כוחות כבידה: המושג ותכונות היישום של הנוסחה לחישוב שלהם

כוחות כבידה הם אחד מארבעההסוגים העיקריים של הכוחות המופיעים בכל הגיוון שלהם בין גופים שונים הן על כדור הארץ והן מעבר לו. בנוסף, הם עדיין להבחין אלקטרומגנטית, חלש וגרעיני (חזק). מן הסתם, זה היה הקיום שלהם שהאנושות הבינה לראשונה. כוח הכבידה מכדור הארץ היה ידוע מראשית הימים. עם זאת, מאות שנים עברו לפני אדם ניחש כי סוג זה של אינטראקציה מתרחשת לא רק בין כדור הארץ לבין כל הגוף, אלא גם בין אובייקטים שונים. הראשון להבין איך כוחות כבידה עובד היה הפיזיקאי האנגלי I. ניוטון. הוא הביא את כל חוק הכבידה האוניברסלי הידוע כיום.

הנוסחה של כוח הכבידה

ניוטון החליט לנתח את החוקים לפיוכוכבי הלכת לנוע במערכת. כתוצאה מכך, הוא הגיע למסקנה כי סיבוב של גופים שמימיים סביב השמש אפשרי רק אם כוחות כבידה לפעול בינה לבין כוכבי הלכת עצמם. משהבין שהגופים השמימיים מחפצים אחרים שונים רק בגודלם ובמסה שלהם, המדען נגזר את הנוסחה הבאה:

F = f x (m₁ x מ '₂) / r², שבו

• מ₁, מ₂ האם המוני שני גופים;
• r הוא המרחק ביניהם בקו ישר;
• f הוא קבוע הכבידה, שערכו שווה ל- 6.66 x 10^-8 ס"מ³/ g х х сек².

לפיכך, ניתן לטעון כי כל שנייםהאובייקט נמשך אחד לשני. עבודת כוח הכבידה בגודלה עומדת ביחס ישר להמוני הגופים הללו, ומתאימה באופן הפוך למרחק ביניהם, בריבוע.

תכונות של יישום הנוסחה

במבט ראשון, נראה כי השימושהתיאור המתמטי של חוק המשיכה הוא די פשוט. עם זאת, אם אתה חושב על זה, נוסחה זו הגיוני רק עבור שני המונים אשר מימדים קטנים באופן קטן בהשוואה למרחק ביניהם. וכל כך הרבה שאפשר לקחת אותן כשתי נקודות. וכיצד להיות, כאשר המרחק הוא דומה לגודל של הגופים, והם עצמם יש צורה לא סדירה? לחלק אותם לחלקים, לקבוע את כוחות הכבידה ביניהם ולחשב את התוצאה? אם כן, כמה נקודות אני צריך לקחת כדי לחשב? כפי שאתה יכול לראות, לא הכל כל כך פשוט.

ואם ניקח בחשבון (מנקודת המבט של המתמטיקה) כיאת הצבע של הגדלים אין, אז זה המיקום לא נראה חסר תקווה בכלל. למרבה המזל, מדענים יש לבוא עם דרך לבצע חישובים במקרה זה. הם משתמשים במנגנון של חשבון אינטגרלי ודיפרנציאלי. תמצית השיטה היא שהאובייקט מחולק למספר אינסופי של קוביות קטנות, שמרכזן מרוכז במרכזיהן. לאחר מכן נוצרת נוסחה למציאת הכוח הנובע מכך, והמעבר המגביל מוחל, שבאמצעותו מצטמצם נפח כל רכיב מכונן לנקודה (אפס), ומספר אלמנטים אלה מגיע לאינסוף. הודות לשיטה זו, כמה מסקנות חשובות הושגו.

1. אם הגוף הוא כדור,צפיפותו הומוגנית, ואז הוא מושך לעצמו כל חפץ אחר כאילו כל המסה שלו מרוכזת במרכזו. לכן, עם שגיאה כלשהי, מסקנה זו יכולה להיות מיושמת גם על כוכבי הלכת.
2. כאשר הצפיפות של אובייקט אופייניסימטריה כדורית מרכזית, היא מקיימת אינטראקציה עם אובייקטים אחרים, כאילו בנקודת הסימטריה היא מסתה כולה. לכן, אם אתה לוקח כדור חלול (למשל, כדורגל) או כמה כדורים מקוננים (כמו בובות matryoshka), הם ימשכו גופים אחרים באותו אופן כמו נקודת חומר עם המסה הכוללת שלהם נמצא מרכז.
</ ol </ p>