Гравитационные взаимодействия

Рефераты, курсовые, дипломные, контрольные (предпросмотр)

Тип: Реферат. Файл: Word (.doc) в архиве zip. Категория: Физика, астрономия
Адрес этого реферата http://referat-kursovaya.repetitor.info/?essayId=4502 или
Загрузить
В режиме предпросмотра не отображаются таблицы, графики и иллюстрации. Для получения полной версии нажмите кнопку «Загрузить». Рефераты, контрольные, дипломные, курсовые работы предоставляются в ознакомительных целях, не для плагиата.
Страница 1 из 3 [Всего 3 записей]1 2 3 »

Введение.

Все весомые тела взаимно испытывают тяготение, эта сила обуславливает движение планет вокруг солнца и спутников вокруг планет. Теория гравитации - теория созданная Ньютоном, стояла у колыбели современной науки. Другая теория гравитации, разработанная Эйнштейном , является величайшим достижением теоретической физики 20 века. В течении столе-тий развития человечества люди наблюдали явление взаимного притяжения тел и измеряли его величину; они пытались поста-вить это явление себе на службу, превзойти его влияние, и нако-нец, уже в самое последнее время рассчитывать его с чрезвычай-ной точностью во время первых шагов вглубь Вселенной.

Необозримая сложность окружающих нас тел обусловлена прежде всего такой многоступенчатой структурой, конечные элементы которой - элементарные частицы - обладают сравни-тельно небольшим числом видов взаимодействия. Но эти виды взаимодействия резко отличаются по своей силе. Частицы, об-разующие атомные ядра, связаны между собой самыми могучими из всех известных нам сил; для того чтобы отделить эти час-тицы друг от друга , необходимо затратить колоссальное коли-чество энергии. Электроны в атоме связаны с ядром электро-магнитными силами; достаточно сообщить им весьма скромную энергию ,( как правило достаточно энергии химической реакции ) как электроны уже отделяются от ядра. Если говорить об эле-ментарных частицах и атомах, то для них самым слабым взаи-модействием является гравитационное взаимодействие.

При сопоставлении с взаимодействием элементарных час-тиц гравитационные силы настолько слабы, что это трудно се-бе представить. Тем не менее они и только они полностью регу-лируют движение небесных тел. Это происходит потому, что тяготение сочетает в себе две особенности, из-за которых его действие усиливается, когда мы переходим к крупным телам. В отличии от атомного взаимодействия, силы гравитационного притяжения ощутимы и на больших удаленьях от созидающих их тел. Кроме того гравитационные силы - это всегда силы притя-жения, то есть тела всегда притягиваются друг к другу.

Развитие теории гравитации произошло в самом начале `становления современной науки на примере взаимодействия не-бесных тел. Задачу облегчило то , что небесные тела движутся в вакууме мирового пространства без побочного влияния других сил. Блестящие астрономы - Галилей и Кеплер - подготовили своими трудами почву для дальнейших открытий в этой области. В дальнейшем великий Ньютон сумел придумать цело-стную теорию и придать ей математическую форму.

Ньютон и его предшественники.

Среди всех сил, которые существуют в природе, сила тяго-тения отличается прежде всего тем, что проявляется повсюду. Все тела обладают массой , которая определяется как отноше-ние силы , приложенной к телу, к ускорению, которое приобрета-ет под действием этой силы тело. Сила притяжения, дейст-вующая между любыми двумя телами, зависит от масс обоих тел; она пропорциональна произведению масс рассматриваемых тел. Кроме того, сила тяготения характеризуется тем, что она подчиняется закону обратной пропорциональности квадрату расстояния ( рис. 1 ). Другие силы могут зависеть от расстояния совсем иначе; известно немало таких сил.

Расстояние от источника тяготения

Один аспект всемирного тяготения - удивительная двой-ственная роль, которую играет масса, - послужила краеугольным камнем для построения общей теории относительности. Со-гласно второму закону Ньютона масса является характеристи-кой всякого тела, которая показывает, как будет вести себя те-ло, когда к нему прикладывается сила, независимо от того, будет ли это сила тяжести или какая - то другая сила. Так как все тела, по Ньютону, в качестве отклика на внешнюю силу ускоряются ( изменяют свою скорость ), масса тела определяет, какое ускоре-ние испытывает тело, когда к нему приложена заданная сила. Ес-ли одна и та же сила прикладывается к велосипеду и автомобилю, каждый из них достигнет определенной скорости в разное время.

Но по отношению к тяготению масса играет еще и другую роль, совсем не похожую на ту , какую она играла как отношение силы к ускорению: масса является источником взаимного притя-жения тел; если взять два тела и посмотреть, с какой силой они действуют на третье тело, расположенного на одном и том же расстоянии сначала от одного, а затем от другого тела, мы об-наружим, что отношение этих сил равно отношению первых двух масс. Фактически оказывается, что эта сила пропорциональна массе источника. Сходным образом, согласно третьему закону Ньютона, силы притяжения, которые испытывают два различ-ных тела под действием одного и того же источника притяжения ( на одном и том же расстоянии от него ), пропорциональны от-ношению масс этих тел. В инженерных науках и повседневной жизни про силу, с которой тело притягивается к земле, говорят как о весе тела.

Итак, масса входит в связь, которая существует между си-лой и ускорением; с другой стороны, масса определяет величину силы притяжения. Такая двойственная роль массы приводит к тому, что ускорение различных тел в одном и том же гравитаци-онном поле оказывается одинаковым. Действительно, возьмем два различных тела с массами m и M соответственно. Пусть оба они свободно падают на Землю. Отношение сил притяжения, испытываемых этими телами, равно отношению масс этих тел m/M. Однако ускорение, приобретаемое ими, оказывается одина-ковым. Таким образом, ускорение, приобретаемое телами в поле тяготения, оказывается для всех тел в одном и том же поле тя-готения одинаковым и совсем не зависит от конкретных свойств падающих тел. Это ускорение зависит только от масс тел, создающих поле тяготения, и от расположения этих тел в пространстве. Двойственная роль массы и вытекающее из нее равенство ускорения всех тел в одном и том же гравитационном поле известно под названием принципа эквивалентности. Это название имеет историческое происхождение, подчеркивающее то обстоятельство, что эффекты тяготения и инерции до из-вестной степени эквивалентны.

На поверхности Земли ускорение силы тяжести, грубо гово-ря, равно 10 м/сек2. Скорость свободно падающего тела, если не учитывать сопротивление воздуха при падении, возрастает на 10 м/сек. Каждую секунду. Например, если тело начнет свободно падать из состояния покоя, то к концу третьей секунды его ско-рость будет равна 30 м/сек. Обычно ускорение свободного паде-ния обозначается буквой g. Из-за того, что форма Земли не строго совпадает с шаром, величина g на Земле не везде одинако-ва; она больше у полюсов, чем на экваторе, и меньше на вершинах больших гор, чем в долинах. Если величина g определяется с достаточной точностью, то на ней сказывается даже геологи-ческая структура. Этим объясняется то, что в геологические методы поисков нефти и других полезных ископаемых входит также точное определение величины g.

То, что в данном месте все тела испытывают одинаковое ускорение, - характерная особенность тяготения; такими свой-ствами никакие другие силы не обладают. И хотя Ньютону не оставалось ничего лучшего, как описать этот факт, он понимал всеобщность и единство ускорения тяготения. На долю немецко-го физика - теоретика Альберта Эйнштейна ( 1870 - 1955 ) выпа-ла честь выяснить принцип, на основе которого можно было объяснить это свойство тяготения, принцип эквивалентности. Эйнштейну также принадлежат основы современного понимания природы пространства и времени.

Специальная теория относительности.

Уже со времен Ньютона считалось, что все системы от-счета представляют собой набор жестких стержней или каких - - то других предметов, позволяющих устанавливать положение тел в пространстве. Конечно, в каждой системе отсчета такие тела выбирались по - своему. Вместе с тем принималось, что у всех наблюдателей одно и то же время. Это предположение каза-лось интуитивно настолько очевидным, что специально не ого-варивалось. В повседневной практике на Земле это предположе-ние подтверждается всем нашим опытом.

Но Эйнштейну удалось показать, что сравнения показаний часов, если принимать во внимание их относительное движение, не требует особого внимания лишь в том случае, когда относи-тельные скорости часов значительно меньше, чем скорость рас-пространения света в вакууме. Итак, первым результатом ана-лиза Эйнштейна явилось установление относительности одно-временности: два события, происходящие на достаточном уда-ления друг от друга, могут оказаться для одного наблюдателя одновременными, а для наблюдателя, движущегося относитель-но него, происходящими в разные моменты времени. Поэтому предположение о едином времени не может быть оправданно: не-возможно указать определенную процедуру, позволяющую любо-му наблюдателю установить такое универсальное время незави-симо от того движения, в котором он участвует. В системе от-счета должны присутствовать еще и часы, движущиеся вместе с наблюдателем и синхронизированные с часами наблюдателя.

RSSСтраница 1 из 3 [Всего 3 записей]1 2 3 »


Найти репетитора

При любом использовании материалов сайта обязательна гиперссылка на сайт «Репетитор».
Разработка и Дизайн компании Awelan
www.megastock.ru
Проверить аттестат