Bolygónk számos rejtélyt rejt magában, de az idő múlásával az emberek fokozatosan megfejtenek és megmagyaráznak bizonyos, a Földön előforduló folyamatokat és jelenségeket. Ma pedig a gravitáció kérdéseiről szeretnénk beszélni, és megérteni, miért vonzza a Föld a környező testeket.
Miért vonzza a Föld az embereket?
És elkezdjük a beszélgetést önmagunkkal. Nem titok, hogy az embereket vonzza a Föld. Ez egy nyilvánvaló és vitathatatlan tény, amelyet könnyű bizonyítani: bármilyen magasságból, legyen az egy közönséges szék vagy egy ejtőernyős ugrás, az ember mindig a Föld felé rohan.
A kérdés azonban az, hogy miért megyünk közvetlenül a Földre. És itt a válasz a hétköznapi fizika, pontosabban az egyetemes gravitáció törvénye. Ahogy Newton sok évszázaddal ezelőtt megjegyezte, a nagyobb tömegű testek olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy vonzzák a kisebb tömegű testeket. Ezért vonzza a Föld nemcsak az embereket, hanem az összes környező testet is.
Miért vonzza a Föld a Holdat?
Mint tudják, bolygónk nemcsak azokat a testeket vonzza, amelyek közvetlenül a felszínén vagy akár a légkörben találhatók. Olyan égitestről is beszélünk, mint a Hold, természetes műholdunk. Mint ismeretes, a Hold a Föld körül kering, és az ilyen forgás kulcsa egyébként éppen az egyetemes gravitáció karámja.
Pontosan a mozgásának és a Földhöz való vonzódásának köszönhető, hogy a Hold a bolygónk körüli pályáján mozog. Figyelemre méltó, hogy a tudósok régóta figyelik műholdunk pályájának fokozatos változását, és azt is jósolják, hogy a jövőben akár össze is omolhat a Föld felszínén. Ez a kozmikus léptékű „jövő” azonban évmilliókba nyúlik vissza.
Érdemes megérteni, hogy ebben a helyzetben a Hold forgása a Föld körül nem más, mint irányított esés, amely a gravitáció, valamint a mozgási sebesség hatására működik.
Miért vonzza a nap a Földet
Mint már említettük, az egyetemes gravitáció törvénye nemcsak a Föld felszínén, hanem annak pályáján is releváns. A világűr más részein és az univerzumunkban azonban senki sem törli. Így például, ahogy a Föld vonzza a Holdat, a Nap vonzza a Földet és a galaxisunkban lévő többi objektumot. Mindezek az objektumok a Nap körül keringenek, és ez a jelenség az univerzális gravitációnak is köszönhető, mivel a Napnak van a legnagyobb tömege galaxisunkban, ami meghaladja az űr összes többi testének együttes tömegét.
Ez egy félreértés.
Az ókorban az emberek figyelték a tenger dagályát, és látva, hogy a szökőár követi a Holdat, úgy döntöttek, hogy rokonság van a hold és a víz között, ami miatt egymáshoz vonzódtak. Ezt a magyarázatot már átvitték a vízre, nemcsak a tengerekben, hanem bármilyen formában, minden ellenőrzés nélkül. Például az emberek elkezdték azt hinni, hogy telihold idején a talajvíz közelebb emelkedik a felszínhez, és ez elősegíti a növények növekedését. Ennek a hiedelemnek egy másik formája az alvajárók viselkedését azzal magyarázta, hogy a Hold vért vonz az erekben, amitől a vér a fejbe zúdul, és megzavarja az értelmet.
Valójában a Hold nemcsak a vizet vonzza, hanem bármilyen tárgyat is – Newton egyetemes gravitációs törvénye szerint. E törvény szerint a vonzási erő elég gyorsan csökken a távolsággal. A Hold átlagos távolsága 384 000 kilométer. A Föld átmérője 12 700 kilométer. Ez azt jelenti, hogy a Föld egyik oldala körülbelül 3%-kal közelebb van a Holdhoz, mint a másik oldala. A gravitáció törvénye szerint a Földnek a Holdhoz legközelebb eső oldalát körülbelül 7%-kal erősebben vonzza a Hold, mint a távolabbi oldalt. A Föld esetében ez azt jelenti, hogy egy erő hat rá, és hajlamos a Földet a Hold-Föld tengely mentén húzni. Ezt az erőt ún árapály-erő.
Az árapályerő hatására az egész földgömb kissé deformálódik. Kis púpok jelennek meg a Hold oldalán és az ellenkező oldalon, az oldalakon pedig a földkéreg enyhén süllyed. Az Egyenlítőnél ezek magassága szilárd árapály körülbelül fél méter. Magasabb szélességi fokon csökken. A Föld tengelye körüli forgásának köszönhetően az árapály hullámok a Föld felszínén mozognak, körülbelül 25 óra alatt megkerülve azt (egy plusz óra a Hold keringési pályán való mozgásához kapcsolódik). Ezalatt az apály a Föld minden pontján kétszer apad és folyik.
A szilárd árapályokat nehéz észrevenni, mert a földkéreg egész kontinensek léptékében emelkedik és süllyed. Csak az új csillagászati és űrtechnológiáknak köszönhetően mérték őket a 20. század második felében. Például a GPS globális helymeghatározó rendszer (a mesterséges földi műholdak használatán alapuló objektumok helyzetének meghatározására szolgáló rendszer) elvileg lehetővé teszi a földkéreg mozgásának nyomon követését centiméteres pontossággal, és a műholdak lézeres távolságmeghatározását. milliméterből.
Az óceánok árapályait ugyanaz az árapály-erő okozza. A nyílt óceánon az árapály magassága megközelítőleg megegyezik a földkéregével - 30-60 centiméter. De a tengervíz, a földkéreggel ellentétben, mozgékony. Ezért a parthoz közeledve az árhullám magassága növekszik. Szűk öblökben akár 10 métert is megemelkedhet.
Az árapály-deformációk sok jelenséget megmagyaráznak. Bővebben V. Surdin „The Fifth Force” című brosúrájában olvashat róluk, amelyet az MCNMO kiadó adott ki.
Kérdések.
1. Mit neveztek egyetemes gravitációnak?
Az univerzális gravitáció az univerzumban található összes test kölcsönös vonzásának a neve.
2. Mi a másik neve az egyetemes gravitációs erőknek?
Az univerzális gravitáció erőit egyébként gravitációsnak nevezik (a latin gravitas - „gravitáció”).
3. Ki és melyik évszázadban fedezte fel az egyetemes gravitáció törvényét?
Az egyetemes gravitáció törvényét Isaac Newton fedezte fel a 17. században.
4. Hogyan értelmezhető az egyetemes gravitáció törvénye?
Bármely két test olyan erővel vonzza egymást, amely egyenesen arányos a tömegük szorzatával, és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével.
5. Írjon fel egy képletet, amely kifejezi az egyetemes gravitáció törvényét!
6. Milyen esetekben kell ezt a képletet használni a gravitációs erők kiszámításához?
A képlet akkor használható gravitációs erők kiszámítására, ha a testek anyagi pontoknak vehetők: 1) ha a testek mérete jóval kisebb, mint a köztük lévő távolságok; 2) ha két test gömb alakú és homogén; 3) ha az egyik gömb alakú test tömegében és méretében sokszorosa a másodikénak.
7. Vonzza-e a Földet az ágon lógó alma?
Az egyetemes gravitáció törvényének megfelelően az alma ugyanolyan erővel vonzza a Földet, mint a Föld az almát, csak az ellenkező irányba.
Gyakorlatok.
1. Mondjon példákat a gravitáció megnyilvánulására!
Testek földre zuhanása a gravitáció hatására, égitestek (Föld, Hold, Nap, bolygók, üstökösök, meteoritok) egymáshoz való vonzódása.
2. Az űrállomás a Földről a Holdra repül. Hogyan változik ebben az esetben a Földhöz való vonzóereje vektorának modulusa? a holdra? Egyforma vagy eltérő nagyságú erőkkel vonzza az állomás a Földet és a Holdat, ha közöttük van? Mindhárom választ indokolja! (Ismert, hogy a Föld tömege körülbelül 81-szerese a Hold tömegének).
.jpg)
3. Ismeretes, hogy a Nap tömege 330 000-szer nagyobb, mint a Föld tömege. Igaz, hogy a Nap 330 000-szer erősebben vonzza a Földet, mint a Föld a Napot? Magyarázza meg válaszát.
Nem, a testek egyenlő erőkkel vonzzák egymást, mert... a vonzás ereje arányos tömegeik szorzatával.
4. A fiú által eldobott labda egy ideig felfelé mozgott. Ugyanakkor a sebessége mindvégig csökkent, amíg nullával egyenlővé nem vált. Aztán a labda egyre nagyobb sebességgel kezdett zuhanni. Magyarázza meg: a) hogy a Föld felé ható gravitációs erő hatott-e a golyóra felfelé irányuló mozgása során? le; b) mi okozta a labda sebességének csökkenését, miközben felfelé haladt; sebességének növelése lefelé mozgáskor; c) miért csökkent a labda felfelé mozdulásakor a sebessége, ha pedig lefelé, akkor növekedett.
a) igen, a gravitációs erő végig hatott; b) egyetemes gravitációs erő (a Föld gravitációja); c) felfelé haladva a test sebessége és gyorsulása többirányú, lefelé haladva pedig egyirányú.
5. A Földön álló embert vonzza a Hold? Ha igen, mi vonzza jobban: a Hold vagy a Föld? A Hold vonzódik ehhez a személyhez? Válaszait indokolja.
Igen, minden test vonzódik egymáshoz, de az ember vonzási ereje a Holdhoz sokkal kisebb, mint a Földhöz, mert A hold sokkal távolabb van.
Ez egy félreértés. Az ókorban az emberek figyelték a tenger dagályát, és látva, hogy a szökőár követi a Holdat, úgy döntöttek, hogy rokonság van a hold és a víz között, ami miatt egymáshoz vonzódtak. Ezt a magyarázatot már átvitték a vízre, nemcsak a tengerekben, hanem bármilyen formában, minden ellenőrzés nélkül. Például az emberek elkezdték azt hinni, hogy telihold idején a talajvíz közelebb emelkedik a felszínhez, és ez elősegíti a növények növekedését. Ennek a hiedelemnek egy másik formája az alvajárók viselkedését azzal magyarázta, hogy a Hold vért vonz az erekben, amitől a vér a fejbe zúdul, és megzavarja az értelmet.
Valójában a Hold nemcsak a vizet vonzza, hanem bármilyen tárgyat is – Newton egyetemes gravitációs törvénye szerint. E törvény szerint a vonzási erő elég gyorsan csökken a távolsággal. A Hold átlagos távolsága 384 000 kilométer. A Föld átmérője 12 700 kilométer. Ez azt jelenti, hogy a Föld egyik oldala körülbelül 3%-kal közelebb van a Holdhoz, mint a másik oldala. A gravitáció törvénye szerint a Földnek a Holdhoz legközelebb eső oldalát körülbelül 7%-kal erősebben vonzza a Hold, mint a távolabbi oldalt. A Föld esetében ez azt jelenti, hogy egy erő hat rá, és hajlamos a Földet a Hold-Föld tengely mentén húzni. Ezt az erőt ún árapály-erő.
Az árapályerő hatására az egész földgömb kissé deformálódik. Kis púpok jelennek meg a Hold oldalán és az ellenkező oldalon, az oldalakon pedig a földkéreg enyhén süllyed. Az Egyenlítőnél ezek magassága szilárd árapály körülbelül fél méter. Magasabb szélességi fokon csökken. A Föld tengelye körüli forgásának köszönhetően az árapály hullámok a Föld felszínén mozognak, körülbelül 25 óra alatt megkerülve azt (egy plusz óra a Hold keringési pályán való mozgásához kapcsolódik). Ezalatt az apály a Föld minden pontján kétszer apad és folyik.
A szilárd árapályokat nehéz észrevenni, mert a földkéreg egész kontinensek léptékében emelkedik és süllyed. Csak az új csillagászati és űrtechnológiáknak köszönhetően mérték őket a 20. század második felében. Például a GPS globális helymeghatározó rendszer (a mesterséges földi műholdak használatán alapuló objektumok helyzetének meghatározására szolgáló rendszer) elvileg lehetővé teszi a földkéreg mozgásának nyomon követését centiméteres pontossággal, és a műholdak lézeres távolságmeghatározását. milliméterből.
Az óceánok árapályait ugyanaz az árapály-erő okozza. A nyílt óceánon az árapály magassága megközelítőleg megegyezik a földkéregével - 30-60 centiméter. De a tengervíz, a földkéreggel ellentétben, mozgékony. Ezért a parthoz közeledve az árhullám magassága növekszik. Szűk öblökben akár 10 métert is megemelkedhet.
Az árapály-deformációk sok jelenséget megmagyaráznak. Bővebben az MCNMO kiadó gondozásában olvashatsz róluk.
Terhelés...
