Изучение природы гравитационных сил

Изучение природы гравитационных сил.

В древности люди считали Землю плоскостью, на которую опирается небесный свод…

В XIII – XVI веках источником всех знаний о природе были сочинения Аристотеля и греческого астронома Птолемея.

В 1543 году польский ученый Николай Коперник разработал новую систему мира. Он изложил ее в книге «Об обращении небесных сфер».

1610 год. Галилео Галилей изобрел зрительную трубу, позволившую раздвинуть «стены» мира.

Тихо Браге
(1546 – 1601)
Его работы по разработке астрономических инструментов и измерений местоположений звезд стали основой для будущих открытий. Оставил все свои данные наблюдений на Иоганна Кеплера, его ученика и ассистента в течение ряда последних лет.

Иоганн Кеплер
(1571—1630)
Используя идею Коперника о гелиоцентрической системе и результаты наблюдений астронома Тихо Браге, Кеплер установил законы движения планет вокруг Солнца. Но он не сумел объяснить динамику движения.

Исаак Ньютон (1643-1727)
1687 год – публикация книги «Математические принципы натуральной философии»

1).Гравитационные силы
1667 г. И. Ньютон
Астрономические Тела, обладающие массой,
наблюдения, опыты. притягиваются друг к другу
силами, которые называют
гравитационными.

Fгр.~m1
Fгр.~m1*m2 Fгр.~ 1/r²
Fгр.~m2
________________________________________________________ ________________________________________________________________________
чем больше m тел, тем больше гравитационная сила
чем больше расстояние между телами
( r ), тем гравитационная сила меньше

2). Закон всемирного тяготения.
Все материальные точки притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс, и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними. Силы лежат на одной прямой, соединяющей центры масс этих тел, и направлены навстречу друг другу.

Закон всемирного тяготения можно применять, если:
тела являются материальными точками
тела являются однородными шарами или обладают симметричным распределением массы относительно центра тяжести
для шара большого радиуса, взаимодействующего с телами, размеры которых значительно меньше размеров шара.

гравитационная постоянная численно равна силе, с которой притягиваются две материальные точки массой по 1 кг. на расстоянии 1 м.
Физический смысл
G=6,67*10-11 Н*м2/кг2
Генри Кавендиш 1797

Созданная Ньютоном теория тяготения одерживала одну блистательную победу за другой. Она с высокой степенью точности объяснила особенности планетных орбит, найденные Кеплером. Ей удалось измерить массы планет, раскрыть загадки движения комет, тайны приливов.

Теория тяготения Ньютона предсказала появление кометы Галлея в заданный теорией срок.

С ее помощью были открыты новые планеты Солнечной системы: Нептун и Плутон.

Теоретически предсказано и установлено, что «тайна» движения Сириуса связана с тем, что это не простая, а двойная звезда.

3). Сила тяжести
__________________________________________________________________________________________
это гравитационная сила,
с которой Земля притягивает к себе тела.
_ _
Fтяж.=mg [H]
Fгр.= G(m1*m2/r²)
Fтяж.=G(M3*m/(R3+h)²)

4). Ускорение свободного падения
________________________
ускорение, с которым движется любое тело в поле тяготения Земли, если на него действует только Fтяж.
Fтяж.=G(M3*m/(R3+h)²)
|| g=G(M3/(R3+h)²)
Fтяж.=mg

5). Для любой планеты (космического тела)

Искусственные спутники Земли.

Движение – свободное падение (на тело действует только сила тяжести)
Тело движется по окружности: ац=g=V²/R

Максимальная скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно могло двигаться вокруг Земли по круговой орбите (искусственный спутник) I космическая скорость
___________________________________________________________________________________________________________________
Наименьшая скорость тела, при которой оно преодолевает притяжение Земли и становится спутником Солнца (орбита – парабола) II космическая скорость
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Скорость тела, при которой тело преодолевает притяжение Солнца и покидает Солнечную систему III космическая скорость

Как ни точна теория, она не в состоянии дать ответ на роковой вопрос: каково же происхождение силы тяготения, какова её природа? Сам автор Исаак Ньютон признавал свое бессилие, говоря: «Причину свойств силы тяготения я не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю».

То, что не удалось Ньютону, сделал другой великий ученый – Альберт Эйнштейн.

Однажды на вопрос репортера о том, в чем же, в самой краткой форме, суть общей теории относительности, Эйнштейн ответил: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы. Теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы также пространство и время». Пространство в поле тяготения, как говорил Эйнштейн, «искривлено» - именно это искривление и есть проявление тяготения, и есть само тяготение.