrato della distanza tra i corpi gravitanti, maggiore è la forza gravitazionale. Pertanto, quanto più densa diventa una formazione materiale, tanto più piccola è la sua dimensione, tanto più rapidamente aumentano le forze di gravità, tanto più inevitabile il loro abbraccio distruttivo.

Esiste una tecnica astuta con cui la natura combatte la compressione apparentemente illimitata della materia. Per fare ciò, arresta lo scorrere stesso del tempo nella sfera d'azione delle forze gravitazionali supergiganti, e le masse legate di materia sembrano essere spente dal nostro Universo, congelate in uno strano sonno letargico.

Il primo di questi “buchi neri” nello spazio è probabilmente già stato scoperto. Secondo l'ipotesi degli scienziati sovietici O. Kh Guseinov e A. Sh Novruzova, si tratta di Delta Gemini, una stella doppia con una componente invisibile.

La componente visibile ha una massa di 1,8 solare e, secondo i calcoli, il suo “compagno” invisibile dovrebbe essere quattro volte più massiccio di quello visibile. Ma non ce n'è traccia: è impossibile vedere la creazione più sorprendente della natura, il “buco nero”.

Lo scienziato sovietico Professor K.P. Stanyukovich, come si suol dire, "sulla punta della penna", attraverso costruzioni puramente teoriche, ha dimostrato che le particelle di "materia congelata" possono avere dimensioni molto diverse.

• Sono possibili le sue formazioni giganti, simili ai quasar, che emettono continuamente tanta energia quanta ne emettono tutti i 100 miliardi di stelle della nostra Galassia.
• Sono possibili ammassi molto più modesti, pari solo a poche masse solari. Entrambi gli oggetti possono sorgere dalla materia ordinaria, non dormiente.
• E sono possibili formazioni di una classe completamente diversa, paragonabili in massa alle particelle elementari.

Affinché possano sorgere, la materia che li compone deve prima essere sottoposta a una pressione gigantesca e spinta nei limiti della sfera di Schwarzschild, una sfera dove il tempo si ferma completamente per un osservatore esterno. E anche se in seguito la pressione viene rimossa, le particelle per le quali il tempo si è fermato continueranno ad esistere indipendentemente dal nostro Universo.

Plankeon

I plankeon sono una classe di particelle del tutto speciale. Secondo K. P. Stanyukovich, hanno una proprietà estremamente interessante: trasportano la materia in una forma immutata, com'era milioni e miliardi di anni fa. Guardando all'interno del plankeon potremmo vedere la materia com'era al momento della nascita del nostro Universo. Secondo i calcoli teorici, nell'Universo ci sono circa 10 80 plankeon, circa un plankeon in un cubo di spazio con un lato di 10 centimetri. A proposito, contemporaneamente a Stanyukovich e (indipendentemente da lui), l'ipotesi sui plankeon è stata avanzata dall'accademico M.A. Markov. Solo Markov ha dato loro un nome diverso: maximons.

Si può provare a spiegare le trasformazioni talvolta paradossali delle particelle elementari utilizzando le proprietà speciali dei plankeon. È noto che quando due particelle si scontrano non si formano mai frammenti, ma si formano altre particelle elementari. Questo è davvero sorprendente: nel mondo ordinario, rompendo un vaso, non otterremo mai tazze intere e nemmeno rosette. Ma supponiamo che nel profondo di ogni particella elementare sia nascosto un plankeon, uno o più, e talvolta molti plankeon.

Al momento della collisione delle particelle, il “sacchetto” strettamente legato del plankeon si apre leggermente, alcune particelle “cadranno” al suo interno, e in cambio quelle che consideriamo sorte durante la collisione “esploreranno fuori”. Allo stesso tempo, Plankeon, come un contabile prudente, garantirà tutte le “leggi di conservazione” accettate nel mondo delle particelle elementari.
Ebbene, cosa c'entra il meccanismo della gravitazione universale?

“Responsabili” della gravità, secondo l’ipotesi di K. P. Stanyukovich, sono minuscole particelle, i cosiddetti gravitoni, emesse continuamente dalle particelle elementari. I gravitoni sono tanto più piccoli di quest'ultimo quanto un granello di polvere che danza in un raggio di sole è più piccolo del globo.

L'emissione di gravitoni obbedisce a una serie di leggi. In particolare volano più facilmente in quella zona dello spazio. Che contiene meno gravitoni. Ciò significa che se ci sono due corpi celesti nello spazio, entrambi emetteranno gravitoni prevalentemente “verso l’esterno”, in direzioni opposte l’una all’altra. Questo crea un impulso che fa sì che i corpi si avvicinino e si attraggano a vicenda.

Questo articolo si concentrerà sulla storia della scoperta della legge di gravitazione universale. Qui conosceremo le informazioni biografiche della vita dello scienziato che ha scoperto questo dogma fisico, ne considereremo le principali disposizioni, la relazione con la gravità quantistica, il corso dello sviluppo e molto altro.

Genio

Sir Isaac Newton è uno scienziato originario dell'Inghilterra. Un tempo dedicò molta attenzione e impegno a scienze come la fisica e la matematica e apportò molte novità alla meccanica e all'astronomia. È giustamente considerato uno dei primi fondatori della fisica nel suo modello classico. È autore dell'opera fondamentale "Principi matematici della filosofia naturale", in cui ha presentato informazioni sulle tre leggi della meccanica e sulla legge di gravitazione universale. Con queste opere Isaac Newton gettò le basi della meccanica classica. Ha anche sviluppato un tipo integrale, la teoria della luce. Diede anche importanti contributi all'ottica fisica e sviluppò molte altre teorie in fisica e matematica.

Legge

La legge di gravitazione universale e la storia della sua scoperta risalgono a un lontano passato. La sua forma classica è una legge con l'aiuto della quale vengono descritte interazioni di tipo gravitazionale che non vanno oltre la struttura della meccanica.

La sua essenza era che l'indicatore della forza F della spinta gravitazionale derivante tra 2 corpi o punti della materia m1 e m2, separati l'uno dall'altro da una certa distanza r, mantiene la proporzionalità rispetto ad entrambi gli indicatori di massa ed è inversamente proporzionale alla quadrato della distanza tra i corpi:

F = G, dove il simbolo G indica la costante gravitazionale pari a 6.67408(31).10 -11 m 3 /kgf 2.

La gravità di Newton

Prima di considerare la storia della scoperta della legge di gravitazione universale, familiarizziamo più in dettaglio con le sue caratteristiche generali.

Nella teoria creata da Newton, tutti i corpi con grande massa dovrebbero generare attorno a sé un campo speciale che attrae a sé altri oggetti. Si chiama campo gravitazionale e ha un potenziale.

Un corpo a simmetria sferica forma un campo esterno a sé, simile a quello creato da un punto materiale della stessa massa situato al centro del corpo.

La direzione della traiettoria di un tale punto nel campo gravitazionale creato da un corpo con una massa molto più grande obbedisce anche ad oggetti dell'universo, come, ad esempio, un pianeta o una cometa, che si muovono lungo un'ellisse o. iperbole. La distorsione creata da altri corpi massicci viene presa in considerazione utilizzando le disposizioni della teoria delle perturbazioni.

Analisi della precisione

Dopo che Newton scoprì la legge della gravitazione universale, dovette essere testata e dimostrata molte volte. A questo scopo sono stati effettuati una serie di calcoli e osservazioni. La forma sperimentale di valutazione, concordando con le sue disposizioni e basandosi sull'accuratezza del suo indicatore, serve come una chiara conferma della relatività generale. Misurando le interazioni del quadrupolo di un corpo che ruota, ma le sue antenne rimangono stazionarie, ci mostra che il processo di aumento δ dipende dal potenziale r -(1+δ), a una distanza di diversi metri ed è nel limite (2,1± 6.2) .10 -3 . Una serie di altre conferme pratiche hanno permesso a questa legge di affermarsi e assumere una forma unica, senza modifiche. Nel 2007 questo dogma è stato ricontrollato a una distanza inferiore a un centimetro (55 micron-9,59 mm). Tenendo conto degli errori dell'esperimento, gli scienziati hanno esaminato la distanza e non hanno riscontrato deviazioni evidenti in questa legge.

Anche l'osservazione dell'orbita della Luna rispetto alla Terra ne ha confermato la validità.

Spazio euclideo

La teoria classica della gravità di Newton è associata allo spazio euclideo. L'effettiva uguaglianza con una precisione abbastanza elevata (10 -9) della misura della distanza al denominatore dell'uguaglianza discussa sopra ci mostra la base euclidea dello spazio della meccanica newtoniana, con una forma fisica tridimensionale. In un tale punto della materia, l'area della superficie sferica ha esatta proporzionalità rispetto al quadrato del suo raggio.

Dati dalla storia

Consideriamo una breve storia della scoperta della legge di gravitazione universale.

Le idee furono avanzate da altri scienziati vissuti prima di Newton. Ci hanno pensato Epicuro, Keplero, Cartesio, Roberval, Gassendi, Huygens e altri. Keplero ipotizzò che la forza di gravità sia inversamente proporzionale alla distanza dal Sole e si estenda solo nei piani dell'eclittica; secondo Cartesio era una conseguenza dell'attività dei vortici nello spessore dell'etere. C'erano una serie di ipotesi che riflettevano le ipotesi corrette sulla dipendenza dalla distanza.

Una lettera di Newton a Halley conteneva informazioni secondo cui i predecessori dello stesso Sir Isaac erano Hooke, Wren e Buyot Ismael. Tuttavia, prima di lui, nessuno era riuscito a collegare chiaramente, utilizzando metodi matematici, la legge di gravità e il movimento dei pianeti.

La storia della scoperta della legge di gravitazione universale è strettamente connessa con l'opera “Principi matematici della filosofia naturale” (1687). In quest'opera Newton riuscì a ricavare la legge in questione grazie alla legge empirica di Keplero, già nota a quel tempo. Ci mostra che:

• la forma del movimento di qualsiasi pianeta visibile indica la presenza di una forza centrale;
• la forza di attrazione del tipo centrale forma orbite ellittiche o iperboliche.

Sulla teoria di Newton

L'esame della breve storia della scoperta della legge di gravitazione universale può anche indicarci una serie di differenze che la distinguevano dalle ipotesi precedenti. Newton non solo pubblicò la formula proposta per il fenomeno in esame, ma propose anche un modello matematico nella sua interezza:

• posizione sulla legge di gravità;
• disposizione sulla legge del moto;
• sistematica dei metodi della ricerca matematica.

Questa triade poteva studiare accuratamente anche i movimenti più complessi degli oggetti celesti, creando così le basi per la meccanica celeste. Fino a quando Einstein non iniziò il suo lavoro, questo modello non richiedeva una serie fondamentale di correzioni. Solo l'apparato matematico doveva essere notevolmente migliorato.

Oggetto di discussione

Il diritto scoperto e provato per tutto il Settecento divenne un noto oggetto di attivo dibattito e di scrupolosa verifica. Tuttavia, il secolo si concluse con un accordo generale con i suoi postulati e le sue affermazioni. Utilizzando i calcoli della legge, è stato possibile determinare con precisione i percorsi di movimento dei corpi nei cieli. La verifica diretta fu effettuata nel 1798. Lo ha fatto utilizzando una bilancia di tipo a torsione con grande sensibilità. Nella storia della scoperta della legge universale di gravità occorre dare un posto speciale alle interpretazioni introdotte da Poisson. Sviluppò il concetto di potenziale gravitazionale e l'equazione di Poisson, con la quale fu possibile calcolare tale potenziale. Questo tipo di modello ha permesso di studiare il campo gravitazionale in presenza di una distribuzione arbitraria della materia.

La teoria di Newton presentava molte difficoltà. Il principale potrebbe essere considerato l'inspiegabilità dell'azione a lungo raggio. Era impossibile rispondere con precisione alla domanda su come le forze gravitazionali vengono inviate attraverso lo spazio vuoto a velocità infinita.

"Evoluzione" della legge

Nel corso dei successivi duecento anni, e anche di più, molti fisici tentarono di proporre vari modi per migliorare la teoria di Newton. Questi sforzi terminarono con un trionfo nel 1915, vale a dire con la creazione della Teoria della Relatività Generale, ideata da Einstein. È stato in grado di superare l'intera gamma di difficoltà. Secondo il principio di corrispondenza, la teoria di Newton si è rivelata un'approssimazione all'inizio del lavoro sulla teoria in una forma più generale, che può essere applicata a determinate condizioni:

1. Il potenziale di natura gravitazionale non può essere troppo grande nei sistemi studiati. Il sistema solare è un esempio di rispetto di tutte le regole per il movimento dei corpi celesti. Il fenomeno relativistico si trova in una manifestazione evidente dello spostamento del perielio.
2. La velocità di movimento in questo gruppo di sistemi è insignificante rispetto alla velocità della luce.

La prova che in un campo gravitazionale stazionario debole i calcoli della relatività generale assumono la forma di quelli newtoniani è la presenza di un potenziale gravitazionale scalare in un campo stazionario con caratteristiche di forza debolmente espresse, che è in grado di soddisfare le condizioni dell'equazione di Poisson.

Scala quantistica

Tuttavia, nella storia, né la scoperta scientifica della legge di gravitazione universale, né la Teoria della Relatività Generale potrebbero servire come teoria gravitazionale finale, poiché entrambe non descrivono in modo soddisfacente processi di tipo gravitazionale su scala quantistica. Il tentativo di creare una teoria quantistica della gravitazione è uno dei compiti più importanti della fisica moderna.

Dal punto di vista della gravità quantistica, l'interazione tra gli oggetti avviene attraverso lo scambio di gravitoni virtuali. Secondo il principio di indeterminazione, il potenziale energetico dei gravitoni virtuali è inversamente proporzionale al periodo di tempo in cui è esistito, dal punto di emissione di un oggetto al momento in cui è stato assorbito da un altro punto.

In considerazione di ciò, risulta che su piccola scala l'interazione dei corpi comporta lo scambio di gravitoni di tipo virtuale. Grazie a queste considerazioni è possibile concludere un’affermazione sulla legge del potenziale di Newton e sulla sua dipendenza dall’indice di proporzionalità inversa rispetto alla distanza. L'analogia tra le leggi di Coulomb e di Newton è spiegata dal fatto che il peso dei gravitoni è zero. Il peso dei fotoni ha lo stesso significato.

Idea sbagliata

Nel curriculum scolastico, la risposta alla domanda storica su come Newton scoprì la legge di gravitazione universale è la storia di una mela che cade. Secondo questa leggenda, cadde sulla testa dello scienziato. Tuttavia, questo è un malinteso diffuso, e in realtà tutto era possibile senza un simile caso di possibile trauma cranico. Lo stesso Newton a volte confermò questo mito, ma in realtà la legge non fu una scoperta spontanea e non arrivò in un impeto di intuizione momentanea. Come è stato scritto sopra, è stato sviluppato per molto tempo ed è stato presentato per la prima volta nei lavori sui "Principi matematici", che furono pubblicati al pubblico nel 1687.

DEFINIZIONE

La legge della gravitazione universale fu scoperta da I. Newton:

Due corpi si attraggono con , direttamente proporzionale al loro prodotto e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che li separa:

Descrizione della legge di gravitazione universale

Il coefficiente è la costante gravitazionale. Nel sistema SI la costante gravitazionale ha il significato:

Questa costante, come si può vedere, è molto piccola, quindi anche le forze gravitazionali tra corpi con piccole masse sono piccole e praticamente non avvertite. Tuttavia, il movimento dei corpi cosmici è completamente determinato dalla gravità. La presenza della gravitazione universale o, in altre parole, dell’interazione gravitazionale spiega da cosa sono “supportati” la Terra e i pianeti e perché si muovono attorno al Sole lungo determinate traiettorie e non volano via da esso. La legge della gravitazione universale ci consente di determinare molte caratteristiche dei corpi celesti: le masse dei pianeti, delle stelle, delle galassie e persino dei buchi neri. Questa legge consente di calcolare le orbite dei pianeti con grande precisione e creare un modello matematico dell'Universo.

Utilizzando la legge di gravitazione universale è possibile calcolare anche le velocità cosmiche. Ad esempio, la velocità minima alla quale un corpo che si muove orizzontalmente sopra la superficie terrestre non cadrà su di essa, ma si muoverà su un’orbita circolare è di 7,9 km/s (prima velocità di fuga). Per lasciare la Terra, ad es. per vincere la sua attrazione gravitazionale, il corpo deve avere una velocità di 11,2 km/s (seconda velocità di fuga).

La gravità è uno dei fenomeni naturali più sorprendenti. In assenza delle forze gravitazionali l'esistenza dell'Universo sarebbe impossibile; l'Universo non potrebbe nemmeno sorgere; La gravità è responsabile di molti processi nell'Universo: la sua nascita, l'esistenza dell'ordine invece del caos. La natura della gravità non è ancora del tutto compresa. Fino ad ora nessuno è stato in grado di sviluppare un meccanismo e un modello decente di interazione gravitazionale.

Gravità

Un caso speciale della manifestazione delle forze gravitazionali è la forza di gravità.

La gravità è sempre diretta verticalmente verso il basso (verso il centro della Terra).

Se su un corpo agisce la forza di gravità, anche il corpo agisce. Il tipo di movimento dipende dalla direzione e dall'entità della velocità iniziale.

Ogni giorno affrontiamo gli effetti della gravità. , dopo poco si ritrova a terra. Il libro, liberato dalle mani, cade. Dopo aver saltato, una persona non vola nello spazio, ma cade a terra.

Considerando la caduta libera di un corpo vicino alla superficie terrestre come risultato dell'interazione gravitazionale di questo corpo con la Terra, possiamo scrivere:

da dove viene l'accelerazione della caduta libera:

L'accelerazione di gravità non dipende dalla massa del corpo, ma dipende dall'altezza del corpo sopra la Terra. Il globo è leggermente appiattito ai poli, quindi i corpi situati vicino ai poli si trovano un po' più vicini al centro della Terra. A questo proposito, l'accelerazione di caduta libera dipende dalla latitudine della zona: al Polo è leggermente maggiore che all'equatore e alle altre latitudini (all'equatore m/s, al Polo Nord equatore m/s.

La stessa formula permette di trovare l'accelerazione di gravità sulla superficie di qualsiasi pianeta con massa e raggio.

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1 (problema di “pesare” la Terra)

Esercizio	Il raggio della Terra è km, l'accelerazione di gravità sulla superficie del pianeta è m/s. Utilizzando questi dati, stima approssimativamente la massa della Terra.
Soluzione	Accelerazione di gravità sulla superficie terrestre: da dove viene la massa della Terra: Nel sistema C, il raggio della Terra M. Sostituendo i valori numerici delle quantità fisiche nella formula, stimiamo la massa della Terra:
Risposta	Massa terrestre kg.

ESEMPIO 2

Esercizio

Un satellite terrestre si muove su un'orbita circolare ad un'altitudine di 1000 km dalla superficie terrestre. A che velocità si muove il satellite? Quanto tempo impiegherà il satellite a completare una rivoluzione attorno alla Terra?

Soluzione

Secondo , la forza che agisce sul satellite dalla Terra è pari al prodotto tra la massa del satellite e l'accelerazione con cui si muove: Sul satellite agisce la forza di attrazione gravitazionale dal lato della terra, che, secondo la legge di gravitazione universale, è pari a: dove e sono rispettivamente le masse del satellite e della Terra. Poiché il satellite si trova ad una certa altezza sopra la superficie terrestre, la distanza da esso al centro della Terra è: dov'è il raggio della Terra.