Закон всемирного тяготения

Физика – естественная наука, включающая в себя большое количество законов. Каждый из них достоин внимания и изучения в самых разных кругах, начиная с учебных заведений и заканчивая кругами учёных, посвятивших себя физике. Все они дают возможность составить цельное представление об устройстве окружающего мира на Земле и за её пределами. Без явлений, которые объясняют данные идеи, жизнь во Вселенной не представлялась бы возможной. Одним из основных является закон всемирного тяготения, о котором сегодня пойдёт речь. Объясним простыми словами что такое притяжение и гравитация и зачем знать третий закон Ньютона.

Что такое закон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения – физический закон, утверждающий, что два абстрактных тела притягиваются друг к другу с силой, являющейся прямо пропорциональной по отношению к массе каждого и обратно пропорциональной по отношению к расстоянию между ними, возведённому в квадрат. Другое название явления — закон притяжения. Это обозначает, что притяжение одного тела к другому зависит от веса последних и расстояния, разделяющего их в квадрате. Сила взаимного притяжения описанных объектов направлена вдоль прямой линии, соединяющей их центры. Данный закон объясняет причину равновесия, или же неравновесия определённых физических тел (космических, природных, искусственных и т. д.). Если тело остаётся в состоянии покоя или же, напротив, отталкивается, это объясняется ничем иным, как всемирным притяжением.

Кто открыл закон всемирного тяготения

Первооткрывателем закона является английский физик, астроном, математик и механик Исаак Ньютон. Точная дата открытия закона неизвестна, однако принято считать, что это произошло около 1666 года, 17-е столетие. Согласно популярной легенде, Исаак прогуливался по саду в семейном поместье, посмотрел наверх и заметил луну. В ту же секунду с яблоневого дерева, рядом с которым находился учёный, оторвалось одно яблоко и приземлилось перед ним. На данный момент Ньютон занимался вопросами законов движения и поэтому заинтересовался произошедшим. В ходе размышлений он установил, что плод приземлился не иначе как под воздействием земной гравитации. Также физик понимал, что Луна является спутником планеты Земля, и из этого следует, что её контролирует определённая сила, не позволяющая планете сорваться со своей орбиты и улететь в чёрную дыру. Исаак Ньютон пришёл к выводу, что падение яблока и устойчивость Луны, возможно, объясняет одно и то же явление. Но на самом деле, до Ньютона данная идея была высказана такими учёными умами, как итальянский учёный Галилео Галилей, древнегреческий учёный Эпикур и т. д. Поэтому история известного физика не является единственной и первой причиной возникновения теории о всемирном тяготении. Описанное событие из жизни Ньютона опровергается некоторыми источниками, поэтому невозможно однозначно полагать, является ли оно правдой, или же вымыслом. Данный закон был впервые опубликован позднее, в 1687 году в научных трудах И. Ньютона под названием «Начала».

Что такое гравитация

Гравитация – это сила притяжения двух абстрактных физических тел друг к другу. Например, притяжения Луны к Земле, либо же Земли к Солнцу и т. д. Именно данную силу считают одной из четырёх фундаментальных сил, существующих во Вселенной. Гравитационное притяжение имеет большое значение для структуры Вселенной. Данное явление является связующим звеном между плотностью Вселенной и скоростью е расширения, а также объясняет устойчивость различных астрономических субъектов. Гравитация влияет на существование планет, галактик и других объектов, изучаемых астрономией и физикой. Выявлено, что величина расстояния напрямую влияет на гравитацию, и чем оно меньше, тем сильнее притяжение. Существует также мнение, что гравитация влияет на пространство и время, формируя собственные поля. В настоящий момент изучена только часть функций гравитации; данная тема в некоторых моментах остаётся тайной для учёных.

Что такое гравитационная постоянная

Гравитационная постоянная (постоянная Ньютона) – физическая величина, определяющая силу гравитационного взаимодействия тел. Данный коэффициент равен модулю силы притяжения одного абстрактного тела, действующей на второе тело единичной массы при условии единичного расстояния между последними. Формула определения данной величины обширно используется в области применения физики и астрономии; к примеру, помогает определить гравитационное взаимодействие двух космических объектов для прогнозирования их последующих действий по отношению друг к другу. Занимательно, что в творениях И. Ньютона, являющегося автором закона о всемирном тяготении, данное понятие отсутствовало, как таковое. Определение постоянной было введено в употребление в конце 18-го века.

Что такое сила тяжести

Сила тяжести – сила, воздействующая на абстрактное тело вблизи астрономического объекта (планеты, кометы и т. д.). Её составляющими являются сила гравитационного притяжения данного объекта центробежной инерционной силы, вызванной его вращением вокруг своей оси. Данная сила, как правило, направлена к центру объекта, при этом каждое физическое тело имеет собственный центр тяжести, на который она воздействует. Своё начало сила тяжести берёт из всемирного тяготения, которое объясняет притяжение физических тел друг к другу. Несмотря на это, первые упоминания о силе тяжести произошли ранее, чем Исаак Ньютон открыл вышеописанный закон: древнегреческий учёный Аристотель разбирал движение различных стихий неизвестной силой; его соотечественник Архимед интересовался причиной тяжести объектов; итальянец Галилей изучал падение тел; француз же Рене Декарт, в свою очередь, разбирал зависимость воздействия силы тяжести от расстояния, разделяющего объект и центр Земли. Данные работы учёных умов стали пищей для размышления Ньютона, после чего был открыт один из главных законов физики.

Что такое ускорение свободного падения

Ускорение свободного падения – ускорение движения абстрактного физического тела, получаемое им от силы тяжести при условии отсутствия какого-либо взаимодействия с другими физическими телами. Данная величина равна приблизительно 9,8 м/с ². Данное ускорение является неизменной величиной и имеет большое значение при многих расчётах, связанных с перемещением физических объектов под воздействием гравитации; к примеру, падение листа с ветки дерева. На планете Земля ускорение свободного падения достигает своего максимума на полюсах Северного и Южного полушарий (9,82 м/с ²). На земном экваторе же ускорение приблизительно равняется 9,78 м/с ². Данная величина, в отличие от предыдущих, не зависит от физического веса исследуемых тел.

Третий закон Ньютона

Всего на счету Исаака Ньютона три физических закона. Третий из них описывает вопрос взаимного воздействия одного абстрактного тела на другое, воздействующее на него. Его формулировка заключается в следующем: два тела находятся в равном взаимодействии; их контакт происходит с определённой прилагаемой силой, каждая из которых направлена по отношению к противоположной, однако равняется с ней по модулю. Из данного закона берёт начало известная во многих кругах и поколениях формулировка «Любое действие имеет противодействие». Иными словами, силы возникают исключительно обоюдно, при этом каждая воздействующая на абстрактное тело сила берёт корни в определённом источнике в виде иного тела. Подобно первому, третий закон отвечает за основы динамики. Примером действия данного закона может служить ходьба человека по Земле. При хождении человек совершает шаги, во время которых оказывает воздействие на поверхность Земли, при этом он получает ответное воздействие, которое заключается в толчке ноги от земной поверхности, что является обратной силой Земли.

FAQ

Совпадает ли известный нам Закон всемирного тяготения с формулировкой, предоставленной Исааком Ньютоном в 17-м веке?

Да, идея Ньютона о всемирном притяжении дошла до последних поколений с точностью и имеет тот же смысл.

Почему Закон всемирного тяготения также известен как «Универсальный закон»?

Описанный закон называют универсальным, потому что данный механизм имеет физическое воздействие на все объекты во Вселенной, независимо от их природы, массы, составляющих частей, предназначения и т. д. На планете Земля и за её пределами не существует объектов, которые бы могли противостоять силе притяжения.

Является ли гравитация равномерной по всей поверхности планеты Земля?

Нет, величина гравитации варьируется в разных частях Земли. Причиной этому служит земная поверхность, которая повсеместно отличается от других частей территории. Её масса так же по-разному распределена, а потому значение гравитации отличается и практически не повторяется на отрезках площади Земли. Данное явление более заметно в регионах с большой подземной массой.

Как переводится слово «Гравитация»?

Понятие «Гравитация» имеет латинское происхождение и в дословном переводе обозначает ничто иное, как «Тяжесть».

Одинакова ли сила тяжести на всех планетах Солнечной Системы?

Нет, сила тяжести на планетах галактики Солнечная Система рознится, и для каждой из планет имеет особенное значение. К примеру, на планете Марс данная величина имеет меньшее значение, чем на нашей планете Земля и составляет примерно 38 процентов от земной. Это значит, что масса отдельного организма на данной планете будет ощущаться в разы меньше, и при условии равенства территорий поверхностей планет Марс мог бы вместить куда большее количество жителей, чем некоторые другие планеты.

Правда ли, что на Луне предметы падают вниз медленнее, чем на Земле из-за более слабой гравитации в сравнении с нашей планетой?

Нет, гравитация не является причиной данной скорости падения объектов на описанной планете. Данное явление имеет место быть благодаря отсутствию на Луне воздуха, - а значит, и его сопротивления физическим телам.

Способны ли жители Земли освоить жизнь на планетах, сила тяжести которых больше в сравнении с Землёй?

Представители человеческой расы не могли бы поселиться на космических объектах, сила тяжести которых в три и более раз превышает силу тяжести Земли, так как организм типичного человека будет подвержен сверхсильному давлению, из-за которого будут нарушены многие из функций его организма (возможно, все), вследствие чего процесс жизнедеятельности остановится. На планетах с меньшей величиной силы тяжести земляне не будут испытывать подобных проблем, так как давление будет гораздо меньше, чем на Земле.

Почему человеческое тело быстрее вырастает при нахождении в космосе?

В космическом пространстве тело увеличивается в росте благодаря отсутствию планетарной гравитации. Предположительно, если бы на Марсе и других планетах, на которых нет давления силы тяжести на объекты существовала жизнь, то представители данных рас превосходили бы человека в росте.

Динамические законы Ньютона разбирают вопросы земного притяжения, взаимодействия объектов и взаимосвязаны друг с другом. Все они играют большую роль в освоении человеком окружающего мира и обосновании некоторых природных явлений. Закон всемирного тяготения заключается в пропорциональности взаимного притяжения тел и их массы, а также расстояния между ними; закон действия и противодействия говорит о равенстве сил воздействия одного объекта на другой и наоборот. Данные законы являются большим вкладом в физику и астрономию, однако на данный момент до конца не изучены.