Gravitacijske sile: koncept in značilnosti uporabe formule za njihov izračun

Gravitacijske sile so ena od štirih glavnih vrst sil, ki se manifestirajo v vsej njihovi raznolikosti med različnimi telesi tako na Zemlji kot zunaj nje. Poleg tega še vedno razlikujejo elektromagnetne, šibke in jedrske (močne). Verjetno je bil njihov obstoj človeštvo najprej spoznal. O podjetju sila privlačnosti S strani Zemlje je bilo znano iz najstarejših časov. Vendar pa je stoletja minilo, preden je človek uganil, da se ta vrsta interakcije ne pojavi le med Zemljo in vsem telesom, temveč tudi med različnimi predmeti. Prvi, ki razumejo, kako delujejo gravitacijske sile, je bil angleški fizik I. Newton. To je bil tisti, ki je pripeljal vse znane zakon univerzalne gravitacije.

Formula gravitacijske sile

Newton se je odločil analizirati zakone, s katerimi se planet gibljejo v sistemu. Kot rezultat, je prišel do zaključka, da je rotacija nebesnih teles okoli Sonca mogoča le, če med njimi delujejo gravitacijske sile in same planete. Zavedajoč se, da se nebeška telesa iz drugih predmetov razlikujejo samo po svoji velikosti in mase, je znanstvenik izvedel naslednjo formulo:

F = f x (m₁ x m₂) / r², kjer:

• m₁, m₂ So mase dveh teles;
• r je razdalja med njimi v ravni črti;
• f je gravitacijska konstanta, katere vrednost je 6,66 x 10^{-8. mesto} cm³/ g x x sek².

Tako je mogoče trditi, da se katera koli dva predmeta pritegnejo med sabo. Delo gravitacijske sile v obsegu je neposredno sorazmerno z masami teh teles in obratno sorazmerno z razdaljo med njimi, na kvadrat.

Značilnosti uporabe formule

Na prvi pogled se zdi, da je preprosto uporabiti matematični opis prava privlačnosti. Vendar, če pomislite na to, je ta formula smiselna samo za dve masi, katerih mere so zanemarljivo majhne v primerjavi z razdaljo med njimi. In toliko, da jih je mogoče vzeti kot dve točki. In kako potem biti, če je razdalja primerljiva z velikostjo telesa in imajo sami nepravilno obliko? Razdelite jih na dele, določite gravitacijske sile med njimi in izračunajte rezultanta? Če je odgovor pritrdilen, koliko točk naj izračunam? Kot lahko vidite, ni vse tako preprosto. In če upoštevamo (z vidika matematike), da ni nobene točke dimenzij, potem se ta situacija zdi brezpredmetna. Na srečo so znanstveniki prišli do načina izračuna v tem primeru. Uporabljajo aparat integralnega in diferencialni račun. Bistvo metode je, da je predmet razdeljen na neskončno število majhnih kock, katerih mase so koncentrirane v njihovih središčih. Nato se vzpostavi formula za iskanje rezultantne sile in se uporabi omejevalni prehod, s čimer se volumen vsakega sestavnega elementa zmanjša na točko (nič), število takih elementov pa se dvigne do neskončnosti. Zahvaljujoč tej metodi smo pridobili nekaj pomembnih zaključkov.

1. Če je telo krogla (krogla), katere gostota je enakomerna, potem privlači k sebi kakršenkoli drug predmet, kot da je njegova celotna masa koncentrirana v središče. Zato se z nekaterimi napakami ta zaključek lahko uporabi tudi za planete.
2. Ko gostoto predmeta zaznamuje osrednja sferična simetrija, se z drugimi predmeti povezuje, kot da se celotna masa predmeta nahaja na točki simetrije. Če torej vzamemo votlo kroglo (na primer, nogometna žoga) ali nekaj ugnezdenih kroglic (kot matryoshka punčke), potem bodo pritegnili druga telesa kot materialno točko s svojo skupno maso in centrirano.