Притягивает Земля, притягивает Солнце, Луна, планеты, звезды – гигантские небесные тела. А притягивают ли небольшие окружающие нас предметы? Вот стоят на улице рядом два грузовика – действует ли притяжение между ними? В вашей комнате стоят шкафы, столы, стулья – притягивают ли они друг друга? Притягивают ли еще меньшие предметы – книги, посуда, расставленная на столе? Наконец, притягиваем ли мы сами?
Да, все эти предметы притягивают , хотя мы обычно и не замечаем этого. Закон тяготения – всеобщий закон природы. Почему притяжение небольших тел незаметно? Прежде всего потому, что оно очень мало. Ведь сила притяжения зависит от массы тел. Масса Земли огромна – тысячи миллиардов миллиардов тонн. Сколь ничтожна в сравнении с этим масса, а значит, и сила притяжения окружающих нас предметов! Большое значение имеет и расстояние. Чтобы действие притяжения небольших предметов было заметным, расстояние между нашими шкафами или тарелками для этого слишком велико.
Вот некоторые примеры силы притяжения в мире небольших тел.
Даже два корабля с массой по 25 000 т, стоящие на рейде на расстоянии 100 м один от другого, притягивают друг друга с силой 400 г. Между двумя 50-тонными вагонами на таком же расстоянии сила притяжения равна 0,0016 г. Для предметов меньшей массы надо рассматривать притяжение на меньшем расстоянии. Между двумя тяжелыми металлическими шарами по 1 т на расстоянии 1 м между их центрами сила притяжения равна 6 2/3 тысячным долям грамма. А два человека среднего веса на таком же расстоянии в 1 м притягивают один другого с силой всего лишь в стотысячные доли грамма. Такая «сила» не разорвет и тонкой паутины. Но притягивают друг друга и два яблока по 100 г каждое, однако даже на расстоянии 10 см сила притяжения между ними равна всего одно 250-миллионной доле грамма.
Как ни малы эти силы притяжения между окружающими нас небольшими предметами, они все-таки должны были бы как-то себя проявлять. Как и всякие силы, они, казалось бы, могли приводить предметы в движение и вызывать их приближение друг к другу – пусть очень медленное. Наша мебель и другие предметы в комнате должны были бы медленно сблизиться и сгрудиться где-нибудь в одном месте. Так же должна бы сблизиться и посуда, расставленная на столе…
Почему же этого не происходит? Оказывается, препятствует трение. Между ножками мебели и полом, между посудой и скатертью действуют силы трения, тормозящие движение. При этом сила трения гораздо больше, чем сила притяжения между небольшими предметами. Мы видели, что два человека на расстоянии 1 м притягивают друг друга с силой в стотысячные доли грамма. А чтобы преодолеть трение между подошвами их ног и полом, нужна сила не меньше 20 кг, то есть примерно в миллиард раз большая!
Вот если бы не было трения, если бы оно почему-либо исчезло, картина стала бы совершенно иной. Мы не могли бы ходить, так как ниши ноги скользили бы по полу и не могли бы отталкиваться от него. Остановился бы и транспорт. Выпали бы гвозди, вывернулись винты, распались ткани, упала бы с наших плеч и расшилась одежда, так как все держится силой трения.
В этом воображаемом мире без трения заметно проявилось бы притяжение между небольшими предметами. Оно вызвало бы их приближение друг к другу. Мы с удивлением заметили бы, как наши кровати, столы и стулья начали бы медленно скользить друг к другу и в конце концов сгрудились бы в общей куче.
Правда, предметы ползли бы друг к другу очень медленно, так как в движение приводила бы их ничтожно малая сила притяжения.
Однако постепенно скорость увеличивалась бы. Так, два человека, стоящие друг от друга на расстоянии 2 м, в течение первого часа сблизились бы всего на 3 см. Но в течение второго часа – уже на 9 см, а в течение третьего, на 15 см. И только через пять часов они вплотную соприкоснулись бы друг с другом. Скорость сближения нарастала бы с каждой секундой и при неизменной силе. Но в данном случае с уменьшением расстояния увеличивалась бы сила притяжения. А от этого сближение происходило бы быстрее.
Заметьте, что сила трения между предметами и их опорой зависит от их веса – значит, от силы притяжения Земли .
Выходит, что близость Земли и ее огромное притяжение вызывают то большое трение, которое мешает действию притяжения между небольшими телами. А поэтому вдали от Земли и других больших космических тел – где-нибудь в межзвездном пространстве – притяжение между небольшими предметами (на малых расстояниях) проявилось бы заметнее и вызвало бы у них медленное движение друг к другу
Тяготение , или гравитация , - это свойство, которым обладают все тела и предметы, потому что тяготение - это неотъемлемое свойство материи (). Суть явления гравитации состоит в том, что все тела притягивают к себе другие тела. Например, Земля притягивает к себе все, что на ней находится и именно поэтому любой предмет, не имеющий опоры, падает на Землю. Именно благодаря силе земного притяжения мы можем ходить по Земле, а не улетаем в космос. Если бы не было земного притяжения, то вся вода выплеснулась бы из Мирового океана, а воздух улетел бы в космическое пространство.
Земля притягивает к себе и Луну, которая иначе давно улетела бы прочь.
Почему же тогда Луна не падает на Землю? А она и упала бы, если бы стояла на месте! Луна не падает на Землю потому, что постоянно движется - вращается вокруг Земли.
Почему мы не замечаем силу всемирного тяготения в повседневности, если все тела притягивают друг друга? А дело в том, что гравитация - это очень слабое взаимодействие. Она зависит от двух факторов: массы предметов и расстояния между ними. Чем меньше масса предмета, тем слабее его сила тяготения. Поэтому для тел с небольшой массой она просто незаметна. Даже притяжение такого крупного объекта, как гора Эверест, составляет всего 0,001% от земного притяжения. Взаимное притяжение двух людей среднего веса при расстоянии между ними в 1 метр не превышает 0,03 миллиграмма.
Вот когда речь идет о планетах и звездах, сила их тяготения уже очень велика, ведь они в миллионы и миллиарды раз больше, чем мы сами и то, что нас окружает. Именно поэтому пуговица, оторвавшаяся от пальто, притягивается не к человеку, а падает на землю, хотя он находится ближе к пуговице, чем земля - ведь масса Земли несравнимо больше, чем масса человека.
Зависимость силы тяготения от расстояния проявляется в том, что чем дальше предметы друг от друга, тем слабее они притягиваются друг к другу.
Закон всемирного тяготения открыл Исаак Ньютон, английский физик, математик и астроном. Он первым догадался, а потом доказал, что причина, вызывающая падение камня на Землю, движение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, одна и та же - это сила тяготения, действующая между любыми телами Вселенной.
Ньютон рассказывал, что к открытию закона всемирного тяготения его подтолкнуло наблюдение яблока, которое упало с ветки, когда он гулял по саду. А в это самое время он работал над законами движения, и уже знал, что яблоко упало под воздействием притяжения Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, а значит, на нее воздействует какая-то сила, которая удерживает ее от того, чтобы она сорвалась с орбиты и улетела в открытый космос. Тут ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет и яблоко падать на землю, и Луну оставаться на околоземной орбите.
Значение этого открытия для человечества огромно. С помощью этого закона астрономы с большой точностью определяют положение небесных тел на небосводе на многие десятки лет вперед и вычисляются их траектории. Закон всемирного тяготения применяется в расчетах движения искусственных спутников Земли и межпланетных автоматических аппаратов. При помощи закона всемирного тяготения можно вычислить массу планет и их спутников. Закон всемирного тяготения объясняет такие явления, как приливы и отливы .
Но самым ярким примером роли этого закона для науки является история открытия планеты Нептун. В 1781 г. английский астроном Вильям Гершель открыл планету Уран. Была вычислена ее орбита и составлена таблица положений этой планеты на много лет вперед. Однако проверка этой таблицы показала, что Уран движется не совсем так, как было рассчитано. Ученые предположили, что отклонение в движении Урана вызвано притяжением неизвестной планеты, находящейся от Солнца еще дальше, чем Уран. Зная отклонения от расчитанной траектории, англичанин Адамс и француз Леверрье, пользуясь законом всемирного тяготения, вычислили положение этой планеты на небе. Адамс раньше закончил вычисления, но наблюдатели, которым он сообщил свои результаты, не торопились с проверкой. А тем временем Леверрье, закончив вычисления, указал немецкому астроному Галле место, где надо искать неизвестную планету. В первый же вечер, 28 сентября 1846 г., Галле, направив телескоп на указанное место, обнаружил новую планету! Ее назвали Нептуном. Это была первая планета, которую открыли не в ходе наблюдений за небом, а в результате математических вычислений (как говорят, "на кончике пера"). Таким же образом в 1930 году был открыт Плутон.
Гравитация, она же притяжение или тяготение, - это универсальное свойство материи, которым обладают все предметы и тела во Вселенной. Суть гравитации залучается в том, что все материальные тела притягивают к себе все другие тела, находящиеся вокруг.
Земное притяжение
Если гравитация - это общее понятие и качество, которым обладают все предметы во Вселенной, то земное притяжение - это частный случай этого всеобъемлющего явления. Земля притягивает к себе все материальные объекты, находящиеся на ней. Благодаря этому люди и животные могут спокойно перемещаться по земле, реки, моря и океаны - оставаться в пределах своих берегов, а воздух - не летать по бескрайним просторам Космоса, а образовывать атмосферу нашей планеты.
Возникает справедливый вопрос: если все предметы обладают гравитацией, почему Земля притягивает к себе людей и животных, а не наоборот? Во-первых, мы тоже притягиваем к себе Землю, просто, по сравнению с ее силой притяжения наша гравитация ничтожно мала. Во-вторых, сила гравитации прямо пропорционально зависит от массы тела: чем меньше масса тела, тем ниже его гравитационные силы.
Второй показатель, от которого зависит сила притяжения - это расстояние между предметами: чем больше расстояние, тем меньше действие гравитации. В том числе благодаря этому, планеты движутся на своих орбитах, а не падают друг на друга.
Примечательно, что своей сферической формой Земля, Луна, Солнце и другие планеты обязаны именно силе тяготения. Она действует в направлении центра, подтягивая к нему вещество, составляющее «тело» планеты.
Гравитационное поле Земли
Гравитационное поле Земли - это силовое энергетическое поле, которое образуется вокруг нашей планеты благодаря действию двух сил:
- гравитации;
- центробежной силе, которая своим появление обязана вращению Земли вокруг своей оси (суточное вращение).
Поскольку и гравитация, и центробежная сила действуют постоянно, то и гравитационное поле является постоянным явлением.
Незначительное воздействие на поле оказывают силы тяготения Солнца, Луны и некоторых других небесных тел, а также атмосферных масс Земли.
Закон всемирного тяготения и сэр Исаак Ньютон
Английский физик, сэр Исаак Ньютон, согласно известной легенде, однажды гуляя по саду днем, увидел на небе Луну. В это же время с ветки упало яблоко. Ньютон тогда занимался изучением закона движения и знал, что яблоко падает под воздействием гравитационного поля, а Луна вращается по орбите вокруг Земли.
И тут в голову гениальному ученому, озаренную инсайтом, пришла мысль, что, возможно, яблоко падает на землю, подчиняясь той же силе, благодаря которой Луна находится на своей орбите, а не носится беспорядочно по всей галактике. Так был открыт закон всемирного тяготения, он же Третий закон Ньютона.
На языке математических формул этот закон выглядит так:
F = GMm/D 2 ,
где F - сила взаимного тяготения между двумя телами;
M - масса первого тела;
m - масса второго тела;
D 2 - расстояние между двумя телами;
G - гравитационная постоянная, равная 6,67х10 -11 .
Почему все предметы падают вниз, когда они теряют точку опоры, а человек, подпрыгнувший вверх, снова оказывается на земле? Ответ на этот вопрос лежит в плоскости и объясняется гравитацией (в переводе с латинского - «тяжёлый», «весомый») или, другими словами, земным притяжением, неотъемлемым свойством материи. Сущность этого явления заключается в том, что все тела друг к другу притягиваются. К примеру, Земля своей силой тяготения удерживает на себе абсолютно всё: деревья, дома, людей, воду и т.д. Благодаря гравитации мы ходим, а не улетаем в пространство Вселенной.
Что же представляет собой сила земного притяжения, если её нельзя ни увидеть, ни почувствовать? Дело в том, что она являет собой очень тонкое взаимодействие, зависящее от расстояния между объектами, а также от их массы. Если масса объекта маленькая, то и сила его тяжести, соответственно, будет слабая. Поэтому, говоря о небольших предметах, можно сказать, что она и вовсе отсутствует. Даже у таких крупных тел, как горы, притяжение составляет всего лишь 0,001% по сравнению с земным.
Однако если рассматривать звезды и планеты, то сила тяготения становится ощутимой, потому что их размеры и вес во много раз превышают то, что окружает нас. И причина того, почему все предметы падают вниз, объясняется тем, что масса нашей Земли значительно больше, чем у человека или же у какого-либо другого объекта. В
силу этого упавший лист окажется именно на полу, а не притянется к какому-то рядом стоящему телу. Хотя тяготение и зависит от расстояния (чем ближе предметы расположены друг к другу, тем сильнее их взаимное притяжение), тем не менее масса планеты оказывает более существенное воздействие на гравитацию.
Теперь может возникнуть вопрос: почему все предметы падают вниз, а Луна - нет? Объясняется этот феномен тем, что из-за постоянного движения вокруг Земли она под действием силы тяготения удерживается. Вот если бы Луна стояла, а не вращалась, то, как и любой другой предмет, она тоже бы упала в соответствии с физическими законами.
Принцип всемирной гравитации открыл английский ученый Ньютон. Он первый доказал его существование и влияние на все объекты Вселенной. Именно эта сила заставляет все планеты двигаться вокруг Солнца, человека - ходить по земле, а яблоко - падать вниз.
Закон земного притяжения (он же гласит: все тела направляются к центру Земли, получая при этом ускорение Это открытие оказало огромное влияние на развитие и на человечество в целом. Благодаря ему ученые могут определять с большой точностью массу а также положение космических тел, автоматических аппаратов и траекторию их движения в небе на несколько десятков лет вперёд. Этот закон объясняет, почему все предметы падают вниз, почему вода не выплёскивается в пространство, как происходят Кроме этого, он позволяет открывать новые Вселенные не только путем наблюдений, но и при помощи математических вычислений.
