Гравітаційний потенціал
Це рівняння призводить до рівняння для роботи в русі маси від радіуса R до нескінченності, яка виходить шляхом інтегрування сила тяжіння на цій дистанції:

Робота при переміщенні маси від нескінченності до радіуса R, отже,
і це називається гравітаційної потенційної енергії .
Використання землі як приклад, робота в русі маси від поверхні Землі до нескінченності визначається за формулою:

is the Earth's mass. де G є універсальною гравітаційної постійної, т-маса об'єкта, м е радіус Землі, і м е маси Землі.
Загальна теорія відносності
Концепція Ньютона і кількісної гравітації займав до початку 20 століття, коли уродженець Німеччини фізик Альберт Ейнштейн запропонував загальну теорію відносності . У цій теорії Ейнштейн припустив, що рух за інерцією відбувається тоді, коли об'єкти перебувають в вільного падіння , а коли вони знаходяться на інших по відношенню до масивний об'єкт, такий як Земля (як це має місце у класичній механіці). Проблема в тому, що в квартирі хронотоп таких, як класична механіка і спеціальна теорія відносності , не існує способу, що інерційних спостерігачів може прискоритися по відношенню один до одного, як у вільному падінні тіла можуть робити те, що кожен з них прискорюється у напрямку до центру масивного об'єкта.
Щоб справитися з цими труднощами, Ейнштейн припустив, що простір-час має зігнутий присутністю матерії, і що вільно падаючі об'єкти відповідно до геодезичними простору-часу. Зокрема, Ейнштейн відкрив польових рівнянь загальної теорії відносності, які стосуються присутності речовини і кривизна простору-часу. Рівнянь Ейнштейна поле являє собою набір з 10 одночасних , нелінійних , диференціальних рівнянь , рішення яких дають компоненти метричного тензора простору-часу. Це метричного тензора дозволяє обчислити не тільки кути і відстані між просторово-часових інтервалах (сегменти), виміряних з координатами , проти якої простір- колектор в даний час відображається , а й афінно-з'єднання, з яких кривизна виходить, таким чином, описи простору-часу в геометричній структури . Відомі рішення рівнянь Ейнштейна області включають:
Загальна теорія відносності користується великим успіхом через те, як її пророкування були регулярно підтверджується. Наприклад:
Особливості
Землі тяжкості
Южно гравітаційного поля океану
Кожне планетарне тіло, в тому числі Землі, оточений власним гравітаційним полем, яке надає сила тяжіння на будь-який об'єкт, який потрапляє під її вплив. Це поле пропорційно масі тіла і змінюється обернено пропорційно квадрату відстані від тіла. Гравітаційного поля чисельно дорівнює прискоренню об'єктів під її впливом, і його значення на поверхні Землі, позначається г, становить приблизно 9,81 м / с ² або 32,2 м / с ². Це означає, що, ігноруючи опір повітря, об'єкт, вільно падаючого поблизу поверхні Землі збільшується на швидкість 9,81 м / с (близько 22 миль / год) за кожну секунду свого походження. Таким чином, об'єкт, починаючи з іншими досягне швидкості 9,81 м / с через одну секунду, 19,62 м / с через дві секунди, і так далі. По 3-м законом Ньютона, сама земля відчуває рівну і протилежну силу цього, діючих на падаючий об'єкт, а це означає, що Земля також прискорює до об'єкта. Однак, так як маса Землі величезна, прискорення виробництва на землі ця ж сила незначна.
Рівняння для падаючого тіла
При нормальних земних умовах, коли об'єкти переміщаються завдяки постійній гравітаційної сили набір кінематичні і динамічні рівняння описують результуючої траєкторії. Наприклад, закон всесвітнього тяжіння Ньютона спрощується F = мг, де т- маса тіла. Це припущення є розумним для об'єктів падіння на Землю протягом відносно короткого вертикального відстані нашого повсякденного досвіду, але це дуже неправильно на великих відстанях, таких як космічний корабель траєкторії, так як прискорення далеко від поверхні Землі не буде, взагалі кажучи, г . Ще одним прикладом є виразом, який ми використовуємо для розрахунку потенційної енергії тіла = MGH. Цей вираз може бути використаний тільки на невеликих відстанях від Землі. Точно так же вираз для максимальної висоти досягається вертикальної проекції тіла ", H = U ^ 2/2g" корисна для малих висотах і малих початкових швидкостей тільки. У разі великих початкових швидкостях, ми повинні використовувати принцип збереження енергії, щоб знайти максимальну висоту досягнута.
Гравітації і астрономії
Відкриття та застосування закону тяжіння Ньютона рахунки для отримання докладної інформації ми маємо про планети нашої Сонячної системи, маса Сонця, відстань до зірки і навіть теорії темної матерії . Хоча ми не їздили на всіх планетах, ні сонця, ми знаємо їх маси. Маси в результаті застосування законів тяжкості виміряних характеристик орбіти. У космосі об'єкт зберігає свою орбіту через сили тяжіння, що діє на неї. Планети орбіті зірки, зірки орбіту центрах галактик , галактики обертаються навколо центру мас в кластери, кластери орбіту в сверхскопления .
Гравітація проти гравітації
Важливо відзначити, в деяких контекстах, що гравітація не гравітація, як такої. Гравітація це явище не залежить від будь-якої конкретної причиною. Деякі вважають, що це можливо для гравітації існувати без сили, відповідно до загальної теорії відносності, то є насправді. В загального користування "тяжкості" і "гравітація", або використовуються як синоніми, або відмінність іноді роблять, що "сила тяжіння" є саме сила тяжіння Землі, в той час як "гравітація" це загальна властивість взаємного тяжіння між тілами матерії. У технічному використанні, «гравітації» є прагнення органів для прискорення один до одного, і "тяжкості" є тією силою, яка кілька теорій використовувати для пояснення цього прискорення.
Гравітація була досить погано розуміють, поки Ісаак Ньютон сформулював свій закон всесвітнього тяжіння в 17 столітті . Теорія Ньютона все ще широко використовується для багатьох практичних цілей, але для більш складних робіт була витіснена Ейнштейна "з загальної теорії відносності . Хоча багато що стало відомо про властивості гравітації, кінцевою причиною тяжіння залишається відкритим питання і тяжкості залишається важливою темою наукового дослідження.
Застосування
Величезна кількість механічних пристроїв залежить певним чином від тяжкості їх експлуатації. Наприклад, різниця висот може дати корисну перепад тиску в рідині, а в разі внутрішньовенно крапельно або водонапірна башта . Гравітаційна потенційна енергія води може бути використана для генерації гідроелектроенергії , а також для перевезення вагона до нахилу, за допомогою системи водних резервуарів та шківи, Лінтон і Lynmouth Кліфф Залізничний [1] в Девоні , Англія використовує саме таку систему . Крім того, вага висить кабель через шків забезпечує постійну напругу в кабелі, в тому числі частина на іншу сторону шківа до ваги.
Приклади численні: наприклад розплавленим свинцем , коли наливають у верхній частині башти постріл , зіллються в дощ сферичних постріл привести, в першу розділяючись на краплі, утворюючи розплавленого сферах, і, нарешті, заморожування твердий, зазнаючи багато з тих же ефектів, як метеоритного тектітов , який буде охолоджувати в сферичну або майже сферичну форму, в вільне падіння . Крім того, фракціонування вежа може бути використана для виробництва деяких матеріалів, виділяючи компоненти матеріалу залежно від їх питомої ваги . Вага керованої годинник розраховані на живлення від гравітаційної потенційної енергії, і маятник годин в залежності від тяжкості регулювати час. Штучні супутники є застосування гравітації, яка була математично описаний в Ньютона Почала .
Гравітація використовується в геофізичних досліджень вивчити щільність контрасти в надра Землі. Чутливі гравіметрів використовують складну систему навесні і масу (у більшості випадків), щоб виміряти силу "вниз" компонент сили тяжіння в точці. Вимірювання багатьох станцій на площі показує аномалії вимірюється в мГал або мкГал (1 галон = 1 см / с ^ 2. Середнє прискорення вільного падіння становить близько 981 галонів, або 981 000 мГал.). Після поправки на нахил Землі, висота, рельєф місцевості, прилад дрейф і т.д., ці аномалії виявити області вище або нижче щільності в земній корі. Цей метод широко використовується в мінеральних та нафтових досліджень, а також сповільненою підземних моделювання. Новітні прилади досить чутливі, щоб прочитати гравітаційне тяжіння оператора, який стоїть над ними.
Альтернативні теорії
Історичні альтернативні теорії
Недавні альтернативні теорії
electrogavitics, magnetogravitics, гармоніки гравітаційних хвиль: електрогравітації: (наприклад, побачити книги, видані цілісність науково-дослідному інституті [2] ), основний принцип: електрони поштовх, протони тягнути - за допомогою цього принципу, Нікола Тесла передбачив гравітаційного відштовхування в 1880 році, експериментував з ним в 1890-і роки і розроблена сигара форми літаків на початку 20 століття. Біфельда-Брауна (1923) демонструє це і Томас Таунсенд Браун пізніше розроблений асиметричної конденсатори suchas формі диска літака негативно електрично заряджених (відштовхування) пластину на дні і позитивно заряджені (тяжіння) плита зверху. гравітаційних хвиль гармонік (наприклад, див книгу: Як побудувати літаючу тарілку й інші пропозиції в спекулятивних техніки, туберкульоз Павліцкі): гравітація хвилі, як і будь-який інший - всі інші планети на гармонійні інтервали в стоячих хвиль від джерела хвилі, сонце.
Див також
Примітки
- Примітка 1 : Пропозиція 75, теорема 35: p.956 - I.Bernard Коен і Енн Уітмен, перекладачі: Ісаак Ньютон, Почала: Математичні початки натуральної філософії. Попередник Керівництво по Principia Ньютона, І. Бернард Коен. Каліфорнійський університет преси 1999 ISBN 0-520-08816-6 ISBN 0-520-08817-4
- Примітка 3 : Макс Борн ( 1924 (. 1962 Dover видання, стор 348 списків таблиці документування спостережуваних і розрахункових значень для перигелію Меркурія, Венери і Землі)), теорія відносності Ейнштейна
Посилання
- ^ Кларк, Джон О. (2004). Основні словник наук. Barnes & Шляхетний Книги. ISBN 0-7607-4616-8 .
- Холлідей, Девід, Роберт Резник, Кеннет С. Krane (2001) Фізика т. 1 .. New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-32057-9 .
- Serway, Raymond A., Jewett, John W. (2004). Фізика для вчених та інженерів, 6-е изд. Брукс / Коул. ISBN 0-534-40842-7 .
- . Тіплер, Павло (2004) Фізика для вчених та інженерів. Механіки, коливань і хвиль, термодинаміки, 5-е изд, WH Freeman. ISBN 0-7167-0809-4 .
- Єфименко, Олег Дмитрович , "Причинність, електромагнітна індукція, і гравітація: новий підхід до теорії електромагнітного і гравітаційного поля". Star City [Західна Вірджинія]:. Електретний науково Ко, c1992 ISBN 0-917406-09-5
- Хевісайд, Олівер ", гравітаційних і електромагнітних аналогії ". електрик, 1893.