Гравитация

Гравитация, или тяготение, - одна из фундаментальных сил Вселенной. В этой статье мы рассмотрим ее в трех частях:

Повседневный смысл: сила, которая заставляет предметы падать на землю
Законы Ньютона: как гравитация удерживает вместе Солнечную систему и большинство крупных астрономических объектов
Общая теория относительности Эйнштейна: роль гравитации во Вселенной

Некоторые физики считают, что гравитация вызывается гравитонами, но они все еще не уверены в этом.

Художественная концепция гравитационного зонда B на орбите Земли для измерения пространства-времени - четырехмерного описания Вселенной, включающего высоту, ширину, длину и время.

История гравитационной теории

Галилео

По словам одного из его учеников, Галилей провел знаменитый эксперимент по изучению гравитации, в ходе которого он сбрасывал шары с Пизанской башни. Позже он скатывал шары по наклонной плоскости. С помощью этих экспериментов Галилей показал, что гравитация ускоряет все объекты с одинаковой скоростью, независимо от веса.

Kepler

Иоганн Кеплер изучал движение планет. В 1609 и 1616 годах он опубликовал три закона, определяющие форму их орбит и скорость движения по этим орбитам, но не выяснил, почему они движутся именно так.

Ньютон

В 1687 году английский математик Исаак Ньютон написал книгу "Principia". В этой книге он писал об обратно-квадратичном законе тяготения. Ньютон, следуя идее, которая уже давно обсуждалась другими, сказал, что чем ближе два объекта находятся друг к другу, тем сильнее на них действует гравитация.

Законы Ньютона были использованы позже для предсказания существования планеты Нептун на основе изменений в орбите Урана, и снова для предсказания существования другой планеты, расположенной ближе к Солнцу, чем Меркурий. Когда это было сделано, выяснилось, что его теория не совсем верна. Эти ошибки в его теории были исправлены теорией общей относительности Альберта Эйнштейна. Теория Ньютона до сих пор широко используется для многих вещей, потому что она проще и достаточно точна для многих применений.

Динамическое равновесие

Почему Земля не падает на Солнце? Ответ прост, но очень важен. Он заключается в том, что Земля, движущаяся вокруг Солнца, находится в динамическом равновесии. Скорость движения Земли создает центробежную силу, которая уравновешивает силу гравитации между Солнцем и Землей. Почему Земля продолжает вращаться? Потому что нет силы, которая могла бы ее остановить.

Первый закон Ньютона: "Если тело находится в состоянии покоя, оно остается в покое, а если оно находится в движении, то движется с той же скоростью, пока на него не подействует внешняя сила".

Существует некая аналогия между центробежной силой и гравитационной силой, которая привела к "принципу эквивалентности" общей теории относительности.

Невесомость

В свободном падении движение объекта уравновешивает силу притяжения. Это относится и к орбите.

Закон всемирного тяготения Ньютона.

Вопросы и ответы

В: Что такое гравитация?

О: Гравитация, или тяготение, является одной из фундаментальных сил Вселенной. Она представляет собой притяжение, или тягу, между любыми двумя объектами с массой.

В: Как гравитация влияет на повседневную жизнь?

О: Гравитация влияет на повседневную жизнь тем, что заставляет предметы падать на землю из-за силы притяжения между двумя объектами с массой.

В: Каковы законы Ньютона относительно гравитации?

О: Законы Ньютона гласят, что гравитация удерживает вместе Солнечную систему и большинство крупных астрономических объектов.

В: Что такое общая теория относительности Эйнштейна?

О: Общая теория относительности Эйнштейна утверждает, что гравитация играет определенную роль во Вселенной, влияя на то, как пространство и время взаимодействуют друг с другом.

В: Есть ли доказательства того, что является причиной гравитации?

О: Некоторые физики считают, что гравитация может быть вызвана гравитонами, но это еще не подтверждено.

В: Как гравитация влияет на пространство и время?

О: Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация влияет на то, как пространство и время взаимодействуют друг с другом во Вселенной.