La legge del mondo: fisica

La legge della percezione universale fu scoperta da Newton nel 1687 mentre studiava il moto di un satellite della Luna attorno alla Terra. Il fisico inglese ha chiaramente formulato un postulato che caratterizza le forze di attrazione. Inoltre, analizzando le leggi di Keplero, Newton ha calcolato che le forze di attrazione devono esistere non solo sul nostro pianeta, ma anche nello spazio.

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La legge del mondo non nasce spontaneamente. Sin dai tempi antichi, le persone hanno studiato il cielo, principalmente per la compilazione di calendari agricoli, il calcolo di date importanti, festività religiose. Le osservazioni hanno indicato che al centro del "mondo" c'è il Sole (Sole), attorno al quale i corpi celesti ruotano in orbite. Successivamente, i dogmi della chiesa non permisero che ciò fosse considerato e la gente perse la conoscenza accumulata in migliaia di anni.

Nel 16 ° secolo, prima dell'invenzione dei telescopi, apparve una galassia di astronomi che guardò il cielo in modo scientifico, gettando via i divieti della chiesa. T. Brahe, per molti anni a guardare il cosmo, sistematicamente sistematizzato i movimenti dei pianeti. Questi dati estremamente accurati mi hanno aiutato. In seguito Kepler ha scoperto tre delle sue leggi.

Al momento della scoperta (1667) di Isaac Newton della legge dell'astronomia, fu finalmente stabilito il sistema eliocentrico del mondo di N. Copernico. Secondo questo, ciascuno dei pianeti del sistema ruota intorno al luminare in orbite, che, con un'approssimazione sufficiente per molti calcoli, possono essere considerate circolari. All'inizio del XVII secolo. I. Keplero, analizzando le opere di T. Brahe, stabilì le leggi cinematiche che caratterizzano i moti dei pianeti. La scoperta divenne la base per chiarire le dinamiche del movimento dei pianeti, cioè le forze che determinano precisamente questo tipo di movimento.

Descrizione dell'interazione

A differenza delle interazioni deboli e forti a breve periodo, la gravità e i campi elettromagnetici hanno proprietà a lungo raggio: la loro influenza si manifesta a distanze gigantesche. Due forze agiscono su fenomeni meccanici nel macrocosmo: elettromagnetici e gravitazionali. L'impatto dei pianeti sui satelliti, il volo di un oggetto abbandonato o trascurato, il nuoto di un corpo in un liquido - le forze gravitazionali agiscono in ciascuno di questi fenomeni. Questi oggetti sono attratti dal pianeta, da esso, da qui il nome "la legge del mondo".

È provato che tra i corpi fisici agisce indubbiamente la forza dell'attrazione reciproca. Tali fenomeni come la caduta di oggetti sulla Terra, la rotazione della Luna, i pianeti attorno al Sole, che si verificano sotto l'azione delle forze di attrazione universale, sono chiamati gravitazionali.

La legge del mondo: formula

In tutto il mondo formulati come segue: qualsiasi due oggetti materiali si attraggono l'un l'altro con una certa forza. L'entità di questa forza è direttamente proporzionale al prodotto delle masse di questi oggetti e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro:

Nella formula, m1 e m2 sono le masse degli oggetti materiali studiati; r è la distanza determinata tra centri di massa oggetti di insediamento; G è una quantità gravitazionale costante, che esprime la forza con cui si realizza l'attrazione reciproca di due oggetti del peso di 1 kg ciascuno, posizionati tra loro a una distanza di 1 m.

Costante gravitazionale determinato sperimentalmente. Lo scienziato britannico Henry Cavendish è riuscito a eseguire i calcoli con l'aiuto di uno speciale dinamometro: pesi torsionali. Si è scoperto che il valore G = (6.673 ± 0.003) · 10 ^-11 N · m ² · kg ^{- 2} nel MCE (Sistema internazionale di unità).

Sfumature di calcoli

La legge di Isaac Newton appartiene alla cosiddetta meccanica classica (fisica tradizionale) e non riflette sempre accuratamente le interazioni a livello micro (nella "nuova" fisica). Pertanto, la legge del Newton universale è stata applicata solo per i punti materiali (oggetti). La forza di attrazione che si verifica tra due oggetti può essere determinata dalla formula presentata sopra nei seguenti casi:

• Se entrambi i corpi sono oggetti omogenei, allora r è la distanza nota tra i centri degli oggetti; m1, m2 - masse di oggetti.
• Uno dei corpi è un punto materiale (oggetto), e il secondo è una palla omogenea, quindi m1 è la massa di un punto, m2 è una palla, r è la distanza nota tra i centri di massa.

Il campo di

Le due forze di interazione che agiscono su ciascuno degli oggetti interagenti sono le stesse in grandezza, mentre opposte in direzione, in piena conformità con la legge di Newton (la legge dell'interazione di 2 punti materiali). Le forze sono dirette lungo una linea retta che collega entrambi i punti materiali - sono chiamati centrali. L'interazione gravitazionale tra questi oggetti viene effettuata da un campo di aggressione. In ogni punto del campo gravitazionale, l'oggetto posto in esso è influenzato dalla gravità, che è proporzionale alla massa di questo oggetto. La gravità non dipende dall'ambiente in cui si trova l'oggetto in studio (corpo, punto).

Il campo ha una proprietà specifica - durante il trasferimento di un oggetto di una certa massa (m) tra vari punti del campo di gravità, l'effetto della gravità non dipenderà dalla traiettoria dell'oggetto, ma dipenderà unicamente dalla posizione nel campo gravitazionale del punto iniziale e finale di movimento dell'oggetto. Le forze che possedevano proprietà simili erano chiamate conservatrici e il campo con l'azione di tali forze era potenziale.

Gravità su scala cosmica

Isaac Newton ha dimostrato che la legge dell'ampiezza del mondo, la cui definizione è stata data alla meccanica classica, è rilevante anche nei calcoli astronomici. Una caratteristica integrale della legge di gravità è il concetto di gravità: la forza con cui l'oggetto è attratto dal campo dell'aggressività. Questa definizione è rilevante per qualsiasi oggetto spaziale.

In genere, la gravità (Ft) viene calcolata utilizzando una formula semplice: Ft = mg, ovvero la massa di un oggetto (m) elevata sopra la superficie della Terra viene moltiplicata per il coefficiente di accelerazione gravitazionale (g). Sulla superficie terrestre, il coefficiente g è noto, se arrotondato, è pari a 9,8 m / s². Ma i calcoli diventano inaccurati se l'oggetto si trova ad una distanza considerevole dal piano della Terra. In questa situazione, il coefficiente g non è noto in anticipo, e qui la fisica newtoniana viene in soccorso. La legge dell'ampiezza del mondo rende possibile calcolare la gravità anche per oggetti distanti (ad esempio, la Luna, i satelliti, i meteoriti, ecc.), Se si conosce la distanza tra il corpo e la Terra.

Esempio di calcolo

Posizionalo all'altezza h sopra la Terra, il cui raggio è Rc, e la massa è Mc, un oggetto di massa m. Tra l'oggetto e la Terra agisce la stessa forza dell'ampiezza del mondo:

In questo caso, Ft è chiamato la forza di gravità - la forza di attrazione dell'oggetto studiato dalla Terra (più precisamente, la componente di questa forza). Questa forza conferisce all'oggetto un'accelerazione di caduta libera. Può essere calcolato come segue: Ft = G · (Mc · m / r²), dove r = Rc + h è la distanza dall'oggetto al centro della Terra, G è la costante gravitazionale.

Se studiamo la formula, diventa ovvio che più è alto l'oggetto di studio sopra il piano del pianeta, tanto meno la forza di gravità. Cioè, il campo gravitazionale del pianeta aumenta quando ci si avvicina al suo centro.

Caratteristiche di impatto

A causa della rotazione giornaliera della Terra o di un altro pianeta attorno all'asse, la forza di gravità e la forza di gravità dello stesso oggetto differiscono nel modulo e nella direzione. La forza di attrazione (forza gravitazionale) è sempre diretta lungo il raggio verso il centro della Terra, la forza di gravità Ft - lungo il filo a piombo fino al centro della Terra.

La forza di attrazione dipende dai valori della latitudine geografica. La ragione di questa dipendenza è che un corpo arbitrario, che è a riposo rispetto alla Terra, partecipa alla sua rotazione quotidiana, quindi quando si muove attorno all'asse in un cerchio, il corpo è influenzato da una forza attrattiva e una forza di reazione dirette ad un certo angolo. Il risultato di queste forze e dà il corpo accelerazione centripeta.

Cosa determina la forza di gravità

La legge del mondo agisce diversamente, a seconda della regione. Poiché la forza di attrazione dipende dai valori di latitudine in una determinata posizione, l'accelerazione della caduta libera è similmente caratterizzata da valori diversi in luoghi diversi. Il valore massimo è la gravità e, di conseguenza, accelerazione gravitazionale hanno ai poli della Terra - la forza di gravità in questi punti è uguale alla forza di attrazione. I valori minimi saranno all'equatore.

Il globo è leggermente appiattito, il suo raggio polare è inferiore al raggio equatoriale di circa 21,5 km. Tuttavia, questa dipendenza è meno significativa rispetto alla rotazione giornaliera della Terra. I calcoli mostrano che, a causa dell'appiattimento della Terra all'equatore, l'accelerazione della caduta libera è leggermente inferiore al suo valore al polo dello 0,18% e della rotazione giornaliera dello 0,34%.

Tuttavia, nello stesso punto della Terra, l'angolo tra i vettori di direzione è piccolo, quindi la differenza tra la forza di gravità e la gravità è insignificante e può essere trascurata nei calcoli. Cioè, possiamo supporre che i moduli di queste forze siano gli stessi - l'accelerazione della caduta libera vicino alla superficie della Terra è la stessa ovunque ed è di circa 9,8 m / s².

conclusione

Isaac Newton era uno scienziato che ha commesso rivoluzione scientifica completamente ricostruito i principi di dinamica e sulla base di essi creato un quadro scientifico del mondo. La sua scoperta ha influenzato lo sviluppo della scienza, la creazione di materiale e la cultura spirituale. Il destino di Newton è stato la sfida di rivedere i risultati delle idee sul mondo. Nel XVII secolo. Gli scienziati hanno completato il lavoro grandioso di costruire le basi di una nuova scienza - fisica.