Forças gravitacionais. A força gravitacional da Terra

Newton, que afirma que a força de atração gravitacional entre dois pontos materiais de massa e separados por uma distância é proporcional a ambas as massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância - ou seja:

Aqui está a constante gravitacional, igual a aproximadamente 6,6725 × 10 −11 m³/(kg s²).

A lei da gravitação universal é uma das aplicações da lei do inverso do quadrado, que também se encontra no estudo da radiação (ver, por exemplo, Pressão da Luz), e é uma consequência direta do aumento quadrático da área de a esfera com raio crescente, o que leva a uma diminuição quadrática na contribuição de qualquer unidade de área para a área de toda a esfera.

O campo gravitacional, como o campo gravitacional, é potencial. Isso significa que é possível introduzir a energia potencial de atração gravitacional de um par de corpos, e essa energia não mudará após mover os corpos ao longo de um circuito fechado. A potencialidade do campo gravitacional acarreta a lei da conservação da soma das energias cinética e potencial e, ao estudar o movimento dos corpos em um campo gravitacional, muitas vezes simplifica significativamente a solução. No âmbito da mecânica newtoniana, a interação gravitacional é de longo alcance. Isto significa que não importa como um corpo massivo se mova, em qualquer ponto do espaço o potencial gravitacional depende apenas da posição do corpo num determinado momento no tempo.

Grandes objetos espaciais – planetas, estrelas e galáxias têm massa enorme e, portanto, criam campos gravitacionais significativos.

A gravidade é a interação mais fraca. No entanto, como atua em todas as distâncias e todas as massas são positivas, é, no entanto, uma força muito importante no Universo. Em particular, a interação eletromagnética entre corpos em escala cósmica é pequena, uma vez que a carga elétrica total desses corpos é zero (a matéria como um todo é eletricamente neutra).

Além disso, a gravidade, ao contrário de outras interações, é universal no seu efeito sobre toda a matéria e energia. Nenhum objeto foi descoberto sem nenhuma interação gravitacional.

Devido à sua natureza global, a gravidade é responsável por efeitos de grande escala como a estrutura das galáxias, os buracos negros e a expansão do Universo, e por fenómenos astronómicos elementares - as órbitas dos planetas, e pela simples atração pela superfície do A Terra e a queda dos corpos.

A gravidade foi a primeira interação descrita pela teoria matemática. Aristóteles acreditava que objetos com massas diferentes caíam em velocidades diferentes. Só muito mais tarde Galileu Galilei determinou experimentalmente que não era assim - se a resistência do ar for eliminada, todos os corpos aceleram igualmente. A lei da gravitação universal de Isaac Newton (1687) descreveu bem o comportamento geral da gravidade. Em 1915, Albert Einstein criou a Teoria Geral da Relatividade, que descreve com mais precisão a gravidade em termos da geometria do espaço-tempo.

Mecânica celeste e algumas de suas tarefas

O problema mais simples da mecânica celeste é a interação gravitacional de dois corpos pontuais ou esféricos no espaço vazio. Este problema no âmbito da mecânica clássica é resolvido analiticamente de forma fechada; o resultado de sua solução é frequentemente formulado na forma das três leis de Kepler.

À medida que o número de corpos interagindo aumenta, a tarefa torna-se dramaticamente mais complicada. Assim, o já famoso problema dos três corpos (isto é, o movimento de três corpos com massas diferentes de zero) não pode ser resolvido analiticamente de forma geral. Com uma solução numérica, a instabilidade das soluções em relação às condições iniciais ocorre muito rapidamente. Quando aplicada ao sistema solar, esta instabilidade não nos permite prever com precisão o movimento dos planetas em escalas superiores a cem milhões de anos.

Em alguns casos especiais é possível encontrar uma solução aproximada. O mais importante é o caso quando a massa de um corpo é significativamente maior que a massa de outros corpos (exemplos: o sistema Solar e a dinâmica dos anéis de Saturno). Neste caso, como primeira aproximação, podemos assumir que os corpos leves não interagem entre si e se movem ao longo de trajetórias Keplerianas ao redor do corpo massivo. As interações entre eles podem ser levadas em consideração no âmbito da teoria das perturbações e calculadas a média ao longo do tempo. Neste caso, podem surgir fenômenos não triviais, como ressonâncias, atratores, caos, etc. Um exemplo claro de tais fenômenos é a complexa estrutura dos anéis de Saturno.

Apesar das tentativas de descrever com precisão o comportamento de um sistema de um grande número de corpos atraentes com aproximadamente a mesma massa, isso não pode ser feito devido ao fenômeno do caos dinâmico.

Campos gravitacionais fortes

Em campos gravitacionais fortes, bem como ao se mover em um campo gravitacional em velocidades relativísticas, os efeitos da teoria geral da relatividade (GTR) começam a aparecer:

• mudando a geometria do espaço-tempo;
  • como consequência, o desvio da lei da gravidade da newtoniana;
  • e em casos extremos - o surgimento de buracos negros;
• atraso de potenciais associados à velocidade finita de propagação de distúrbios gravitacionais;
  • como consequência, o aparecimento de ondas gravitacionais;
• efeitos de não linearidade: a gravidade tende a interagir consigo mesma, de modo que o princípio da superposição em campos fortes não é mais válido.

Radiação gravitacional

Uma das previsões importantes da relatividade geral é a radiação gravitacional, cuja presença ainda não foi confirmada por observações diretas. No entanto, existem evidências indirectas significativas a favor da sua existência, nomeadamente: perdas de energia em sistemas binários próximos contendo objectos gravitantes compactos (como estrelas de neutrões ou buracos negros), em particular, no famoso sistema PSR B1913+16 (Hulse-Taylor pulsar) - estão de acordo com o modelo da relatividade geral, no qual essa energia é levada justamente pela radiação gravitacional.

A radiação gravitacional só pode ser gerada por sistemas com quadrupolo variável ou momentos multipolares superiores, este fato sugere que a radiação gravitacional da maioria das fontes naturais é direcional, o que complica significativamente a sua detecção. Poder da gravidade n- a fonte do campo é proporcional se o multipolo for do tipo elétrico, e - se o multipolo for do tipo magnético, onde vé a velocidade característica de movimento das fontes no sistema radiante, e c- velocidade da luz. Assim, o momento dominante será o momento quadrupolo do tipo elétrico, e a potência da radiação correspondente será igual a:

onde é o tensor de momento quadrupolo da distribuição de massa do sistema radiante. A constante (1/W) permite estimar a ordem de grandeza da potência de radiação.

Desde 1969 (experiências de Weber ( Inglês)), estão sendo feitas tentativas para detectar diretamente a radiação gravitacional. Nos EUA, Europa e Japão existem atualmente vários detectores terrestres em operação (LIGO, VIRGO, TAMA ( Inglês), GEO 600), bem como o projeto de detector gravitacional espacial LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Um detector terrestre na Rússia está sendo desenvolvido no Centro Científico Dulkyn para Pesquisa de Ondas Gravitacionais, na República do Tartaristão.

Efeitos sutis da gravidade

Medindo a curvatura do espaço na órbita da Terra (desenho artístico)

Além dos efeitos clássicos de atração gravitacional e dilatação do tempo, a teoria geral da relatividade prevê a existência de outras manifestações da gravidade, que nas condições terrestres são muito fracas e a sua detecção e verificação experimental são, portanto, muito difíceis. Até recentemente, superar estas dificuldades parecia estar além das capacidades dos experimentadores.

Entre eles, em particular, podemos citar o arrastamento de referenciais inerciais (ou efeito Lense-Thirring) e o campo gravitomagnético. Em 2005, a sonda robótica Gravity Probe B da NASA conduziu uma experiência de precisão sem precedentes para medir estes efeitos perto da Terra. O processamento dos dados obtidos foi realizado até maio de 2011 e confirmou a existência e magnitude dos efeitos da precessão geodésica e do arrasto dos sistemas de referência inerciais, embora com uma precisão um pouco inferior à inicialmente suposta.

Após intenso trabalho para analisar e extrair ruído de medição, os resultados finais da missão foram anunciados em uma conferência de imprensa na NASA-TV em 4 de maio de 2011, e publicados na Physical Review Letters. O valor medido da precessão geodésica foi −6601,8±18,3 milissegundos arcos por ano, e o efeito de arrastamento - −37,2±7,2 milissegundos arcos por ano (comparar com valores teóricos de −6606,1 mas/ano e −39,2 mas/ano).

Teorias clássicas da gravidade

Devido ao fato de que os efeitos quânticos da gravidade são extremamente pequenos, mesmo sob as condições experimentais e observacionais mais extremas, ainda não existem observações confiáveis ​​deles. Estimativas teóricas mostram que na grande maioria dos casos pode-se limitar-se à descrição clássica da interação gravitacional.

Existe uma teoria clássica canônica moderna da gravidade - a teoria geral da relatividade, e muitas hipóteses e teorias esclarecedoras de vários graus de desenvolvimento, competindo entre si. Todas essas teorias fazem previsões muito semelhantes dentro da aproximação em que os testes experimentais são realizados atualmente. A seguir estão várias teorias da gravidade básicas, mais bem desenvolvidas ou conhecidas.

Teoria geral da relatividade

Na abordagem padrão da teoria da relatividade geral (GTR), a gravidade é inicialmente considerada não como uma interação de forças, mas como uma manifestação da curvatura do espaço-tempo. Assim, na relatividade geral, a gravidade é interpretada como um efeito geométrico, e o espaço-tempo é considerado dentro da estrutura da geometria Riemanniana não euclidiana (mais precisamente pseudo-Riemanniana). O campo gravitacional (uma generalização do potencial gravitacional newtoniano), às vezes também chamado de campo gravitacional, na relatividade geral é identificado com o campo métrico tensorial - a métrica do espaço-tempo quadridimensional, e a força do campo gravitacional - com a conectividade afim do espaço-tempo determinada pela métrica.

A tarefa padrão da relatividade geral é determinar os componentes do tensor métrico, que juntos definem as propriedades geométricas do espaço-tempo, a partir da distribuição conhecida das fontes de energia-momento no sistema de coordenadas quadridimensional em consideração. Por sua vez, o conhecimento da métrica permite calcular o movimento das partículas de teste, o que equivale ao conhecimento das propriedades do campo gravitacional em um determinado sistema. Devido à natureza tensorial das equações da relatividade geral, bem como à justificativa fundamental padrão para sua formulação, acredita-se que a gravidade também seja de natureza tensorial. Uma consequência é que a radiação gravitacional deve ser pelo menos da ordem quadrupolo.

Sabe-se que na relatividade geral existem dificuldades devido à não invariância da energia do campo gravitacional, uma vez que esta energia não é descrita por um tensor e pode ser determinada teoricamente de diferentes maneiras. Na relatividade geral clássica, também surge o problema de descrever a interação spin-órbita (uma vez que o spin de um objeto estendido também não tem uma definição inequívoca). Acredita-se que existem alguns problemas com a inequívoca dos resultados e a justificação da consistência (o problema das singularidades gravitacionais).

No entanto, a relatividade geral foi confirmada experimentalmente até muito recentemente (2012). Além disso, muitas abordagens alternativas às abordagens de Einstein, mas padrão para a física moderna, para a formulação da teoria da gravidade levam a um resultado que coincide com a relatividade geral na aproximação de baixa energia, que é a única agora acessível à verificação experimental.

Teoria de Einstein-Cartan

Uma divisão semelhante de equações em duas classes também ocorre no RTG, onde a segunda equação tensorial é introduzida para levar em conta a conexão entre o espaço não euclidiano e o espaço de Minkowski. Graças à presença de um parâmetro adimensional na teoria de Jordan-Brans-Dicke, torna-se possível escolhê-lo de forma que os resultados da teoria coincidam com os resultados dos experimentos gravitacionais. Além disso, à medida que o parâmetro tende ao infinito, as previsões da teoria tornam-se cada vez mais próximas da relatividade geral, por isso é impossível refutar a teoria de Jordan-Brans-Dicke por qualquer experiência que confirme a teoria da relatividade geral.

Teoria quântica da gravidade

Apesar de mais de meio século de tentativas, a gravidade é a única interação fundamental para a qual ainda não foi construída uma teoria quântica consistente e geralmente aceita. Em baixas energias, no espírito da teoria quântica de campos, a interação gravitacional pode ser pensada como uma troca de grávitons – bósons de calibre de spin 2. No entanto, a teoria resultante não é renormalizável e, portanto, é considerada insatisfatória.

Nas últimas décadas, três abordagens promissoras para resolver o problema da quantização da gravidade foram desenvolvidas: teoria das cordas, gravidade quântica em loop e triangulação dinâmica causal.

Teoria das cordas

Nele, em vez de partículas e espaço-tempo de fundo, aparecem cordas e seus análogos multidimensionais - branas. Para problemas de alta dimensão, as branas são partículas de alta dimensão, mas do ponto de vista das partículas em movimento dentro essas branas são estruturas espaço-temporais. Uma variante da teoria das cordas é a teoria M.

Gravidade quântica em loop

Ele tenta formular uma teoria quântica de campos sem referência ao contexto espaço-temporal; de acordo com esta teoria, o espaço e o tempo consistem em partes discretas. Essas pequenas células quânticas do espaço estão conectadas umas às outras de uma certa maneira, de modo que em pequenas escalas de tempo e comprimento elas criam uma estrutura de espaço heterogênea e discreta, e em grandes escalas elas se transformam suavemente em um espaço-tempo contínuo e suave. Embora muitos modelos cosmológicos só possam descrever o comportamento do universo desde o tempo de Planck após o Big Bang, a gravidade quântica em loop pode descrever o próprio processo de explosão e até mesmo olhar mais para trás. A gravidade quântica em loop nos permite descrever todas as partículas do modelo padrão sem exigir a introdução do bóson de Higgs para explicar suas massas.

Artigo principal: Triangulação dinâmica causal

Nele, a variedade espaço-tempo é construída a partir de simplexes euclidianos elementares (triângulo, tetraedro, pentacore) de dimensões da ordem das planckianas, levando em consideração o princípio da causalidade. A quadridimensionalidade e a natureza pseudo-euclidiana do espaço-tempo em escalas macroscópicas não são postuladas nele, mas são uma consequência da teoria.

Veja também

Notas

Literatura

• Vizgin V.P. Teoria relativística da gravidade (origens e formação, 1900-1915). - M.: Nauka, 1981. - 352c.
• Vizgin V.P. Teorias unificadas no primeiro terço do século XX. - M.: Nauka, 1985. - 304c.
• Ivanenko D.D., Sardanashvili G.A. Gravidade. 3ª edição. - M.: URSS, 2008. - 200 p.
• Misner C., Thorne K., Wheeler J. Gravidade. - M.: Mundo, 1977.
• Thorne K. Buracos negros e dobras do tempo. O ousado legado de Einstein. - M.: Editora Estadual de Literatura Física e Matemática, 2009.

Ligações

• A lei da gravitação universal ou “Por que a Lua não cai na Terra?” - Apenas sobre coisas difíceis
• Problemas com a Gravidade (documentário da BBC, vídeo)
• Terra e Gravidade; Teoria relativista da gravidade (programa de TV Gordon “Dialogues”, vídeo)

Por que lei você vai me enforcar?
- E enforcamos todos de acordo com uma lei - a lei da Gravidade Universal.

Lei da gravidade

O fenômeno da gravidade é a lei da gravitação universal. Dois corpos agem um sobre o outro com uma força inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles e diretamente proporcional ao produto de suas massas.

Matematicamente podemos expressar esta grande lei pela fórmula

A gravidade atua em vastas distâncias no Universo. Mas Newton argumentou que todos os objetos se atraem mutuamente. É verdade que dois objetos quaisquer se atraem? Imagine só, sabe-se que a Terra atrai você sentado em uma cadeira. Mas você já pensou que um computador e um mouse se atraem? Ou um lápis e uma caneta sobre a mesa? Neste caso, substituímos a massa da caneta e a massa do lápis na fórmula, dividimos pelo quadrado da distância entre elas, levando em consideração a constante gravitacional, e obtemos a força de sua atração mútua. Mas será tão pequeno (devido às pequenas massas da caneta e do lápis) que não sentiremos a sua presença. A questão é diferente quando se trata da Terra e da cadeira, ou do Sol e da Terra. As massas são significativas, o que significa que já podemos avaliar o efeito da força.

Vamos lembrar a aceleração da queda livre. Este é o efeito da lei da atração. Sob a influência da força, um corpo muda de velocidade tanto mais lentamente quanto maior for sua massa. Como resultado, todos os corpos caem na Terra com a mesma aceleração.

O que causa essa força única invisível? Hoje a existência de um campo gravitacional é conhecida e comprovada. Você pode aprender mais sobre a natureza do campo gravitacional no material adicional sobre o tema.

Pense nisso, o que é gravidade? De onde é? O que é? Certamente não pode ser que o planeta olhe para o Sol, veja a que distância ele está e calcule o inverso do quadrado da distância de acordo com esta lei?

Direção da gravidade

Existem dois corpos, digamos o corpo A e B. O corpo A atrai o corpo B. A força com que o corpo A atua começa no corpo B e é direcionada para o corpo A. Ou seja, ela “pega” o corpo B e o puxa para si . O corpo B “faz” a mesma coisa com o corpo A.

Todo corpo é atraído pela Terra. A terra “pega” o corpo e o puxa para o seu centro. Portanto, essa força será sempre direcionada verticalmente para baixo, e é aplicada a partir do centro de gravidade do corpo, é chamada de força de gravidade.

A principal coisa a lembrar

Alguns métodos de exploração geológica, previsão de marés e, mais recentemente, cálculo do movimento de satélites artificiais e estações interplanetárias. Cálculo antecipado de posições planetárias.

Podemos realizar tal experimento nós mesmos e não adivinhar se planetas e objetos são atraídos?

Essa experiência direta feita Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - físico e químico inglês) usando o dispositivo mostrado na figura. A ideia era pendurar uma haste com duas bolas em um fio de quartzo muito fino e depois trazer duas grandes bolas de chumbo pela lateral. A atração das bolas torcerá levemente o fio, porque as forças de atração entre objetos comuns são muito fracas. Com a ajuda de tal dispositivo, Cavendish conseguiu medir diretamente a força, distância e magnitude de ambas as massas e, assim, determinar constante gravitacional G.

A descoberta única da constante gravitacional G, que caracteriza o campo gravitacional no espaço, permitiu determinar a massa da Terra, do Sol e de outros corpos celestes. Portanto, Cavendish chamou sua experiência de “pesar a Terra”.

Curiosamente, as diversas leis da física têm algumas características comuns. Vejamos as leis da eletricidade (força de Coulomb). As forças elétricas também são inversamente proporcionais ao quadrado da distância, mas entre cargas, e involuntariamente surge o pensamento de que há um significado profundo oculto nesse padrão. Até agora, ninguém foi capaz de imaginar a gravidade e a eletricidade como duas manifestações diferentes da mesma essência.

A força aqui também varia inversamente com o quadrado da distância, mas a diferença na magnitude das forças elétrica e gravitacional é impressionante. Tentando estabelecer a natureza geral da gravidade e da eletricidade, descobrimos uma tal superioridade das forças elétricas sobre as forças da gravidade que é difícil acreditar que ambas tenham a mesma fonte. Como você pode dizer que um é mais poderoso que o outro? Afinal, tudo depende de qual é a massa e qual é a carga. Ao discutir a força da gravidade, você não tem o direito de dizer: “Vamos pegar uma massa de tal ou tal tamanho”, porque você mesmo a escolhe. Mas se pegarmos no que a própria Natureza nos oferece (os seus próprios números e medidas, que nada têm a ver com os nossos centímetros, anos, com as nossas medidas), então seremos capazes de comparar. Tomamos uma partícula elementar carregada, como um elétron. Duas partículas elementares, dois elétrons, devido a uma carga elétrica, repelem-se com uma força inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles, e devido à gravidade são novamente atraídos um pelo outro com uma força inversamente proporcional ao quadrado de a distancia.

Pergunta: Qual é a razão entre a força gravitacional e a força elétrica? A gravidade está para a repulsão elétrica assim como a unidade está para um número com 42 zeros. Isto causa a mais profunda perplexidade. De onde poderia vir um número tão grande?

As pessoas procuram esse enorme coeficiente em outros fenômenos naturais. Eles tentam todos os tipos de números grandes, e se você precisa de um número grande, por que não pegar, digamos, a razão entre o diâmetro do Universo e o diâmetro de um próton - surpreendentemente, este também é um número com 42 zeros. E então dizem: talvez esse coeficiente seja igual à razão entre o diâmetro do próton e o diâmetro do Universo? Esta é uma ideia interessante, mas à medida que o Universo se expande gradualmente, a constante gravitacional também deve mudar. Embora esta hipótese ainda não tenha sido refutada, não temos nenhuma evidência a seu favor. Pelo contrário, algumas evidências sugerem que a constante gravitacional não mudou desta forma. Este enorme número permanece um mistério até hoje.

Einstein teve que modificar as leis da gravidade de acordo com os princípios da relatividade. O primeiro destes princípios afirma que uma distância x não pode ser superada instantaneamente, ao passo que, de acordo com a teoria de Newton, as forças agem instantaneamente. Einstein teve que mudar as leis de Newton. Essas mudanças e esclarecimentos são muito pequenos. Uma delas é esta: como a luz tem energia, a energia equivale à massa, e todas as massas são atraídas, a luz também é atraída e, portanto, ao passar pelo Sol, deve ser desviada. É assim que realmente acontece. A força da gravidade também é ligeiramente modificada na teoria de Einstein. Mas esta ligeira mudança na lei da gravitação é apenas suficiente para explicar algumas das aparentes irregularidades no movimento de Mercúrio.

Os fenômenos físicos no micromundo estão sujeitos a leis diferentes dos fenômenos do mundo em grande escala. Surge a pergunta: como a gravidade se manifesta no mundo das pequenas escalas? A teoria quântica da gravidade responderá a isso. Mas ainda não existe uma teoria quântica da gravidade. As pessoas ainda não tiveram muito sucesso na criação de uma teoria da gravidade que seja totalmente consistente com os princípios da mecânica quântica e com o princípio da incerteza.

A força gravitacional é a base sobre a qual o Universo repousa. Graças à gravidade, o Sol não explode, a atmosfera não escapa para o espaço, as pessoas e os animais movem-se livremente na superfície e as plantas dão frutos.

Mecânica celeste e teoria da relatividade

A lei da gravitação universal é estudada da 8ª à 9ª série do ensino médio. Estudantes diligentes conhecem a famosa maçã que caiu na cabeça do grande Isaac Newton e as descobertas que se seguiram. Na verdade, dar uma definição clara de gravidade é muito mais difícil. Os cientistas modernos continuam as discussões sobre como os corpos interagem no espaço sideral e se existe antigravidade. É extremamente difícil estudar este fenômeno em laboratórios terrestres, por isso existem várias teorias básicas da gravidade:

Gravidade newtoniana

Em 1687, Newton lançou as bases da mecânica celeste, que estuda o movimento dos corpos no espaço vazio. Ele calculou a força da gravidade da Lua na Terra. Segundo a fórmula, essa força depende diretamente de sua massa e da distância entre os objetos.

F = (G m1 m2)/r2
Constante gravitacional G=6,67*10-11

A equação não é totalmente relevante quando se analisa um campo gravitacional forte ou a atração de mais de dois objetos.

Teoria da gravidade de Einstein

No decorrer de vários experimentos, os cientistas chegaram à conclusão de que existem alguns erros na fórmula de Newton. A base da mecânica celeste é uma força de longo alcance que opera instantaneamente independentemente da distância, o que não corresponde à teoria da relatividade.

Segundo a teoria de A. Einstein desenvolvida no início do século XX, a informação não viaja mais rápido que a velocidade da luz no vácuo, portanto os efeitos gravitacionais surgem como resultado da deformação do espaço-tempo. Quanto maior a massa do objeto, maior será a curvatura na qual os objetos mais leves rolam.

Gravidade Quântica

Uma teoria muito controversa e não totalmente formada que explica a interação dos corpos como a troca de partículas especiais - os grávitons.

No início do século 21, os cientistas conseguiram realizar vários experimentos significativos, incluindo o uso do Colisor de Hádrons, e desenvolver a teoria da gravidade quântica em loop e a teoria das cordas.

Universo sem gravidade

Os romances de ficção científica freqüentemente descrevem várias distorções gravitacionais, câmaras antigravitacionais e naves espaciais com um campo gravitacional artificial. Os leitores às vezes nem pensam em quão irrealistas são os enredos dos livros e o que acontecerá se a gravidade diminuir/aumentar ou desaparecer completamente.

1. O homem está adaptado à gravidade da Terra, portanto, em outras condições, terá que mudar radicalmente. A falta de peso leva à atrofia muscular, à redução do número de glóbulos vermelhos e à interrupção do funcionamento de todos os sistemas vitais do corpo e, com o aumento do campo gravitacional, as pessoas simplesmente não conseguirão se mover.
2. Ar e água, plantas e animais, casas e carros voarão para o espaço sideral. Mesmo que as pessoas consigam ficar, morrerão rapidamente sem oxigênio e comida. A baixa gravidade na Lua é a principal razão para a ausência de atmosfera e, consequentemente, de vida.
3. Nosso planeta desmoronará à medida que a pressão no centro da Terra desaparecer, todos os vulcões existentes entrarão em erupção e as placas tectônicas divergirão.
4. As estrelas explodirão devido à intensa pressão e colisões caóticas de partículas no núcleo.
5. O universo se tornará um ensopado informe de átomos e moléculas incapazes de se combinar para criar algo maior.

Felizmente para a humanidade, o desligamento da gravidade e os terríveis acontecimentos que se seguirão nunca acontecerão. O cenário escuro simplesmente demonstra o quão importante é a gravidade. Ela é muito mais fraca do que eletromagnetismo, interações fortes ou fracas, mas na verdade sem elas nosso mundo deixará de existir.

DEFINIÇÃO

A lei da gravitação universal foi descoberta por I. Newton:

Dois corpos se atraem com , diretamente proporcional ao seu produto e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles:

Descrição da lei da gravitação universal

O coeficiente é a constante gravitacional. No sistema SI, a constante gravitacional tem o significado:

Esta constante, como pode ser visto, é muito pequena, portanto as forças gravitacionais entre corpos com pequenas massas também são pequenas e praticamente não são sentidas. No entanto, o movimento dos corpos cósmicos é completamente determinado pela gravidade. A presença da gravitação universal ou, em outras palavras, da interação gravitacional explica por que a Terra e os planetas são “suportados” e por que eles se movem ao redor do Sol ao longo de certas trajetórias e não voam para longe dele. A lei da gravitação universal nos permite determinar muitas características dos corpos celestes - as massas dos planetas, estrelas, galáxias e até buracos negros. Esta lei permite calcular as órbitas dos planetas com grande precisão e criar um modelo matemático do Universo.

Usando a lei da gravitação universal, as velocidades cósmicas também podem ser calculadas. Por exemplo, a velocidade mínima à qual um corpo que se move horizontalmente acima da superfície da Terra não cairá sobre ela, mas se moverá numa órbita circular é de 7,9 km/s (velocidade de primeiro escape). Para deixar a Terra, ou seja, para superar sua atração gravitacional, o corpo deve ter uma velocidade de 11,2 km/s (segunda velocidade de escape).

A gravidade é um dos fenômenos naturais mais surpreendentes. Na ausência de forças gravitacionais, a existência do Universo seria impossível; o Universo nem poderia surgir. A gravidade é responsável por muitos processos no Universo - seu nascimento, a existência de ordem em vez de caos. A natureza da gravidade ainda não é totalmente compreendida. Até agora, ninguém foi capaz de desenvolver um mecanismo e modelo decente de interação gravitacional.

Gravidade

Um caso especial de manifestação de forças gravitacionais é a força da gravidade.

A gravidade é sempre direcionada verticalmente para baixo (em direção ao centro da Terra).

Se a força da gravidade atua sobre um corpo, então o corpo atua. O tipo de movimento depende da direção e magnitude da velocidade inicial.

Encontramos os efeitos da gravidade todos os dias. , depois de um tempo ele se encontra no chão. O livro, solto das mãos, cai. Depois de pular, a pessoa não voa para o espaço sideral, mas cai no chão.

Considerando a queda livre de um corpo próximo à superfície da Terra como resultado da interação gravitacional deste corpo com a Terra, podemos escrever:

de onde vem a aceleração da queda livre:

A aceleração da gravidade não depende da massa do corpo, mas depende da altura do corpo acima da Terra. O globo é ligeiramente achatado nos pólos, de modo que os corpos localizados próximos aos pólos estão um pouco mais próximos do centro da Terra. A este respeito, a aceleração da gravidade depende da latitude da área: no pólo é ligeiramente maior do que no equador e outras latitudes (no equador m/s, no Pólo Norte equador m/s.

A mesma fórmula permite encontrar a aceleração da gravidade na superfície de qualquer planeta com massa e raio.

Exemplos de resolução de problemas

EXEMPLO 1 (problema de “pesar” a Terra)

EXEMPLO 2

Você vê a gravidade agindo em todos os lugares da vida cotidiana: quando você anda, quando um objeto cai, quando você anda. A gravidade é um fenômeno tão comum que não lhe prestamos atenção e a percebemos como um elemento integrante da realidade circundante. Embora a gravidade tenha sido descoberta há centenas de anos, os cientistas ainda não desvendaram todos os seus mistérios.

O que sabemos sobre a gravidade? Sabemos que quaisquer dois objetos experimentam atração mútua. A gravidade ajuda na formação de corpos cósmicos, como planetas e estrelas, e também ajuda a formar sistemas estelares e galáxias e mantém objetos uns contra os outros. O homem aprendeu a superar a gravidade com a ajuda de motores de foguete e a se libertar da gravidade e de outros objetos espaciais. Consideremos duas teorias científicas principais que nos permitem compreender os princípios da gravidade.

A primeira teoria está associada ao nome de um dos cientistas mais famosos - o físico inglês Isaac Newton. Segundo a lenda, em 1600, Newton estava sentado sob uma macieira quando uma maçã caiu em sua cabeça. Isso fez o cientista pensar nos motivos de sua queda, por que caiu e se caiu, então caiu, e não voou, por exemplo.

Na década de 1680, Newton publicou sua teoria da Gravitação Universal, que apresentava a ideia que foi fundamental até o século XX para explicar a atração mútua dos corpos. Segundo ela, a gravidade é uma força que atua sobre toda a matéria e é descrita por uma função que inclui a massa e a distância entre os objetos. A teoria afirma que cada partícula de matéria atrai para si todas as outras partículas de matéria do Universo com uma força diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Isto explica porque é que os objectos próximos nem sempre têm uma grande força de atracção mútua devido à falta de , ou porque é que objectos distantes, a milhões de quilómetros de distância, serão detidos por .

A teoria da atração mútua de Newton dominou o mundo científico até o início do século 20, quando, em outro ano, o não menos famoso cientista Albert Einstein propôs uma explicação diferente da gravidade. Como parte de sua Teoria Geral da Relatividade, ele introduziu o conceito de espaço-tempo como um fenômeno indivisível. A gravidade é definida como a curvatura deste espaço-tempo. Para entender essa teoria, você precisa imaginar um lençol bem esticado. Cada objeto no mundo, seja um asteróide ou uma estrela, representa um objeto nesta folha. Quanto maior a massa do objeto, maior será a deflexão que se forma na folha, semelhante a um funil. Se algum objeto se mover pelo espaço (uma folha), depois de passar por um objeto grande (objeto), ele cairá em seu campo de atração (funil) e curvará sua trajetória. Quanto mais perto ele voa do objeto, mais sua trajetória se curva.

Embora a gravidade tenha sido descoberta e estudada há muito tempo, ainda existem muitas questões em torno dela. Em particular, as forças da gravidade não são totalmente compreendidas. Os cientistas sugerem que existe uma partícula especial, o notório bóson de Higgs, responsável pela atração de objetos. Para confirmar esta teoria, são realizados experimentos em aceleradores subatômicos, incluindo o colisor de hádrons. No entanto, ainda não foram obtidos resultados significativos para refutar ou provar esta teoria.

Existem 7 comentários. para “Gravidade”

Não há necessidade de ser “burro”, embora a teoria de Le Sage não seja considerada pela comunidade científica dominante como a teoria dominante da gravidade, ela continua a ser estudada por investigadores. E para mim é o mais básico - devido ao fluxo infinito de estados de energia, o efeito da gravidade é formado. A confirmação indireta de sua existência pode ser dada por todos os nossos exemplos de transformação do campo em energia e vice-versa, pela própria capacidade de se mover em um campo magnético. E o desaparecimento de um poderoso campo magnético não pode ser interpretado como o desaparecimento dos próprios dipolos, mas pelo fato de que, devido à energia do espaço, eles voltam a se transformar em seu estado neutro - a rotação.

A lei de Newton com seu quadrado de distâncias não funciona no vácuo, assim como a famosa lei de Einstein é interpretada de forma completamente incorreta. A massa nesta fórmula não é igual à energia, mas é mais lenta no ritmo do tempo; quanto maior for, mais lentos os processos ocorrem na matéria. O segundo erro é limitar a velocidade à “velocidade da luz”. Remova o conceito de espaço-distância e aqui você terá a propagação instantânea de interações. Por que você pode remover a distância? Porque a presença de um campo de força e o fenômeno supercondutor (remoção da resistência de tal ambiente) permitem que isso seja implícito e permitido. A aceleração de qualquer partícula em tal ambiente atinge um valor instantâneo. E a própria energia é um fluxo interminável de estados de energia que emana de todas as estrelas na forma de calor, todos os tipos de radiação e partículas materiais fracionárias.

Desaceleração do movimento e perda de velocidade são palavras diferentes, mas expressam conceitos semelhantes, que em combinação com o vetor de forças aplicadas aos corpos em movimento (para matemáticos e físicos estão associados ao atrito, ou à resistência do meio ambiente, e claro com a gravidade inventada, dependente da massa do corpo). Mas se falam sobre a gravidade e pensam que ela ainda tem um lugar e está relacionada com a massa, então estão enganados; esta é uma crença falsa que deve ser removida da física. A gravidade é uma força externa, um fenômeno, uma combinação de forças energéticas em uma espécie de fluxo contínuo, cuja potência depende diretamente do tamanho da área da esfera e do campo magnético (que significa a estrutura da matéria). A energia não pode ser levada em conta neste momento, uma vez que a maior parte do fluxo “se instala” na esfera externa do campo protetor da Terra e no mecanismo supercondutor que os americanos descobriram em 1961. O que chega até nós é (principalmente) um subproduto do “teletransporte” de tais estados de energia na forma de pressão constante.

Galileu Galilei conduziu um experimento provando que objetos pesados ​​atingem o solo na mesma velocidade que os leves. Subindo a Torre Inclinada de Pisa, ele teria deixado cair uma bala de canhão de 80 quilos e uma bala de mosquete de 200 gramas, ambos os objetos tinham a mesma aerodinâmica e atingiram o solo ao mesmo tempo. Assim, ele provou a Aristóteles que os objetos pesados ​​voam na mesma velocidade que os leves. Experimentos semelhantes foram realizados e confirmados com objetos de diferentes pesos e densidades. E ainda mais tarde em tubos de “vácuo” - com ar bombeado (com uma pena e um pellet). O que isto significa? Em uma compreensão tão difundida (na comunidade científica) de “gravidade” (devido à massa), não há conexão lógica elementar (afinal, a velocidade da queda livre é a mesma para todos os corpos), se a gravidade dependesse da massa, então as velocidades seriam diferentes.

Todo o Universo está cheio de éter. Toda a matéria está saturada com isso. Partículas de éter têm movimentos oscilatórios, como moléculas de gás. Todas as partículas materiais estão sob a pressão do éter, assim como os corpos na Terra estão sob a pressão da atmosfera. A matéria emite ondas gravitacionais. Essas ondas, ao encontrarem partículas de éter, amortecem sua energia de tal forma que a pressão do éter sobre os corpos enfraquece. Quanto mais massivo for o corpo, menor será a pressão. Num sistema de dois corpos, a pressão do éter entre eles é mais fraca do que fora e os corpos parecem atrair-se mutuamente. No Universo, aparentemente, não existem paredes e o éter se espalha em todas as direções, carregando consigo galáxias, obrigando a humanidade a procurar a matéria escura. O resultado de uma diminuição na pressão do éter é a remoção da órbita da Lua da Terra, um aumento no diâmetro da Terra.

Toda a interação MUNDIAL das ondas eletromagnéticas durante a transição para o estado férmion, surge a energia massa-energia das ondas eletromagnéticas do volume-recipiente.A lei da atração-manifestação mútua da indução mútua de cargas eletromagnéticas polares opostas???

Newton e eu. Se você realizar uma pesquisa entre a população sobre o tema: “Que descoberta no campo da física você considera a mais significativa?”, é claro, a esmagadora maioria dos entrevistados nomeará a lei da gravitação universal de I. Newton. E isso é um fato. Mas o mais interessante é que a lei da gravitação universal tem pouca influência direta na existência das pessoas. Estamos mais preocupados com todos esses processos misteriosos que acontecem literalmente sob nossos pés.
Por exemplo, os sismólogos de todos os países ainda não têm ideia sobre a natureza da energia dos tremores que levam a um terremoto destrutivo e qual a razão da ocorrência das ondas do tsunami, mas sem os mesmos tremores. Ou porque é que o interior do nosso planeta ainda está num estado tão quente, e também porque é que nenhum geofísico dará uma explicação inteligível da origem do campo magnético da Terra.
Todas estas questões são respondidas pela descoberta do Campo Gravitacional Unificado (www.gravis.kz/Gravis_Discovery.doc), que se baseia nas leis imutáveis ​​​​de I. Newton.

O universo bidimensional existe no limite do universo tridimensional, onde existem quarks e glúons em forte interação. A física interna inclui a teoria quântica da gravidade, que os teóricos das cordas vêm tentando desenvolver há décadas.