የአለም አቀፍ የስበት ህግ የስበት ኃይል ነው። ለምን በህዋ ላይ ያለው የስበት ኃይል ከምድር ጋር አንድ አይደለም።

ከእጅዎ የተለቀቀው ድንጋይ ለምን በምድር ላይ ይወድቃል? እርሱ በምድር ስለሚሳበው እያንዳንዳችሁ ትላላችሁ። እንደ እውነቱ ከሆነ, ድንጋዩ በስበት ኃይል ፍጥነት ወደ ምድር ይወድቃል. በዚህም ምክንያት ወደ ምድር የሚመራ ኃይል ከምድር ጎን በድንጋይ ላይ ይሠራል. በኒውተን ሦስተኛው ህግ መሰረት ድንጋዩ በምድር ላይ የሚሠራው ወደ ድንጋዩ በሚወስደው መጠን ተመሳሳይ ኃይል ነው። በሌላ አነጋገር እርስ በርስ የመሳብ ኃይሎች በምድር እና በድንጋይ መካከል ይሠራሉ.

ኒውተን ለመጀመሪያ ጊዜ ለመገመት የመጀመሪያው ነው ከዚያም ድንጋይ ወደ ምድር እንዲወድቅ ምክንያት የሆነው የጨረቃ እንቅስቃሴ በምድር ዙሪያ እና በፀሐይ ዙሪያ ያሉ ፕላኔቶች አንድ አይነት መሆኑን በትክክል አረጋግጧል. ይህ በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ ባሉ ማናቸውም አካላት መካከል የሚሠራው የስበት ኃይል ነው። በኒውተን ዋና ሥራ “የተፈጥሮ ፍልስፍና የሂሳብ መርሆች” ውስጥ የተሰጠው የአመክንዮ አካሄድ እነሆ፡-

"በአግድም የተወረወረ ድንጋይ በስበት ኃይል ከቀጥተኛ መንገድ ይርቃል እና የተጠማዘዘውን አቅጣጫ ከገለፀ በኋላ በመጨረሻ ወደ ምድር ይወድቃል። በከፍተኛ ፍጥነት ከጣሉት, የበለጠ ይወድቃል" (ምስል 1).

እነዚህን ክርክሮች በመቀጠል ኒውተን ወደ ድምዳሜው ደርሷል አየር መቋቋም ባይሆን ኖሮ በተወሰነ ፍጥነት ከከፍተኛ ተራራ የተወረወረው ድንጋይ መንገዱ በጭራሽ ወደ ምድር ገጽ ላይ እንደማይደርስ ሊደርስ ይችላል ነገር ግን በዙሪያው ይንቀሳቀሳል "እንደ "ፕላኔቶች በሰለስቲያል ጠፈር ውስጥ ምህዋራቸውን እንዴት እንደሚገልጹ"

አሁን በምድር ዙሪያ ያሉትን የሳተላይቶች እንቅስቃሴ በደንብ ስለተዋወቅን የኒውተንን ሀሳብ በበለጠ ዝርዝር ማብራራት አያስፈልግም።

ስለዚህ እንደ ኒውተን ገለፃ የጨረቃ እንቅስቃሴ በምድር ዙሪያ ወይም በፀሐይ ዙሪያ ያሉ ፕላኔቶች እንዲሁ ነፃ መውደቅ ነው ፣ ግን ያለማቋረጥ በቢሊዮኖች ለሚቆጠሩ ዓመታት የሚቆይ ውድቀት ነው። ለእንዲህ ዓይነቱ "ውድቀት" ምክንያቱ (በእርግጥ የምንናገረው ስለ ተራ ድንጋይ ወደ ምድር መውደቅ ወይም ስለ ፕላኔቶች እንቅስቃሴ በመዞሪያቸው ውስጥ) የአጽናፈ ዓለማዊ ስበት ኃይል ነው. ይህ ኃይል በምን ላይ የተመሰረተ ነው?

በአካላት ብዛት ላይ የስበት ኃይል ጥገኛ

ጋሊልዮ በነጻ ውድቀት ወቅት ምድር ብዛታቸው ምንም ይሁን ምን በአንድ ቦታ ላሉ አካላት ሁሉ ተመሳሳይ ፍጥነት እንደምትሰጥ አረጋግጧል። ነገር ግን በኒውተን ሁለተኛ ህግ መሰረት ማጣደፍ ከጅምላ ጋር የተገላቢጦሽ ነው። በመሬት ስበት ኃይል ለአንድ አካል የሚሰጠው ማጣደፍ ለሁሉም አካላት አንድ አይነት መሆኑን እንዴት ልንገልጽ እንችላለን? ይህ ሊሆን የቻለው በምድር ላይ ያለው የስበት ኃይል ከሰውነት ብዛት ጋር ቀጥተኛ ተመጣጣኝ ከሆነ ብቻ ነው። በዚህ ሁኔታ, የጅምላ መጨመሩን ለምሳሌ በእጥፍ በመጨመር የኃይል ሞጁሉን መጨመር ያመጣል ኤፍእንዲሁም በእጥፍ ጨምሯል፣ እና ከ \(a = \ frac (F)(m)\) ጋር እኩል የሆነ ፍጥነቱ ሳይቀየር ይቀራል። ይህንን መደምደሚያ በማንኛዉም አካላት መካከል ለሚደረገዉ የስበት ሃይሎች አጠቃላይ ድምዳሜ ስንደርስ የአለም አቀፋዊ የስበት ኃይል ይህ ኃይል ከሚሰራበት የሰውነት ክብደት ጋር በቀጥታ የሚመጣጠን ነው ብለን መደምደም እንችላለን።

ግን ቢያንስ ሁለት አካላት በጋራ መሳብ ውስጥ ይሳተፋሉ። እያንዳንዳቸው፣ በኒውተን ሦስተኛው ሕግ መሠረት፣ በእኩል መጠን ባላቸው የስበት ኃይሎች ይሠራሉ። ስለዚህ እያንዳንዳቸው እነዚህ ኃይሎች ከአንድ አካል እና ከሌላው አካል ብዛት ጋር ተመጣጣኝ መሆን አለባቸው። ስለዚህ ፣ በሁለት አካላት መካከል ያለው ሁለንተናዊ የስበት ኃይል ከጅምላዎቻቸው ምርት ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው።

(F \ sim m_1 \cdot m_2\)

በአካላት መካከል ባለው ርቀት ላይ የስበት ኃይል ጥገኛ

ከተሞክሮ እንደሚታወቀው የስበት ኃይል ማፋጠን 9.8 ሜ/ ሰ 2 ሲሆን ከ 1, 10 እና 100 ሜትር ከፍታ ላይ ለሚወድቁ አካላት ተመሳሳይ ነው, ማለትም በሰውነት እና በምድር መካከል ባለው ርቀት ላይ የተመካ አይደለም. . ይህ ማለት ኃይል በርቀት ላይ የተመካ አይደለም ማለት ይመስላል። ነገር ግን ኒውተን ርቀቶችን መቁጠር ያለበት ከመሬት ላይ ሳይሆን ከምድር መሃል እንደሆነ ያምን ነበር. የምድር ራዲየስ ግን 6400 ኪ.ሜ. ከምድር ገጽ በላይ ብዙ አስር ፣ በመቶዎች ወይም በሺዎች የሚቆጠሩ ሜትሮች የስበት ኃይልን ማፋጠን ዋጋ ሊለውጡ እንደማይችሉ ግልፅ ነው።

በአካላት መካከል ያለው ርቀት በጋራ የመሳብ ችሎታቸው ላይ እንዴት እንደሚጎዳ ለማወቅ ከምድር ርቀው የሚገኙትን አካላት በበቂ ትልቅ ርቀት ላይ ማፋጠን ምን እንደሆነ ማወቅ ያስፈልጋል። ነገር ግን፣ ከሰውነት በሺህ ከሚቆጠሩ ኪሎ ሜትሮች ከፍታ ላይ ከምድር ላይ የነጻ መውደቅን ለመመልከት እና ለማጥናት አስቸጋሪ ነው። ነገር ግን ተፈጥሮ እራሷ እዚህ ለማዳን መጣች እና በምድር ዙሪያ በክበብ ውስጥ የሚንቀሳቀሰውን የሰውነት መፋጠን ለማወቅ አስችሏል እና ስለሆነም የመሃል ማፋጠን ያለው ፣ በእውነቱ ፣ በምድር ላይ በተመሳሳይ የመሳብ ኃይል የተነሳ። እንዲህ ዓይነቱ አካል የምድር የተፈጥሮ ሳተላይት - ጨረቃ ነው. በመሬት እና በጨረቃ መካከል ያለው የመሳብ ኃይል በመካከላቸው ባለው ርቀት ላይ የተመካ ካልሆነ የጨረቃ ማዕከላዊ ፍጥነት ከምድር ገጽ አጠገብ በነፃነት ከሚወድቅ አካል ፍጥነት ጋር ተመሳሳይ ይሆናል። እንደ እውነቱ ከሆነ የጨረቃ ማዕከላዊ ፍጥነት 0.0027 ሜትር / ሰ 2 ነው.

እናረጋግጠው. በምድር ዙሪያ ያለው የጨረቃ አብዮት የሚከሰተው በመካከላቸው ባለው የስበት ኃይል ተጽዕኖ ስር ነው። በግምት, የጨረቃ ምህዋር እንደ ክብ ሊቆጠር ይችላል. በዚህ ምክንያት ምድር ለጨረቃ የመሃል ፍጥነቷን ትሰጣለች። ቀመር \(a = \ frac (4 \pi^2 \cdot R)(T^2)\) በመጠቀም ይሰላል አር- በግምት 60 የምድር ራዲየስ እኩል የሆነ የጨረቃ ምህዋር ራዲየስ ፣ ቲ≈ 27 ቀናት 7 ሰአታት 43 ደቂቃ ≈ 2.4∙10 6 ሰ - በምድር ዙሪያ የጨረቃ አብዮት ጊዜ። ያንን የምድር ራዲየስ ግምት ውስጥ በማስገባት አር z ≈ 6.4∙10 6 ሜትር፣ የጨረቃ ማዕከላዊ ፍጥነት ከሚከተሉት ጋር እኩል ሆኖ እናገኘዋለን፡-

\(a = \ frac (4 \pi^2 \cdot 60 \cdot 6.4 \cdot 10^6)((2.4 \cdot 10^6)^2) \በግምት 0.0027\) m/s 2.

የተገኘው የፍጥነት ዋጋ በምድር ገጽ ላይ ያሉ የአካል ክፍሎች ነፃ መውደቅ (9.8 ሜ/ሰ 2) በግምት 3600 = 60 2 ጊዜ ከማጣደፍ ያነሰ ነው።

ስለዚህ በሰውነት እና በምድር መካከል ያለው ርቀት በ 60 እጥፍ መጨመር በስበት ኃይል የሚተላለፈው ፍጥነት እንዲቀንስ እና በዚህም ምክንያት የስበት ኃይል ራሱ በ 60 2 እጥፍ እንዲቀንስ አድርጓል.

ይህ ወደ አንድ አስፈላጊ መደምደሚያ ይመራል- ወደ ምድር በስበት ኃይል ወደ አካላት የሚሰጠው ፍጥነት ወደ ምድር መሃል ካለው ርቀት ካሬ ጋር ሲነፃፀር በተቃራኒው ይቀንሳል

\(F \sim \frac (1)(R^2)\)።

የስበት ህግ

እ.ኤ.አ. በ 1667 ኒውተን በመጨረሻ የአለም አቀፍ የስበት ህግን ቀረጸ-

\(F = G \cdot \frac (m_1 \cdot m_2)(R^2)።\quad (1)\)

በሁለት አካላት መካከል ያለው የእርስ በርስ የመሳብ ሃይል በቀጥታ የእነዚህ አካላት ብዛት ካለው ምርት ጋር የሚመጣጠን እና በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር የተገላቢጦሽ ነው።.

የተመጣጠነ ሁኔታ ጂተብሎ ይጠራል የስበት ቋሚ.

የስበት ህግየሚሠራው በመካከላቸው ካለው ርቀት ጋር ሲነፃፀር መጠናቸው ቸል ላልሆኑ አካላት ብቻ ነው። በሌላ አነጋገር ፍትሃዊ ብቻ ነው። ለቁሳዊ ነጥቦች. በዚህ ሁኔታ, የስበት ኃይል መስተጋብር ኃይሎች እነዚህን ነጥቦች በማገናኘት መስመር ላይ ይመራሉ (ምሥል 2). ይህ ዓይነቱ ኃይል ማዕከላዊ ተብሎ ይጠራል.

በተሰጠው አካል ላይ የሚሠራውን የስበት ኃይል ከሌላው ጎን ለማግኘት፣ የአካላቶቹ መጠኖች ችላ ሊባሉ በማይችሉበት ጊዜ፣ እንደሚከተለው ይቀጥሉ። ሁለቱም አካላት በአእምሯዊ ሁኔታ ወደ ትናንሽ አካላት የተከፋፈሉ ሲሆን እያንዳንዳቸው እንደ ነጥብ ሊቆጠሩ ይችላሉ. በአንድ የተወሰነ አካል ላይ የሚሠሩትን የስበት ሃይሎች ከሌላ አካል ሁሉም አካላት በመደመር በዚህ ንጥረ ነገር ላይ የሚሠራውን ኃይል እናገኛለን (ምሥል 3)። ለአንድ የተወሰነ አካል ለእያንዳንዱ አካል እንዲህ ያለውን ቀዶ ጥገና ካደረግን እና የተፈጠሩትን ኃይሎች በማከል በዚህ አካል ላይ የሚሠራው አጠቃላይ የስበት ኃይል ተገኝቷል። ይህ ተግባር ከባድ ነው።

ቀመር (1) በተራዘመ አካላት ላይ ተፈፃሚ በሚሆንበት ጊዜ ግን አንድ በተግባር አስፈላጊ የሆነ ጉዳይ አለ። በመካከላቸው ያለው ርቀት ከራዲያቸው ድምር በላይ በሚሆንበት ጊዜ ክብደታቸው ወደ ማዕከላቸው ባለው ርቀት ላይ ብቻ የተመካው ክብ ቅርጽ ያላቸው አካላት በቀመር (1) የሚወሰኑ ኃይሎች እንደሚሳቡ ማረጋገጥ ይቻላል። በዚህ ጉዳይ ላይ አርበኳሶቹ ማዕከሎች መካከል ያለው ርቀት ነው.

እና በመጨረሻም ፣ በምድር ላይ የሚወድቁ አካላት መጠኖች ከምድር መጠኖች በጣም ያነሱ ስለሆኑ ፣እነዚህ አካላት እንደ ነጥብ አካላት ሊቆጠሩ ይችላሉ። ከዚያ በታች አርበቀመር (1) አንድ ሰው ከተሰጠ አካል እስከ ምድር መሃል ያለውን ርቀት መረዳት አለበት።

በሁሉም አካላት መካከል እንደ አካላቸው (በብዛታቸው) እና በመካከላቸው ባለው ርቀት ላይ በመመስረት የጋራ የመሳብ ኃይሎች አሉ።

የስበት ቋሚ አካላዊ ትርጉም

ከቀመር (1) እናገኛለን

\(G = F \cdot \frac (R^2)(m_1 \cdot m_2)\)።

በአካላት መካከል ያለው ርቀት ከአንድነት ጋር በቁጥር እኩል ከሆነ (ከዚህ በኋላ) አር= 1 ሜትር) እና ብዙ መስተጋብር አካላት እንዲሁ ከአንድነት ጋር እኩል ናቸው ( ኤም 1 = ኤም 2 = 1 ኪ.ግ), ከዚያም የስበት ቋሚው በቁጥር ከኃይል ሞጁል ጋር እኩል ነው ኤፍ. ስለዚህም ( አካላዊ ትርጉም ),

የስበት ቋሚው በቁጥር በቁጥር እኩል ነው።.

በ SI ውስጥ, የስበት ኃይል ቋሚው እንደሚከተለው ይገለጻል

የካቨንዲሽ ልምድ

የስበት ቋሚ ዋጋ ጂበሙከራ ብቻ ሊገኝ ይችላል. ይህንን ለማድረግ የስበት ኃይል ሞጁሉን መለካት ያስፈልግዎታል ኤፍ, በሰውነት ላይ በጅምላ ይሠራል ኤም 1 ከጅምላ አካል ጎን ኤም 2 በሚታወቅ ርቀት አርበአካላት መካከል.

የስበት ቋሚው የመጀመሪያ መለኪያዎች የተከናወኑት በ 18 ኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ ነው. ግምት፣ በጣም በግምት ቢሆንም፣ ዋጋው ጂበዛን ጊዜ የፔንዱለምን ወደ ተራራ ለመሳብ ግምት ውስጥ በማስገባት የተቻለ ሲሆን ይህም መጠኑ በጂኦሎጂካል ዘዴዎች ይወሰናል.

ትክክለኛ የስበት ቋሚ መለኪያዎች ለመጀመሪያ ጊዜ የተካሄዱት በ1798 በእንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ጂ ካቨንዲሽ የቶርሽን ሚዛን የሚባል መሳሪያ በመጠቀም ነው። የቶርሽን ሚዛን በስዕል 4 ላይ በሥርዓት ይታያል።

ካቨንዲሽ ሁለት ትናንሽ የእርሳስ ኳሶችን (በዲያሜትር 5 ሴ.ሜ እና በጅምላ) አስጠብቋል ኤም 1 = 775 ግራም እያንዳንዳቸው) በሁለት ሜትር ዘንግ በተቃራኒ ጫፎች. በትሩ በቀጭኑ ሽቦ ላይ ተንጠልጥሏል. ለዚህ ሽቦ, በተለያዩ ማዕዘኖች ላይ በሚታጠፍበት ጊዜ በውስጡ የሚነሱ የመለጠጥ ኃይሎች ቀደም ብለው ተወስነዋል. ሁለት ትላልቅ የእርሳስ ኳሶች (ዲያሜትር 20 ሴ.ሜ እና ክብደት ኤም 2 = 49.5 ኪ.ግ) ወደ ትናንሽ ኳሶች ሊጠጋ ይችላል. ከትላልቅ ኳሶች የሚስቡ ኃይሎች ትናንሽ ኳሶች ወደ እነርሱ እንዲሄዱ ያደረጋቸው ሲሆን የተዘረጋው ሽቦ ደግሞ ትንሽ ጠመዝማዛ ነበር። የመጠምዘዣው ደረጃ በኳሶች መካከል የሚሠራው ኃይል መለኪያ ነበር። የሽቦው የመጠምዘዝ አንግል (ወይም የዱላውን በትናንሽ ኳሶች መዞር) በጣም ትንሽ ከመሆኑ የተነሳ በኦፕቲካል ቱቦ በመጠቀም መለካት ነበረበት። በካቨንዲሽ የተገኘው ውጤት ዛሬ ተቀባይነት ካለው የስበት ቋሚ ዋጋ በ 1% ብቻ ይለያል።

G ≈ 6.67∙10 -11 (N∙m 2)/ኪግ 2

ስለዚህ እያንዳንዳቸው 1 ኪሎ ግራም የሚመዝኑ የሁለት አካላት ማራኪ ኃይሎች እርስ በርስ በ 1 ሜትር ርቀት ላይ የሚገኙት በሞጁሎች ውስጥ እኩል ናቸው 6.67∙10 -11 N. ይህ በጣም ትንሽ ኃይል ነው. ግዙፍ የጅምላ አካላት መስተጋብር በሚፈጥሩበት ጊዜ ብቻ (ወይም ቢያንስ የአንዱ የሰውነት ክብደት ትልቅ ከሆነ) የስበት ሃይሉ ትልቅ ይሆናል። ለምሳሌ, ምድር ጨረቃን በሀይል ይሳባል ኤፍ≈ 2∙10 20 N.

የስበት ኃይል ከሁሉም የተፈጥሮ ኃይሎች "ደካማ" ናቸው. ይህ የሆነበት ምክንያት የስበት ቋሚው ትንሽ ስለሆነ ነው. ነገር ግን በትላልቅ የጠፈር አካላት ብዛት ፣ የአለም አቀፍ የስበት ኃይል ኃይሎች በጣም ትልቅ ይሆናሉ። እነዚህ ኃይሎች ሁሉንም ፕላኔቶች በፀሐይ አቅራቢያ ያስቀምጧቸዋል.

የአለም አቀፍ የስበት ህግ ትርጉም

የዩኒቨርሳል ስበት ህግ የሰማይ ሜካኒክስ ስር ነው - የፕላኔቶች እንቅስቃሴ ሳይንስ። በዚህ ህግ በመታገዝ ለብዙ አሥርተ ዓመታት በፊት የሰማይ አካላት አቀማመጦች በከፍተኛ ትክክለኛነት ይወሰናሉ እና ዱካዎቻቸው ይሰላሉ. የሰው ሰራሽ የምድር ሳተላይቶችን እና ኢንተርፕላኔቶችን አውቶማቲክ ተሽከርካሪዎችን እንቅስቃሴ ለማስላት የዩኒቨርሳል ስበት ህግም ጥቅም ላይ ይውላል።

በፕላኔቶች እንቅስቃሴ ውስጥ ረብሻዎች. ፕላኔቶች በኬፕለር ህጎች መሰረት በጥብቅ አይንቀሳቀሱም. የኬፕለር ህጎች ለአንድ የተወሰነ ፕላኔት እንቅስቃሴ በጥብቅ የሚጠበቁት ይህች አንዲት ፕላኔት በፀሐይ ዙሪያ በምትዞርበት ጊዜ ብቻ ነው። ነገር ግን በፀሐይ ስርዓት ውስጥ ብዙ ፕላኔቶች አሉ, ሁሉም በፀሐይ እና እርስ በእርሳቸው ይሳባሉ. ስለዚህ, በፕላኔቶች እንቅስቃሴ ላይ ረብሻዎች ይነሳሉ. በፀሐይ ስርዓት ውስጥ ፣ የፕላኔቷ ፀሀይ ከሌሎች ፕላኔቶች መስህብ የበለጠ ጠንካራ ስለሆነ ረብሻዎች ትንሽ ናቸው ። የፕላኔቶችን ግልጽ ቦታዎች ሲያሰሉ, ብጥብጦች ግምት ውስጥ መግባት አለባቸው. ሰው ሰራሽ የሰማይ አካላትን ሲጀምሩ እና የእነሱን አቅጣጫ ሲያሰሉ ፣ የሰማይ አካላት እንቅስቃሴ ግምታዊ ንድፈ ሀሳብ ጥቅም ላይ ይውላል - የመበሳጨት ጽንሰ-ሀሳብ።

የኔፕቱን ግኝት. የአለማቀፋዊ የስበት ህግን ድል ከሚያሳዩ አስደናቂ ምሳሌዎች አንዱ የፕላኔቷ ኔፕቱን ግኝት ነው። እ.ኤ.አ. በ 1781 እንግሊዛዊው የስነ ፈለክ ተመራማሪ ዊልያም ሄርሼል ፕላኔቷን ዩራነስ አገኛት። ምህዋርዋ ተሰልቶ ለብዙ አመታት የዚህች ፕላኔት አቀማመጥ ሰንጠረዥ ተዘጋጅቷል። ይሁን እንጂ በ 1840 የተካሄደው የዚህ ሰንጠረዥ ቼክ መረጃው ከእውነታው እንደሚለያይ ያሳያል.

የሳይንስ ሊቃውንት የዩራነስ እንቅስቃሴ መዛባት የተከሰተው ከኡራነስ የበለጠ ከፀሐይ ርቆ በምትገኝ የማታውቀው ፕላኔት በመሳብ እንደሆነ ጠቁመዋል። ከተሰላው አቅጣጫ መዛባት (በኡራነስ እንቅስቃሴ ውስጥ ያሉ ውጣ ውረዶች) እንግሊዛዊው አዳምስ እና ፈረንሳዊው ሌቨርየር የአለም አቀፍ የስበት ህግን በመጠቀም የዚህን ፕላኔት አቀማመጥ በሰማይ ላይ ያሰላሉ። አዳምስ ሒሳቡን ቀድሞ ያጠናቀቀ ቢሆንም ውጤቱን የዘገበው ታዛቢዎች ግን ለማጣራት አልቸኮሉም። ይህ በእንዲህ እንዳለ ሌቨርየር ስሌቱን ካጠናቀቀ በኋላ ለጀርመናዊው የስነ ፈለክ ተመራማሪ ሃሌ የማታውቀውን ፕላኔት የሚፈልግበትን ቦታ ጠቁሟል። በሴፕቴምበር 28, 1846 በመጀመሪያው ምሽት ሃሌ ቴሌስኮፑን በተጠቀሰው ቦታ እየጠቆመ አዲስ ፕላኔት አገኘ። እሷም ኔፕቱን ትባል ነበር።

በተመሳሳይ ሁኔታ ፕላኔት ፕሉቶ በመጋቢት 14, 1930 ተገኝቷል. ሁለቱም ግኝቶች "በብዕር ጫፍ ላይ" እንደተደረጉ ይነገራል.

የአለም አቀፍ የስበት ህግን በመጠቀም የፕላኔቶችን እና የሳተላይቶቻቸውን ብዛት ማስላት ይችላሉ; እንደ በውቅያኖሶች ውስጥ ያለው የውሃ ፍሰት እና ፍሰት እና ሌሎች ብዙ ክስተቶችን ያብራሩ።

የዩኒቨርሳል የስበት ሃይሎች ከሁሉም የተፈጥሮ ሃይሎች ሁሉ በጣም አለም አቀፋዊ ናቸው። እነሱ ግዙፍነት ባላቸው አካላት መካከል ይሠራሉ, እና ሁሉም አካላት የጅምላ አላቸው. ለስበት ኃይል ምንም እንቅፋት የለም. በማንኛውም አካል በኩል ይሠራሉ.

ስነ-ጽሁፍ

1. ኪኮይን አይ.ኬ.፣ ኪኮይን ኤ.ኬ. ፊዚክስ: የመማሪያ መጽሐፍ. ለ 9 ኛ ክፍል. አማካኝ ትምህርት ቤት - ኤም.: ትምህርት, 1992. - 191 p.
2. ፊዚክስ፡ መካኒክስ። 10ኛ ክፍል: የመማሪያ መጽሐፍ. ለጥልቅ የፊዚክስ ጥናት / ኤም.ኤም. ባላሾቭ፣ አ.አይ. ጎሞኖቫ, ኤ.ቢ. ዶሊትስኪ እና ሌሎች; ኢድ. ጂያ ማይኪሼቫ. - ኤም.: ቡስታርድ, 2002. - 496 p.

ሁለንተናዊ የስበት ኃይል

ኒውተን የአካላት እንቅስቃሴ ህጎችን አገኘ። በነዚህ ሕጎች መሠረት እንቅስቃሴን ከማፋጠን ጋር ማድረግ የሚቻለው በኃይል ተጽዕኖ ብቻ ነው። የሚወድቁ አካላት በፍጥነት ስለሚንቀሳቀሱ፣ ወደ ምድር በሚወስደው ኃይል መተግበር አለባቸው። በገፀ ምድር አቅራቢያ የሚገኙ አካላትን የመሳብ ባህሪ ያላት ምድር ብቻ ናት? በ 1667 ኒውተን በአጠቃላይ የጋራ መሳብ ኃይሎች በሁሉም አካላት መካከል እንዲሰሩ ሐሳብ አቀረበ. እነዚህን ሃይሎች የአለም አቀፍ የስበት ሃይሎች ብሎ ጠርቷቸዋል።

በአካባቢያችን ባሉ አካላት መካከል ያለውን የጋራ መሳብ ለምን አናስተውልም? ምናልባት ይህ በመካከላቸው ያሉት ማራኪ ኃይሎች በጣም ትንሽ በመሆናቸው ተብራርቷል?

ኒውተን በአካላት መካከል ያለው የመሳብ ኃይል በሁለቱም አካላት ብዛት ላይ የተመሰረተ መሆኑን እና እንደ ተለወጠ ፣ ጉልህ እሴት የሚደርሰው መስተጋብር አካላት (ወይም ቢያንስ አንዱ) በበቂ ሁኔታ ትልቅ ክብደት ሲኖራቸው መሆኑን ለማሳየት ችሏል።

"ቀዳዳዎች" በጠፈር እና በጊዜ

ጥቁር ጉድጓዶች የግዙፍ የስበት ኃይል ውጤቶች ናቸው። የሚነሱት የቁስ አካል በጠንካራ መጨናነቅ ወቅት እየጨመረ የሚሄደው የስበት መስክ በጣም ጠንካራ ከመሆኑ የተነሳ ከጥቁር ጉድጓድ ውስጥ ምንም ሊወጣ በማይችልበት ጊዜ ነው። ወደ እሱ ሊወድቁ የሚችሉት በታላቅ የስበት ኃይል ተጽዕኖ ብቻ ነው ፣ ግን መውጫ መንገድ የለም። ዘመናዊ ሳይንስ በጊዜ እና በአካላዊ ሂደቶች መካከል ያለውን ግንኙነት ገልጿል, ይህም ቀደም ባሉት ጊዜያት የወቅቱን ሰንሰለት የመጀመሪያ አገናኞች "ለመመርመር" እና ንብረቶቹን በቅርብ ጊዜ ውስጥ ለመከታተል አስችሏል.

አካላትን ለመሳብ የብዙዎች ሚና

የነፃ ውድቀት ማፋጠን ለየትኛውም የጅምላ አካላት ለሁሉም አካላት በተሰጠ ቦታ ላይ አንድ ዓይነት መሆኑ በሚያስደንቅ ባህሪ ተለይቷል። ይህን እንግዳ ንብረት እንዴት ማስረዳት ይቻላል?

ማጣደፍ በሰውነቱ ብዛት ላይ የተመካ አለመሆኑ ብቸኛው ማብራሪያ ምድር አካልን የምትስብበት ኃይል F ከክብደቱ ጋር ተመጣጣኝ ነው።

በእርግጥ በዚህ ሁኔታ ውስጥ የጅምላ m መጨመር ለምሳሌ በእጥፍ በመጨመር የኃይል ሞጁሉን መጨመር ያስከትላል F በተጨማሪም በእጥፍ ይጨምራል, እና ከ F / m ሬሾ ጋር እኩል የሆነ ፍጥነት ሳይለወጥ ይቆያል. ኒውተን ይህንን ትክክለኛ መደምደሚያ ብቻ አድርጓል፡ የአጽናፈ ዓለማዊ ስበት ኃይል ከሚሠራበት የሰውነት ብዛት ጋር ተመጣጣኝ ነው።

ነገር ግን አካላት እርስ በርሳቸው ይሳባሉ, እና የግንኙነቶች ኃይሎች ሁልጊዜ ተመሳሳይ ተፈጥሮ ናቸው. በዚህም ምክንያት አንድ አካል ምድርን የሚስብበት ኃይል ከምድር ብዛት ጋር ተመጣጣኝ ነው. በኒውተን ሶስተኛ ህግ መሰረት እነዚህ ሃይሎች በመጠን እኩል ናቸው። ይህ ማለት ከመካከላቸው አንዱ ከምድር ብዛት ጋር የሚመጣጠን ከሆነ, ከእሱ ጋር እኩል የሆነ ሌላኛው ኃይል ደግሞ ከምድር ክብደት ጋር ተመጣጣኝ ነው. ከዚህ በመነሳት የጋራ የመሳብ ኃይል ከሁለቱም መስተጋብር አካላት ብዛት ጋር ተመጣጣኝ ነው። ይህ ማለት ከሁለቱም አካላት የጅምላ ምርት ጋር ተመጣጣኝ ነው.

ለምንድነው በህዋ ላይ ያለው የስበት ኃይል ከምድር ጋር አንድ ያልሆነው?

በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ ያለው እያንዳንዱ ነገር በሌላ ነገር ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል, እርስ በእርሳቸው ይሳባሉ. የመሳብ ወይም የስበት ኃይል በሁለት ነገሮች ላይ የተመሰረተ ነው.

በመጀመሪያ ደረጃ, ቁስ, አካል, ነገር ምን ያህል ንጥረ ነገር እንደያዘ ይወሰናል. የሰውነት ንጥረ ነገር በበዛ መጠን የስበት ኃይል እየጠነከረ ይሄዳል። አንድ አካል በጣም ትንሽ ክብደት ካለው, ስበት ዝቅተኛ ነው. ለምሳሌ የምድር ብዛት ከጨረቃ ብዛት ብዙ እጥፍ ስለሚበልጥ ምድር ከጨረቃ የበለጠ የስበት ኃይል አላት።

በሁለተኛ ደረጃ, የስበት ኃይል በአካላት መካከል ባለው ርቀት ላይ ይወሰናል. አካሎቹ እርስ በርስ ሲቀራረቡ, የመሳብ ኃይል የበለጠ ይሆናል. አንዳቸው ከሌላው ርቀው በሄዱ መጠን የስበት ኃይል አነስተኛ ነው።

እንደምታውቁት ክብደት አንድ አካል በመሬት ላይ ባለው የስበት ኃይል ምክንያት ድጋፍን የሚጫንበት ኃይል ነው።

በሁለተኛው የሜካኒክስ ህግ መሰረት የማንኛውም የሰውነት ክብደት ከስበት ፍጥነት መጨመር እና በግንኙነቱ የዚህ አካል ብዛት ጋር የተያያዘ ነው.

የሰውነት ክብደት በእያንዳንዱ የሰውነት ክፍል እና በምድር መካከል ባሉ ሁሉም የመሳብ ኃይሎች ውጤት ነው። ስለዚህ የማንኛውም የሰውነት ክብደት ልክ እንደ እውነቱ ከሆነ ከዚህ የሰውነት ክብደት ጋር ተመጣጣኝ መሆን አለበት። የምድርን የዕለት ተዕለት መዞር ተጽእኖ ችላ ካልን, በኒውተን የስበት ህግ መሰረት ክብደቱ በቀመር ይወሰናል.

የስበት ቋሚው የት አለ, የምድር ብዛት, የሰውነት ርቀት ከምድር መሃል. ቀመር (3) የሰውነት ክብደት ከምድር ገጽ ርቀቱ እንደሚቀንስ ያሳያል። አማካኝ

የምድር ራዲየስ እኩል ነው, ስለዚህ, በክብደት ሲነሳ, ዋጋው በ 0.00032 ይቀንሳል.

የምድር ቅርፊት ጥቅጥቅ ባለ መልኩ የተለያየ ስለሆነ፣ ጥቅጥቅ ያሉ ዓለቶች በምድሪቱ ንጣፍ ጥልቀት ውስጥ በሚገኙባቸው አካባቢዎች፣ የስበት ኃይል (በተመሳሳይ ኬክሮስ) አልጋቸው ጥቅጥቅ ያሉ ዓለቶች ካሉት አካባቢዎች በተወሰነ ደረጃ ይበልጣል። የተራሮች መብዛት የቧንቧ መስመር ወደ ተራሮች አቅጣጫ እንዲዞር ያደርጋል።

እኩልታዎችን (2) እና (3) ን በማነፃፀር የምድርን መዞር ተፅእኖ ከግምት ውስጥ ሳናስገባ የስበት ኃይልን ለማፋጠን መግለጫ እናገኛለን።

እያንዳንዱ አካል በእርጋታ በምድር ላይ ተኝቶ ፣ በየቀኑ የምድር ሽክርክር ውስጥ ይሳተፋል ፣ ከተጠቀሰው አካባቢ ጋር የጋራ ሴንትሪፔታል ፍጥነት አለው ፣ ከምድር ወገብ ጋር ትይዩ በሆነ አውሮፕላን ውስጥ ተኝቶ ወደ መዞሪያው ዘንግ ይመራል (ምስል 48) ). ምድር በእርጋታ በእርጋታ ተኝቶ ማንኛውንም አካል የምትስብበት ኃይል አካል በድጋፍ ላይ በሚያደርገው ጫና ውስጥ በከፊል በስታቲስቲክስ ይገለጻል (ይህ አካል “ክብደት” ይባላል ፣ ሌላው የኃይሉ ጂኦሜትሪክ አካል እራሱን በተለዋዋጭ ያሳያል ፣ ማዕከላዊ ፍጥነትን ይሰጣል ። በምድር ወገብ ላይ በየቀኑ መሽከርከርን በማካተት ይህ ፍጥነት ከዜሮ ጋር እኩል ይሆናል ክብደት.

ሩዝ. 48. በመሬት መዞር ምክንያት, ወደ ምድር የመሳብ ኃይል ቋሚ (ክብደት) እና ተለዋዋጭ አካላት አሉት.

ምድር በትክክል ክብ ብትሆን ኖሮ በምድር ወገብ ላይ ያለው የክብደት መቀነስ የሚከተለው ይሆናል፡-

በምድር ወገብ ላይ ያለው የፍጥነት ፍጥነት የት አለ። በአንድ ቀን ውስጥ የሰከንዶችን ብዛት እንጠቁም፣ ከዚያ

ስለዚህ ፣ አንጻራዊ ክብደት መቀነስን ከግምት ውስጥ በማስገባት-

ስለዚህ ምድር በትክክል ክብ ብትሆን ኖሮ እያንዳንዱ ኪሎ ግራም ክብደት ከምድር ምሰሶ ወደ ወገብ ወገብ የተላለፈው ክብደት በግምት ይቀንሳል (ይህ በፀደይ ሚዛን በመመዘን ሊታወቅ ይችላል)። ምድር በመጠኑ ጠፍጣፋ ቅርጽ ስላላት እና ምሰሶዎቿ በምድር ወገብ ላይ ከሚገኙት ቦታዎች ይልቅ ወደ መሀል ምድር ቅርብ ስለሆኑ ትክክለኛው የክብደት መቀነስ (ስለ) የበለጠ ነው።

የእለት ተዘዋዋሪ ማዕከላዊ ፍጥነት ከምድር ወገብ ጋር ትይዩ በሆነ አውሮፕላን ውስጥ ይገኛል (ምስል 48); ከተሰጠው ቦታ ወደ ምድር መሃል (የአካባቢው ኬክሮስ) ወደሚገኘው ራዲየስ ማዕዘን ይመራል. የሴንትሪፔታል ኃይልን እንደ የስበት ኃይል እንቆጥራለን, ክብደት እንደ ሌላ ተመሳሳይ ኃይል ያለው የጂኦሜትሪክ አካል ነው. የምድር መሃል. ይሁን እንጂ የስበት ኃይል ማዕከላዊ ክፍል ከክብደቱ ጋር ሲነፃፀር አነስተኛ ስለሆነ በመካከላቸው ያለው አንግል ትንሽ ነው. በእለታዊ መሽከርከር ምክንያት የሚከሰተው የምድር መጨናነቅ በትክክል የቧንቧ መስመር (እና ወደ ምድር መሃል የተዘረጋ ቀጥተኛ መስመር አይደለም) በምድር ላይ በሁሉም ቦታ ላይ ቀጥ ያለ ነው. የምድር ቅርጽ triaxial ellipsoid ነው.

በፕሮፌሰር መሪነት የሚሰላው የምድር ኤሊፕሶይድ በጣም ትክክለኛ ልኬቶች። F.N. Krasovsky, እንደሚከተለው ናቸው.

በአካባቢው ጂኦግራፊያዊ ኬክሮስ ላይ በመመስረት የስበት ኃይልን ማፋጠን ለማስላት እና በዚህም ምክንያት በባህር ወለል ላይ ያሉ የሰውነት ክብደትን ለመወሰን የአለም አቀፍ የጂኦቲክ ኮንግረስ ቀመሩን በ 1930 ተቀበለ ።

ለተለያዩ ኬንትሮስ (በባህር ደረጃ) የስበት ማጣደፍ ዋጋዎችን እናቀርባለን:

በኬንትሮስ 45° ("መደበኛ ማጣደፍ")

ወደ ምድር ጠለቅ ብለን ስንሄድ የስበት ኃይል እንዴት እንደሚለወጥ እናስብ። የምድር ስፔሮይድ አማካይ ራዲየስ ይሁን። ከምድር መሃል ርቀት ላይ የሚገኘውን ነጥብ K ላይ ያለውን የስበት ኃይል እንመልከት።

በዚህ ነጥብ ላይ ያለው መስህብ የሚወሰነው በውጨኛው የሉል ሽፋን ውፍረት እና በውስጣዊው ራዲየስ ሉል አጠቃላይ እርምጃ ነው ትክክለኛ የሂሳብ ስሌት የሉል ንብርብር ማራኪው በውስጡ በሚገኙ ቁሳቁሶች ላይ ምንም ተጽእኖ እንደሌለው ያሳያል. በተናጥል ክፍሎቹ ምክንያት የሚፈጠሩ ኃይሎች እርስበርስ ሚዛናዊ ናቸው. ስለዚህ, ራዲየስ ውስጣዊ ስፔሮይድ እርምጃ ብቻ እና, ስለዚህ, ከዓለማችን ብዛት ያነሰ ክብደት ይቀራል.

ሉሉ በጥቅሉ አንድ ዓይነት ቢሆን ኖሮ የሉል ውስጥ ብዛት የሚወሰነው በአገላለጹ ነው።

የምድር አማካይ ጥግግት የት ​​አለ? በዚህ ሁኔታ, የስበት ኃይልን ማፋጠን, በስበት መስክ ውስጥ በአንድ ክፍል ላይ ከሚሠራው ኃይል ጋር በቁጥር እኩል ይሆናል, እኩል ይሆናል.

እና ስለዚህ ወደ ምድር መሃል ሲቃረብ በመስመር ይቀንሳል። የስበት ኃይልን ማፋጠን በምድር ገጽ ላይ ከፍተኛ ዋጋ አለው.

ይሁን እንጂ የምድር እምብርት ከባድ ብረቶች (ብረት, ኒኬል, ኮባልት) ያቀፈ እና ከዚያ በላይ አማካይ ጥግግት ያለው በመሆኑ ምክንያት, የምድር ንጣፍ አማካይ ጥግግት ሳለ, የምድር ወለል አጠገብ መጀመሪያ ላይ ጥልቀት ጋር በትንሹ ይጨምራል. እና ወደ ከፍተኛው እሴቱ ወደ ጥልቀት ይደርሳል ማለትም የምድር ሽፋኑ የላይኛው ንብርብሮች እና የምድር ማዕድን ቅርፊት. በተጨማሪም፣ ወደ ምድር መሃል ሲቃረብ የስበት ኃይል መቀነስ ይጀምራል፣ ነገር ግን በመስመራዊ ጥገኝነት ከሚፈለገው በተወሰነ ደረጃ ቀርፋፋ።

የስበት ኃይልን መፋጠን ለመለካት ከተነደፉት መሳሪያዎች ውስጥ የአንዱ ታሪክ ከፍተኛ ፍላጎት አለው. እ.ኤ.አ. በ 1940 ፣ በዓለም አቀፍ የስበት ባለሙያዎች ኮንፈረንስ ፣ የጀርመናዊው መሐንዲስ ሃልክ መሣሪያ ተፈትኗል። በክርክሩ ወቅት ይህ መሳሪያ በመሠረቱ በሎሞኖሶቭ ከተነደፈው "ሁለንተናዊ ባሮሜትር" ተብሎ ከሚጠራው የተለየ እንዳልሆነ ግልጽ ሆነ እና በ 1757 በታተመው "በቁስ መጠን እና ክብደት መካከል ባለው ግንኙነት መካከል ባለው ግንኙነት" በሚለው ሥራው ውስጥ በዝርዝር ተገልጿል. የሎሞኖሶቭ መሳሪያ እንደሚከተለው ተዘጋጅቷል (ምስል 49).

ይህ በስበት ኃይል ፍጥነት ላይ በጣም ጥቃቅን ለውጦችን ግምት ውስጥ ማስገባት ያስችላል.

« ፊዚክስ - 10ኛ ክፍል

ጨረቃ ለምን በምድር ዙሪያ ትዞራለች?
ጨረቃ ብትቆም ምን ይሆናል?
ለምንድን ነው ፕላኔቶች በፀሐይ ዙሪያ የሚሽከረከሩት?

ምዕራፍ 1 ሉል ከምድር ገጽ አጠገብ ላሉት አካላት ሁሉ ተመሳሳይ ፍጥነት እንደሚሰጥ በዝርዝር ተብራርቷል - የስበት ኃይልን ማፋጠን። ነገር ግን ሉል ወደ ሰውነት ፍጥነትን የሚሰጥ ከሆነ ፣ በኒውተን ሁለተኛ ሕግ መሠረት ፣ በሰውነት ላይ በተወሰነ ኃይል ይሠራል። ምድር በሰውነት ላይ የምትሠራበት ኃይል ይባላል ስበት. በመጀመሪያ ይህንን ኃይል እናገኛለን, እና ከዚያም የአለም አቀፍ የስበት ኃይልን እንመለከታለን.

በፍፁም ዋጋ ማጣደፍ የሚወሰነው ከኒውተን ሁለተኛ ህግ ነው፡-

በአጠቃላይ በሰውነት እና በጅምላ ላይ በሚሠራው ኃይል ላይ የተመሰረተ ነው. የስበት ኃይል ማፋጠን በጅምላ ላይ የተመሰረተ ስላልሆነ የስበት ኃይል ከጅምላ ጋር ተመጣጣኝ መሆን እንዳለበት ግልጽ ነው.

አካላዊ መጠን የስበት ኃይልን ማፋጠን ነው, ለሁሉም አካላት ቋሚ ነው.

በቀመር F = mg መሰረት የአንድን አካል ብዛት ከመደበኛ የጅምላ አሃድ ጋር በማነፃፀር የጅምላ አካላትን ለመለካት ቀላል እና ተግባራዊ ምቹ ዘዴን መግለጽ ይችላሉ። የሁለት አካላት ብዛት በአካላት ላይ ከሚሠሩት የስበት ኃይሎች ጥምርታ ጋር እኩል ነው።

ይህ ማለት በእነሱ ላይ የሚሠሩት የስበት ሃይሎች ተመሳሳይ ከሆኑ የጅምላ አካላት አንድ አይነት ናቸው.

ይህ በፀደይ ወይም በሊቨር ሚዛኖች ላይ በመመዘን ብዙሃኖችን ለመወሰን መሰረት ነው. በሰውነት ላይ በሚዛን መጥበሻ ላይ ያለው የሰውነት ግፊት፣ በሰውነት ላይ ከሚተገበረው የስበት ኃይል ጋር እኩል የሆነ፣ በሌላኛው የክብደት ምጣድ ላይ ባለው የክብደት ግፊት፣ ከተተገበረው የስበት ኃይል ጋር እኩል መሆኑን በማረጋገጥ። ክብደቶች, በዚህም የሰውነትን ብዛት እንወስናለን.

ከመሬት አጠገብ ባለው አካል ላይ የሚሠራው የስበት ኃይል እንደ ቋሚ ሊቆጠር የሚችለው ከምድር ገጽ አጠገብ ባለው የተወሰነ ኬክሮስ ላይ ብቻ ነው። አካሉ ከተነሳ ወይም የተለየ ኬክሮስ ወዳለው ቦታ ከተዛወረ, የስበት ኃይል ማፋጠን እና ስለዚህ የስበት ኃይል ይለወጣል.

ሁለንተናዊ የስበት ኃይል.

አንድ ድንጋይ ወደ ምድር የወደቀበት ምክንያት፣ የጨረቃ እንቅስቃሴ በምድር ዙሪያ እና በፀሐይ ዙሪያ ያሉ ፕላኔቶች ተመሳሳይ መሆናቸውን በጥብቅ ያረጋገጠ ኒውተን የመጀመሪያው ነው። ይህ ሁለንተናዊ የስበት ኃይልበዩኒቨርስ ውስጥ ባሉ ማናቸውም አካላት መካከል የሚሰራ።

ኒውተን ወደ ድምዳሜው ደርሷል አየርን መቋቋም ካልሆነ ከከፍተኛ ተራራ የተወረወረው ድንጋይ በተወሰነ ፍጥነት (ምስል 3.1) በምንም መልኩ ወደ ምድር ገጽ ላይ ፈጽሞ ሊደርስ አይችልም. ነገር ግን ፕላኔቶች በሰለስቲያል ጠፈር ውስጥ ምህዋራቸውን እንደሚገልጹት በዙሪያው ይንቀሳቀሳሉ።

ኒውተን ይህንን ምክንያት አገኘ እና በትክክል በአንድ ቀመር መልክ መግለጽ ችሏል - የአለም አቀፍ የስበት ህግ።

የአጽናፈ ዓለማዊ ስበት ኃይል መጠኑ ምንም ይሁን ምን ለሁሉም አካላት ተመሳሳይ ፍጥነት ስለሚሰጥ ፣ እሱ ከሚሠራበት የሰውነት ብዛት ጋር ተመጣጣኝ መሆን አለበት።

"ስበት በአጠቃላይ ለሁሉም አካላት አለ እና ከእያንዳንዳቸው ክብደት ጋር ተመጣጣኝ ነው ... ሁሉም ፕላኔቶች እርስ በእርሳቸው ይሳባሉ...." I. ኒውተን

ነገር ግን ለምሳሌ, ምድር በጨረቃ ላይ የምትሰራው ከጨረቃ ብዛት ጋር በተመጣጣኝ ኃይል ነው, ከዚያም ጨረቃ, በኒውተን ሶስተኛ ህግ መሰረት, በተመሳሳይ ኃይል በምድር ላይ መስራት አለባት. ከዚህም በላይ ይህ ኃይል ከምድር ብዛት ጋር ተመጣጣኝ መሆን አለበት. የስበት ኃይል በእውነት ዓለም አቀፋዊ ከሆነ፣ ከተሰጠው አካል ጎን አንድ ኃይል ከሌላው አካል ብዛት ጋር በሚመጣጠን ሌላ አካል ላይ መሥራት አለበት። ስለሆነም የኣለም አቀፋዊ የስበት ኃይል ከብዙ መስተጋብር አካላት ምርት ጋር ተመጣጣኝ መሆን አለበት። ከዚህ በመነሳት የአጽናፈ ዓለማዊ የስበት ህግን ማዘጋጀት ይከተላል.

ሁለንተናዊ የስበት ህግ;

በሁለቱ አካላት መካከል ያለው የጋራ የመሳብ ኃይል በቀጥታ የእነዚህ አካላት ብዛት ካለው ምርት ጋር የሚመጣጠን እና በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር የሚመጣጠን ነው።

የተመጣጠነ ሁኔታ G ይባላል የስበት ቋሚ.

የስበት ቋሚው እያንዳንዳቸው 1 ኪሎ ግራም በሚመዝኑ ሁለት ቁሳቁሶች መካከል ካለው የመሳብ ኃይል ጋር እኩል ነው, በመካከላቸው ያለው ርቀት 1 ሜትር ከሆነ በእርግጥ, በጅምላ m 1 = m 2 = 1 kg እና ርቀት r = 1 ሜትር, እናገኛለን G = F (በቁጥር)።

የአለም አቀፍ የስበት ህግ (3.4) እንደ አለም አቀፋዊ ህግ ለቁሳዊ ነጥቦች ትክክለኛ መሆኑን ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል. በዚህ ሁኔታ, የስበት ኃይል መስተጋብር ኃይሎች እነዚህን ነጥቦች በማገናኘት መስመር ላይ ይመራሉ (ምሥል 3.2, ሀ).

እንደ ኳስ ቅርጽ ያላቸው ተመሳሳይ አካላት (ምንም እንኳን እንደ ቁሳዊ ነጥቦች ሊቆጠሩ ባይችሉም, ምስል 3.2, ለ) በቀመር (3.4) ከተወሰነው ኃይል ጋር እንደሚገናኙ ማሳየት ይቻላል. በዚህ ሁኔታ, r በኳሶቹ ማዕከሎች መካከል ያለው ርቀት ነው. የጋራ የመሳብ ኃይሎች በኳሶች ማዕከሎች ውስጥ በሚያልፉ ቀጥታ መስመር ላይ ይተኛሉ። እንዲህ ያሉ ኃይሎች ተጠርተዋል ማዕከላዊ. ብዙውን ጊዜ ወደ ምድር መውደቅ የምንላቸው አካላት ከምድር ራዲየስ (R ≈ 6400 ኪ.ሜ) በጣም ያነሱ መጠኖች አሏቸው።

እንደነዚህ ያሉት አካላት ቅርጻቸው ምንም ይሁን ምን እንደ ቁሳቁስ ነጥቦች ተደርገው ሊወሰዱ እና ሕጉን (3.4) በመጠቀም ወደ ምድር የሚስቡትን ኃይል ሊወስኑ ይችላሉ, አር ከተሰጠ አካል እስከ ምድር መሃል ያለውን ርቀት ግምት ውስጥ በማስገባት.

ወደ ምድር የተወረወረ ድንጋይ በስበት ኃይል ከቀጥተኛ መንገድ ይርቃል እና የተጠማዘዘውን አቅጣጫ ከገለፀ በኋላ በመጨረሻ ወደ ምድር ይወድቃል። በከፍተኛ ፍጥነት ከወረወርከው የበለጠ ይወድቃል።" አይ. ኒውተን

የስበት ቋሚውን መወሰን.

አሁን የስበት ኃይልን እንዴት ማግኘት እንደሚቻል እንወቅ። በመጀመሪያ ደረጃ G የተወሰነ ስም እንዳለው ያስተውሉ. ይህ የሆነበት ምክንያት በአለም አቀፍ የስበት ህግ ውስጥ የተካተቱት የሁሉም መጠኖች አሃዶች (እና, በዚህ መሰረት, ስሞች) ቀደም ብለው የተመሰረቱ ናቸው. የስበት ህግ ከተወሰኑ የአሃዶች ስሞች ጋር በሚታወቁ መጠኖች መካከል አዲስ ግንኙነት ይሰጣል። ለዚያም ነው ኮፊቲፊሽኑ የተሰየመ መጠን የሚሆነው። የዩኒቨርሳል ስበት ህግን ቀመር በመጠቀም በ SI ውስጥ የስበት ቋሚ አሃድ ስም ማግኘት ቀላል ነው: N m 2 / kg 2 = m 3 / (kg s 2).

G ን ለመለካት ፣ በአለም አቀፍ የስበት ህግ ውስጥ የተካተቱትን ሁሉንም መጠኖች በተናጥል መወሰን አስፈላጊ ነው-ሁለቱም ብዛት ፣ ኃይል እና በአካላት መካከል ያለው ርቀት።

አስቸጋሪው ነገር በአነስተኛ የጅምላ አካላት መካከል ያለው የስበት ኃይል እጅግ በጣም ትንሽ ነው. በዚህ ምክንያት ነው የሰውነታችንን በዙሪያው ባሉ ነገሮች ላይ ያለውን መስህብ እና የነገሮችን እርስ በርስ መሳብ የማናስተውለው ምንም እንኳን የስበት ሃይሎች በተፈጥሮ ውስጥ ካሉ ሃይሎች ሁሉ የላቀ ነው። እርስ በርሳቸው በ 1 ሜትር ርቀት ላይ 60 ኪሎ ግራም ክብደት ያላቸው ሁለት ሰዎች ከ10 -9 N. ኃይል ብቻ ይሳባሉ, ስለዚህ የስበት ኃይልን ለመለካት, ትክክለኛ ስውር ሙከራዎች ያስፈልጋሉ.

የስበት ኃይል ቋሚነት ለመጀመሪያ ጊዜ የተለካው በእንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ጂ ካቨንዲሽ እ.ኤ.አ. በ1798 የቶርሽን ሚዛን የሚባል መሳሪያ በመጠቀም ነው። የቶርሽን ሚዛን ዲያግራም በስእል 3.3. ጫፎቹ ላይ ሁለት ተመሳሳይ ክብደቶች ያሉት ቀላል ሮከር በቀጭኑ ላስቲክ ክር ይታገዳል። ሁለት ከባድ ኳሶች በአቅራቢያው ተስተካክለዋል. የስበት ሃይሎች በክብደቶች እና በማይቆሙ ኳሶች መካከል ይሰራሉ። በነዚህ ሃይሎች ተጽእኖ ስር የሚፈጠረው የመለጠጥ ሃይል ከመሬት ስበት ሃይል ጋር እኩል እስኪሆን ድረስ ሮኬሩ ዞሮ ዞሮ ክሩውን ይሽከረከራል። በመጠምዘዝ አንግል የመሳብ ኃይልን መወሰን ይችላሉ. ይህንን ለማድረግ የክርን የመለጠጥ ባህሪያትን ብቻ ማወቅ ያስፈልግዎታል. የአካላት ብዛት ይታወቃሉ, እና በመስተጋብር አካላት መካከል ያለው ርቀት በቀጥታ ሊለካ ይችላል.

ከእነዚህ ሙከራዎች የሚከተለው የስበት ኃይል ቋሚ እሴት ተገኝቷል።

ሰ = 6.67 10 -11 N m 2 / ኪግ 2.

ግዙፍ የጅምላ አካላት መስተጋብር በሚፈጥሩበት ጊዜ ብቻ (ወይም ቢያንስ የአንዱ የሰውነት ክብደት በጣም ትልቅ ከሆነ) የስበት ኃይል ትልቅ እሴት ይደርሳል። ለምሳሌ, ምድር እና ጨረቃ በኃይል F ≈ 2 10 20 N ይሳባሉ.

በጂኦግራፊያዊ ኬክሮስ ላይ የአካላትን የነፃ መውደቅ መፋጠን ጥገኛ።

ሰውነቱ የሚገኝበት ቦታ ከምድር ወገብ ወደ ዋልታዎች በሚሸጋገርበት ጊዜ የስበት መፋጠን እንዲጨምር ከሚያደርጉት ምክንያቶች አንዱ ሉል በመጠኑ በዘንጎች ላይ ጠፍጣፋ እና ከምድር መሀል እስከ ገፅዋ ያለው ርቀት ነው። ምሰሶዎቹ ከምድር ወገብ ያነሱ ናቸው። ሌላው ምክንያት የምድር መዞር ነው.

የማይነቃቁ እና የስበት ኃይል እኩልነት።

በጣም የሚያስደንቀው የስበት ሃይሎች ንብረታቸው ምንም ይሁን ምን ለሁሉም አካላት ተመሳሳይ ፍጥነት መስጠት ነው። ምቱ በተለመደው የቆዳ ኳስ እና በሁለት ፓውንድ ክብደት እኩል ስለሚፋጠን የእግር ኳስ ተጫዋች ምን ይላሉ? ሁሉም ሰው ይህ የማይቻል ነው ይላሉ. ነገር ግን ምድር እንደዚህ ያለ “ያልተለመደ የእግር ኳስ ተጫዋች” ነች ፣ ብቸኛው ልዩነት በሰው አካል ላይ ያለው ተፅእኖ የአጭር ጊዜ ምት ተፈጥሮ አይደለም ፣ ግን ያለማቋረጥ በቢሊዮኖች ለሚቆጠሩ ዓመታት ይቀጥላል።

በኒውተን ቲዎሪ ጅምላ የስበት መስክ ምንጭ ነው። እኛ የምድር የስበት መስክ ላይ ነን። በተመሳሳይ ጊዜ እኛ ደግሞ የስበት መስክ ምንጮች ነን, ነገር ግን የእኛ የጅምላ መጠን ከምድር ክብደት በእጅጉ ያነሰ በመሆኑ ምክንያት የእኛ መስክ በጣም ደካማ እና በዙሪያው ያሉ ነገሮች ምላሽ አይሰጡም.

የስበት ሃይሎች ያልተለመደ ንብረት ቀደም ብለን እንደተናገርነው እነዚህ ሃይሎች ከሁለቱም መስተጋብር አካላት ብዛት ጋር ተመጣጣኝ በመሆናቸው ተብራርቷል። በኒውተን ሁለተኛ ህግ ውስጥ የተካተተው የሰውነት ክብደት የሰውነትን የማይነቃነቅ ባህሪያትን ይወስናል, ማለትም በተወሰነ ኃይል ተጽዕኖ ስር የተወሰነ ፍጥነት የማግኘት ችሎታ. ይህ የማይነቃነቅ ክብደትሜትር እና.

ይህ ይመስላል, አካላት እርስ በርስ ለመሳብ ችሎታ ጋር ምን ግንኙነት ሊኖረው ይችላል? አካላት እርስ በርስ የመሳብ ችሎታን የሚወስነው የጅምላ መጠን የስበት ኃይል ነው m r.

ከኒውቶኒያን መካኒኮች የማይነቃነቅ እና የስበት ኃይል አንድ አይነት መሆኑን በጭራሽ አይከተልም ፣ ማለትም።

m እና = m r. (3.5)

እኩልነት (3.5) የሙከራ ቀጥተኛ ውጤት ነው። ይህ ማለት ስለ የሰውነት ብዛት በቀላሉ የማይነቃነቅ እና የመሳብ ባህሪያቱን በቁጥር መለኪያ እንነጋገራለን ማለት ነው።

በዚህ አንቀጽ ውስጥ ስለ ስበት ኃይል፣ ማዕከላዊ ፍጥነት መጨመር እና የሰውነት ክብደት እናስታውስዎታለን

በፕላኔታችን ላይ ያለ እያንዳንዱ አካል በምድር ስበት ይጎዳል። ምድር እያንዳንዱን አካል የምትስብበት ኃይል በቀመር ይወሰናል

የመተግበሪያው ነጥብ በሰውነት ስበት ማእከል ላይ ነው. ስበት ሁልጊዜ በአቀባዊ ወደ ታች ይመራል።.

በምድር የስበት መስክ ተጽእኖ ስር አንድ አካል ወደ ምድር የሚስብበት ኃይል ይባላል ስበት.በአለምአቀፍ የስበት ህግ መሰረት, በምድር ላይ (ወይንም በዚህ ወለል አጠገብ), የጅምላ m አካል በስበት ኃይል ይሠራል.

ኤፍ ቲ = ጂኤምኤም/አር 2

M የምድር ብዛት ባለበት; R የምድር ራዲየስ ነው.
የስበት ኃይል በሰውነት ላይ ብቻ የሚሠራ ከሆነ እና ሁሉም ሌሎች ኃይሎች እርስ በርሳቸው የሚጣጣሙ ከሆነ, ሰውነቱ በነፃ ውድቀት ይደርስበታል. በኒውተን ሁለተኛ ህግ እና ቀመር መሰረትኤፍ ቲ = ጂኤምኤም/አር 2 የስበት ማጣደፍ ሞጁል g የሚገኘው በቀመር ነው።

g=F t /m=GM/R 2 .

ከ ቀመር (2.29) የነፃ ውድቀት ማፋጠን በወደቀው የሰውነት ክብደት ላይ የተመካ አይደለም, ማለትም. በምድር ላይ በተሰጠው ቦታ ላይ ላሉት አካላት ሁሉ ተመሳሳይ ነው። ከቀመር (2.29) ቀጥሎ Ft = mg. በቬክተር መልክ

ኤፍ ቲ = mg

በ § 5 ውስጥ, ምድር ሉል ስላልሆነች, ነገር ግን ellipsoid of revolution, የዋልታ ራዲየስ ከምድር ወገብ ያነሰ ነው. ከቀመርኤፍ ቲ = ጂኤምኤም/አር 2 በዚህ ምክንያት በፖሊው ላይ የሚፈጠረው የስበት ኃይል እና የስበት ኃይል መጨመር ከምድር ወገብ የበለጠ እንደሚሆን ግልጽ ነው.

የስበት ኃይል በምድር ላይ ባለው የስበት መስክ ውስጥ በሚገኙ ሁሉም አካላት ላይ ይሠራል, ነገር ግን ሁሉም አካላት ወደ ምድር አይወድቁም. ይህ የተገለፀው የብዙ አካላት እንቅስቃሴ በሌሎች አካላት የተደናቀፈ ነው ለምሳሌ ድጋፎች ፣ ተንጠልጣይ ክሮች እና ሌሎች አካላት እንቅስቃሴን የሚገድቡ አካላት ይባላሉ ። ግንኙነቶች.በስበት ኃይል ተጽእኖ ስር, ቦንዶች የተበላሹ ናቸው እና የተበላሸ የግንኙነቱ ምላሽ ኃይል, በኒውተን ሶስተኛ ህግ መሰረት, የስበት ኃይልን ያስተካክላል.

የስበት ኃይልን ማፋጠን የምድርን ሽክርክሪት ይጎዳል. ይህ ተጽእኖ እንደሚከተለው ተብራርቷል. ከምድር ገጽ ጋር የተቆራኙት የማጣቀሻ ስርዓቶች (ከምድር ምሰሶዎች ጋር ከተያያዙት ሁለቱ በስተቀር) በጥብቅ አነጋገር, የማይነቃነቁ የማጣቀሻ ስርዓቶች አይደሉም - ምድር በእሷ ዘንግ ዙሪያ ትዞራለች, እና ከእሱ ጋር እንደዚህ ያሉ የማጣቀሻ ስርዓቶች ከሴንትሪፔታል ፍጥነት ጋር በክበቦች ውስጥ ይንቀሳቀሳሉ. ይህ የማይነቃነቅ የማጣቀሻ ስርዓቶች በተለይም የስበት ኃይል ማፋጠን ዋጋ በምድር ላይ በተለያዩ ቦታዎች ላይ የተለያየ ሆኖ በመታየቱ እና ከቦታው ጂኦግራፊያዊ ኬክሮስ ጋር ተያያዥነት ባለው የማጣቀሻ ስርዓት ላይ የተመሰረተ ነው. ምድር ትገኛለች, አንጻራዊ የስበት ኃይል ማፋጠን ይወሰናል.

በተለያዩ የኬክሮስ መስመሮች የተካሄዱት መለኪያዎች እንደሚያሳዩት በስበት ኃይል ምክንያት የፍጥነት አሃዛዊ እሴቶች እርስ በእርሳቸው ትንሽ ይለያያሉ. ስለዚህ, በጣም ትክክለኛ ካልሆኑ ስሌቶች ጋር, ከምድር ገጽ ጋር ተያያዥነት ያላቸውን የማጣቀሻ ስርዓቶች, እንዲሁም የምድርን ቅርፅ ከሉል ቅርጽ ያለውን ልዩነት ችላ ማለት እንችላለን, እና በምድር ላይ በየትኛውም ቦታ ላይ የስበት ኃይል መፋጠን እንደሆነ እንገምታለን. ተመሳሳይ እና ከ 9.8 ሜትር / ሰ 2 ጋር እኩል ነው.

ከዓለም አቀፋዊ የስበት ህግ መሰረት የስበት ኃይል እና በእሱ ምክንያት የሚፈጠረውን የስበት ማፋጠን ከምድር እየጨመረ ባለው ርቀት ይቀንሳል. ከፍታ h ከምድር ገጽ, የስበት ማጣደፍ ሞጁሎች በቀመር ይወሰናል

g=GM/(R+h) 2.

ከምድር ገጽ በ 300 ኪ.ሜ ከፍታ ላይ የስበት ኃይል ማፋጠን ከምድር ገጽ በ 1 ሜትር / ሰ 2 ያነሰ መሆኑን ተረጋግጧል.
ስለዚህ ፣ በምድር አቅራቢያ (እስከ ብዙ ኪሎሜትሮች ከፍታ) የስበት ኃይል በተግባር አይለወጥም ፣ እና ስለሆነም በምድር አቅራቢያ ያሉ አካላት ነፃ መውደቅ አንድ ወጥ የተፋጠነ እንቅስቃሴ ነው።

የሰውነት ክብደት. ከመጠን በላይ ክብደት እና ክብደት መቀነስ

ወደ ምድር በመሳብ ምክንያት አንድ አካል በእሱ ድጋፍ ወይም እገዳ ላይ የሚሠራበት ኃይል ይባላል የሰውነት ክብደት.በስበት ኃይል ላይ ከሚተገበረው የስበት ኃይል በተቃራኒ ክብደት በድጋፍ ወይም በእገዳ (ማለትም ማገናኛ) ላይ የሚተገበር የመለጠጥ ኃይል ነው።

ምልከታዎች እንደሚያሳዩት በፀደይ ሚዛን ላይ የሚወሰን የሰውነት P ክብደት ከስበት ኃይል ጋር እኩል ነው F t በሰውነት ላይ የሚሠራው ከሰውነት አካል ጋር ያለው ሚዛን እረፍት ላይ ከሆነ ወይም ወጥ በሆነ እና በተስተካከለ መልኩ ሲንቀሳቀስ; በዚህ ጉዳይ ላይ

Р=F t=mg

አንድ አካል በተፋጠነ ፍጥነት ከተንቀሳቀሰ ክብደቱ በዚህ የፍጥነት ዋጋ ላይ እና ከስበት መፋጠን አቅጣጫ አንጻር ባለው አቅጣጫ ይወሰናል.

አንድ አካል በፀደይ ሚዛን ላይ ሲንጠለጠል, ሁለት ኃይሎች በእሱ ላይ ይሠራሉ: የስበት ኃይል F t =mg እና የፀደይ የመለጠጥ ኃይል F yp. በዚህ ሁኔታ ሰውነት ወደ ላይ ወይም ወደ ታች የሚንቀሳቀሰው የነፃ ውድቀት ፍጥነትን በማፋጠን አቅጣጫ ከሆነ ፣ የኃይሎቹ ቬክተር ድምር ውጤት ኤፍ ቲ እና ኤፍ ወደ ላይ ይሰጣል ፣ ይህም የሰውነት መፋጠን ያስከትላል ፣ ማለትም።

F t + F up =ma.

ከላይ ባለው የ "ክብደት" ጽንሰ-ሐሳብ ፍቺ መሠረት, P ​​= -F yp ብለን መፃፍ እንችላለን. ከቀመርው፡- F t + F up =ma. ግምት ውስጥ በማስገባት ኤፍቲ =mg፣ ያንን mg-ma=-F ይከተላል yp . ስለዚህ P=m(g-a)።

የFt እና Fup ኃይሎች በአንድ ቀጥ ያለ መስመር ይመራሉ ። ስለዚህ የሰውነት መፋጠን ወደ ታች የሚመራ ከሆነ (ማለትም ከነፃ ውድቀት ሰ ፍጥነት ጋር ይጣጣማል) ከዚያም በሞጁል ውስጥ

P=m(g-a)

የሰውነት መፋጠን ወደ ላይ የሚመራ ከሆነ (ማለትም ከነፃ ውድቀት ፍጥነት አቅጣጫ ጋር ተቃራኒ) ከሆነ ፣ ከዚያ

P = m = m(g+a)።

ስለሆነም የፍጥነት መጠኑ ከነጻ ውድቀት መፋጠን ጋር የሚገጣጠመው የሰውነት ክብደት በእረፍት ላይ ካለው የሰውነት ክብደት ያነሰ ሲሆን የፍጥነቱ ፍጥነት ከነጻ ውድቀት መፋጠን አቅጣጫ ተቃራኒ የሆነ የሰውነት ክብደት ይበልጣል። በእረፍት ላይ ካለው የሰውነት ክብደት ይልቅ. በተፋጠነ እንቅስቃሴው ምክንያት የሚከሰተው የሰውነት ክብደት መጨመር ይባላል ከመጠን በላይ መጫን.

በነጻ ውድቀት a=g. ከቀመርው፡- P=m(g-a)

በዚህ ሁኔታ P = 0, ማለትም ምንም ክብደት እንደሌለው ይከተላል. ስለዚህ, አካላት በስበት ኃይል (ማለትም በነጻ መውደቅ) ብቻ የሚንቀሳቀሱ ከሆነ, እነሱ በሁኔታ ላይ ናቸው. ክብደት የሌለው. የዚህ ሁኔታ ባህሪ ባህሪ በነፃነት በሚወድቁ አካላት ውስጥ የአካል ጉዳተኝነት እና ውስጣዊ ጭንቀቶች አለመኖር ነው, እነዚህም በእረፍት ላይ ባሉ አካላት ውስጥ ባለው የስበት ኃይል ምክንያት ነው. ለአካላት ክብደት አልባነት ምክንያቱ የስበት ኃይል በነፃነት ለሚወድቅ አካል እና ድጋፍ (ወይም እገዳ) እኩል ፍጥነቶችን ይሰጣል።