Гравитациялық өзара әрекеттесу туралы реферат

Кіріспе

1. Гравитация теориясының дамуындағы шағын экскурс

2. Гравитациялық күштердің табиғаты туралы

3. Гравитациялық өзара әрекеттесудің ерекшеліктері

Қорытынды

Әдебиеттер тізімі

Қосымша

Кіріспе

Қазіргі ғылымның аксиомының бірі: әлемнің кез келген материалдық объектілері Дүниежүзілік тартылыс күштерімен өзара байланысты. Бұл күштің арқасында аспан денелері — планеталар, жұлдыздар, галактика және жалпы Метагалактика қалыптасады және бар. Осы денелер мен материалдық жүйелердің нысаны мен құрылымы, сондай-ақ салыстырмалы қозғалыс пен өзара іс-қимыл олардың тартылу күштері мен массаның Инерция күштері арасындағы динамикалық тепе-теңдікпен анықталады.

Өмір бойы адам өз денесінің ауырлығы мен оны көтеруге тура келетін заттардың күшін сезінеді.

Бірақ Ньютон мен Гукқа дейін тағы бір жарым ғасырға атақты поляк ғалымы Николай Коперник ауыртпалық туралы жазды:»ауыртпалық бар, ғаламның әкесі барлық бөлшектерді, атап айтқанда шар тәрізді форманың денесін қалыптастыра отырып, бір ортақ тұтас біріктіруге дарындыратын табиғи ұмтылыс ретінде басқа нәрсе емес». Осыған ұқсас ойларды басқа ғалымдар да білдірді. Ньютон мен Гукпен табылған тартымдылық Заңының формулалары ғаламшардың орбитасын үлкен дәлдікпен есептеуге және әлемнің бірінші математикалық моделін жасауға мүмкіндік берді.

Бізді қоршаған әлем өзі бар ма немесе ол ақыл қызметінің өнімі болып табылатыны туралы мәселе (жоғары мәні бар немесе әрбір нақты индивидке тиесілі) философияның негізгі мәселесінің мәнін құрайды, ол материяның немесе сананың бастапқы сипаты туралы дилемма түрінде классикалық тұжырымдалады. Бізді қоршаған табиғат объектілері ішкі құрылымы бар, яғни, өз кезегінде өздері басқа объектілерден тұрады (алма атомдар бірлестігі болып табылатын молекулалардан тұратын өсімдік тінінің жасушаларынан тұрады және т.б.). Бұл ретте, табиғи түрде материяны ұйымдастырудың күрделілігі бойынша әртүрлі деңгейлері пайда болады: ғарыштық, планетарлық, геологиялық, биологиялық, химиялық, физикалық.

Физикалық процестердің ағуына әлемнің барлық материяның бөлінуі әсер етеді немесе жоқ па? Гравитациялық өзара іс-қимыл және белгісіздік принципі арасында қандай да бір байланыс бар ма? Әрине, қазіргі заманғы физикада әлі жауап жоқ басқа да сұрақтар бар.

Гравитация-қозғалатын материалдық жүйелер арасындағы импульстермен алмасу арқылы өзара іс-қимыл.

Гравитациялық өзара іс — қимылдың ерекшеліктерін неғұрлым ыңғайлы гравитациялық жүйенің динамикасын-Жер планетасын зерттей отырып, физикалық шындықтың кез келген саласында қолданылатын заңдардың біртұтастығына негізделе отырып түсінуге болады. Бірақ жер динамикасын монолитті емес, қабатты-симметриялы, абстрактілі математикалық модель ретінде зерттеу қажет. Тартылыс күшінің мұндай полярлығы келесі факторларға байланысты.

1. Табиғаттағы тартылыс күшінің әмбебаптығы. Физикалық шын мәнінде гравитациядан басқа өзара іс-қимыл жоқ.

2. 1936-1937 жылдары тығыздықтың осындай таралу мүмкіндігі Булленмен алынған, бірақ қолайсыз деп бағаланған.

3. Жер ортасындағы болжанатын ең жоғары қысымның ауырлық күшінің бар минимумына — жоғары қысымның туындауының жалғыз себебі (классикалық физикаға сәйкес) сәйкес келмеуі.

4. Ішкі қабықшалардың тығыздалу көрсеткіштері ғаламшардың нақты экваторлық кебуі (70 м) және экваторлық және полярлық радиустардың әртүрлілігіне сәйкес келетін ауырлық күшінің қалыпты градиенттерінің сәйкес келмеуі болуы мүмкін.

5. Қазіргі уақытқа дейін ішкі ядро арқылы өткен көлденең сейсмикалық толқындар тіркелмеген.

6. Ядро затының физикалық жай — күйін бағалау геофизиктерге белгілі ғаламшардың қуыс және тұтас модельдерінің Инерция сәтін есептеу бойынша және оны «Жер-Ай» жүйесінің динамикасын талдау деректерімен салыстыру дұрыс орындалған жоқ.

Күн жүйесінің негізгі массасы (шамамен 99. 8%) оның Жалғыз жұлдызды — күн. Планеталардың жиынтық салмағы тек 0 құрайды. Жалпы 13%. Жүйенің қалған денелеріне (кометалар, планеталардың серіктері, астероидтар және метеорологиялық зат) тек 0 ғана келеді. Салмағы 0003%. Келтірілген сандардың ішінен біздің жүйеде ғаламшардың қозғалысы үшін Кеплер заңдары өте жақсы орындалуы тиіс.

Гравитациялық күштердің әсерімен Сығылған бірыңғай газ бұлттарынан күн мен Ғаламшардың бірлескен шығу тегі өте тартымды теориясы Жұлдыз мен планеталар арасындағы айналмалы сәттің (импульс моментінің) біркелкі бөлінбеуіне қарама-қайшы келеді.

Алыс ғарыштан ұшып келетін денелерді гравитациялық басып алу нәтижесінде ғаламшардың шығу үлгілері, аса жарылыстың әсерлері талқыланады. Күн жүйесінің дамуының көптеген» сценарийлерінде » астероидтар белдеуінің болуы оның жақын көршілігімен жүйенің ең массивті планетасымен байланысады.

Читайте также:  "Теріс коннотация","позитивті коннотация" туралы

1. Гравитация теориясының дамуындағы шағын экскурс

Бастапқыда Жер қозғалмайды деп есептелді, ал аспан денелерінің қозғалысы өте күрделі болып көрінді. Галилей алғашқылардың бірі болып біздің планетамыз ерекше емес және Күн айналасында қозғалады деген болжам айтты. Бұл тұжырымдама жеткілікті дұшпандық болды. Тыныш неке пікірталастарға қатыспайды, аспан саласындағы дене координаттарын тікелей өлшеумен айналысуды шешті. Кейінірек деректер Тыныш тап — Кеплеру, ол тауып, қарапайым түсініктеме кездесетін траекториялар, сформулировав үш заңдар қозғалыс планета (Жер), Күннің айналасында:

1. Планеталар эллиптикалық орбиталармен қозғалады, олардың бір фокустарында күн бар.

2. Планетаның қозғалыс жылдамдығы оның радиус-векторы тең уақыт аралығында байқалатын алаңдар тең болып өзгереді.

3. Бір күн жүйесі ғаламшарының айналыс кезеңдері және олардың үлкен жартылай осьтері арақатынасымен байланысты:

Кеплерге сәйкес жерден байқалатын «аспан саласындағы» ғаламшардың күрделі қозғалысы осы ғаламшардың жермен бірге Күн айналасындағы орбиталық қозғалысты және планетаның осінің айналасындағы тәуліктік айналуды жасайтын бақылаушының қозғалысымен эллиптикалық орбиталар бойынша қосылуы салдарынан пайда болды.

Жердің тәуліктік айналуының тура дәлелі ретінде маятниктің тербеліс жазықтығы айналмалы жердің бетіне қатысты бұрылған Фуко қойылған эксперимент болды.

Кеплер заңдары ғаламшардың байқалатын қозғалысын жақсы сипаттады, бірақ мұндай қозғалысқа әкелетін себептерді ашпады (мысалы. әбден болады деп саналсын, себебі денелердің қозғалыс бойынша Кеплеровым орбитам болды, ерік-жігері қандай да бір мәнінен немесе ұмтылу өздерін аспан денелері — үндестік). Ньютон гравитация теориясы Кеплер заңдары бойынша ғарыш денелерінің қозғалуына себеп болған себептерді көрсетті, дұрыс болжап, олардың неғұрлым күрделі жағдайларда қозғалу ерекшеліктерін түсіндірді, бір терминдерде ғарыштық және жер масштабтарының көптеген құбылыстарын сипаттауға мүмкіндік берді (галактикалық жиналудағы жұлдыздардың қозғалысы және алманың жер бетіне құлауы).

Ньютон екі нүктелі денелердің өзара әрекеттесуі кезінде пайда болатын гравитациялық күш үшін дұрыс өрнек тапты (олардың арасындағы қашықтықпен салыстырғанда мөлшері аз денелер), егер планета массасы жұлдыз массасынан аз болса, аналитикалық шешімге жол беретін дифференциалды теңдеуге алып келді. Қандай да бір қосымша физикалық идеяларды тартпастан, таза математикалық әдістермен сәйкес бастапқы жағдайларда жұлдызға дейінгі бастапқы қашықтық және планетаның жылдамдығы жеткілікті екенін көрсетуге болады) ғарыш денесі Кеплер заңдарымен толық келісімде тұйық, тұрақты эллиптикалық орбитада айналатын болады (атап айтқанда Кеплер екінші заңы гравитациялық өзара әрекеттерде орындалатын импульс моментінің сақталу заңының тікелей салдары болып табылады, себебі жаппай орталыққа қатысты күш моменті әрдайым нөлге тең). Жоғары бастапқы жылдамдық кезінде (оның мәні жұлдыздың массасына және бастапқы жағдайға байланысты) ғарыш денесі гиперболалық траекториямен, соңында жұлдыздан шексіз үлкен қашықтыққа кетіп, қозғалады.

Гравитация Заңының маңызды қасиеті-олардың массаларының көлемі бойынша сфералық-симметриялық бөлінуі жағдайында нүктелік емес денелердің гравитациялық өзара әрекеттесуі жағдайында оның математикалық формасын сақтау болып табылады. Бұл ретте осы телалардың орталықтары арасындағы қашықтық рөл атқарады.

2. Гравитациялық күштердің табиғаты туралы

Ньютон тұжырымдалған Дүниежүзілік тартылыс заңы классикалық жаратылыстанудың іргелі заңдарына жатады. Ньютон тұжырымдамасының әдіснамалық әлсіздігі гравитациялық күштердің пайда болуына алып келетін механизмдерді талқылаудан бас тартты («мен гипотезаны елемеймін»). Ньютоннан кейін гравитация теориясын құруға бірнеше рет әрекет жасалды.

Көптеген тәсілдердің басым көпшілігі гравитацияның гидродинамикалық модельдері деп аталатын массивті денелердің механикалық өзара әрекеттесуімен тартылу күштерінің пайда болуын түсіндіруге тырысатын, аралық субстанциямен байланысты, онда «эфир», «гравитондар ағыны», «вакуум» және т.б. белгілі бір атау жазылады. Барлық осы теориялар жалпы елеулі кемшіліктерге ие: күштің қашықтықтан тәуелділігін дұрыс болжай отырып, олар тағы бір бақыланбайтын әсерге алып келеді: енгізілген субстанцияға қатысты қозғалатын денелердің тежелуі.

Гравитациялық өзара іс-қимыл тұжырымдамасын дамытудағы жаңа қадамды салыстырмалықтың жалпы теориясын жасаған А. Эйнштейн жасады.

Ньютон: «күнге деген тарту оның жеке бөлшектеріне деген тартымдылықтан құралады және күннен аластағанда Сатурн орбитасына дейінгі қашықтықтың квадратына пропорционалды түрде өлтіреді, бұл планета афелийінің тыныштығынан, тіпті кометаның шеткі афелийіне дейін, егер тек осы афелий тыныштықта болса» [6, Б. 662]. Гравитациялық өзара әрекеттесудің бұл ерекшелігі дененің ортасынан қашықтықты азайта отырып, гравитациялық күштің азаюына әкеледі.

Читайте также:  АЛАШ ЗИЯЛЫЛАРЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ САЛАСЫН ДАМЫТУДАҒЫ ҚЫЗМЕТІ

Гравитациялық өрістің екінші проблемасы көктегі денелердің өзара жағдайының тұрақтылығымен байланысты бірте-бірте шешілді, атап айтқанда, оның шешімі бағытында үлкен қадам бір жағынан Эддингтон, ал екінші жағынан Френкель жасалды. Бұл концепция Шклов (9) сипатталған протозвездты бұлттың гравитациялық қысу ерекшеліктерін есепке ала отырып толық. Бұл концепция Күн жүйесі, сондай-ақ алыс аспан объектілері туралы келіп түскен жаңа деректермен өте жақсы үйлеседі және ең бастысы, ғаламның шексіз қысылу проблемасын толығымен жояды. Өйткені жұлдыздардың электронды Пілләнің қалыптасуы мен жұлдыздардың ассоциациясын ескере отырып, қашықтағы ыстық аспан денелерінің өзара гравитациялық тартылуы бір жағынан, ғаламның барлық затының шексіз қысылуына, ал екінші жағынан жұлдыздар мен олардың қауымдастықтарының арасындағы соқтығысуға, галактик каннибализмі сияқты кедергі жасай отырып, осы денелердің электрондық қабықтарын өзара итерумен тиімді компенсацияланады. Осылайша, Ньютон өз тұжырымдамасында көрген мәселе жойылады.

Ньютон тұжырымдаған Дүниежүзілік тартылыс заңы оның өмір сүру тарихында жаратылыстану саласындағы ең үздік жетістіктердің бірі болды. Бұл заң әлемнің материалдық бірлігі, барлық табиғи құбылыстардың жалпыға ортақ өзара байланысы туралы философиялық-ғарыштық ережелер негізінде физикалық базаны қатаң ғылыми негізде жүргізуге мүмкіндік берді. Дүниежүзілік тартылыс заңы теориялық жаратылыстың ең әсерлі және жұмбақ негіздерінің бірі болды (‘www.ref.net.ua’, 22 ).

Бұл заңды қолдану аспан механикасы (бұрын белгісіз ғаламшардың болуы «қауырсын ұшында» болжаған) және астрофизика, космология және ғарыштық кеңістікті практикалық игеру саласындағы көрнекті табыстарға қол жеткізуге мүмкіндік берді, ұшу аппараттары мен адамға жер тартылысын еңсеруге және әлемнің кеңістігіндегі серпілісті жүзеге асыруға мүмкіндік берді.

3. Гравитациялық өзара әрекеттесудің ерекшеліктері

Гравитациялық өзара әрекеттесудің ерекшелігі-гравитациялық табиғат күшінің әсерінен сыналатын дененің толық энергиясы болмайды (яғни еркін құлайтын толық энергия (және сәулеленбейтін! оның энергетикалық компоненттерінің арасындағы ара қатынасы ғана қайта бөлінеді). Егер қозғалыстың басында сыналатын дененің толық энергиясы оның тыныштық салмағына сәйкес келсе, онда екпініне қарай оның барлық үлкен бөлігі тыныштық массасының азаюы есебінен пайда болатын массаның кинетикалық құрамдас бөлігіне сәйкес келеді. Гравитациялық әсердің осы ерекшелігі гравитация мен Инерция күштерінің арасындағы принциптік айырмашылықтың қайнар көздері жасалған. Инерция қасиеті өзін денелердің өзара тікелей өзара әрекеттесуі кезінде көрсетеді, соның нәтижесінде кез келген дене, бақылаушының өзара әрекеттесуі мен есептеу жүйесін таңдауының ерекшеліктеріне байланысты қосымша кинетикалық энергияны қалай ала алады, не қолда бар денені басқа денелерге бере отырып, жоғалта алады. Гравитациялық табиғат күштері осы дененің шегінде энергияны бір түрден екінші түрге қайта бөлуге қабілетті: тыныштық энергиясы, ішкі энергия, энергияның көлденең кинетикалық құраушысы — бойлық кинетикалық энергетикалық құрауышқа. Энергияның қайта бөлінуіне сәйкес дене импульсі өзгереді.

Гравитациялық өрістің әсер етуінің өнімі арқылы шама құлау бағытында дененің инерциясын арттырады, бірақ өзі гравитациялық өрістің ықпалына ұшырамайды. Өрістің өзі оның әрекетінің өнімі немесе өзге табиғат күшінің әсерінің нәтижесі болып табыла ма, жоқ па, ажырата алмайды. Сондықтан, шығу тегіне қарамастан, гравитациялық өріске әсер етпейді деген болжам өте резонанс болып табылады.

Бойлық кинетикалық құрамдас бөліктің Елеулі салыстырмалы үлесі кезінде үдеу шамасы G гравитациялық өрістің кернеулігінен қалыс қалады. G-өрісте тік құлайтын денеде әрекет ететін күш оның тыныштық салмағына пропорционалды және m0g құрайды.

Фотонмен тасымалданатын Энергия оның кинетикалық энергиясымен ғана анықталады. Ол тікелей өзара іс-қимыл арқылы берілуі мүмкін, бұл фотонда инертті қасиеттердің және тиісінше инертті массаның болуын көрсетеді. Фотонның гравитациялық массасы тұрақты өлшем болып табылмайды. Вертикаль бағытталған еркін Фотон жағдайында (фотонның қозғалысы G-өрістің кернеулік векторына параллель) g-өріс фотонға әсер етпейді: фотонның гравитациялық массасы нөлге тең; фотонның тыныштық массасы да болмайды. Осыдан фотонның «қызаруы» немесе «қызаруы» бақылаушылардың «жоғарғы» және «төменгі» жүйелеріндегі уақыттың әртүрлі болуына себеп болады.

Читайте также:  МЕМЛЕКЕТТІК БАСҚАРУ ЖҮЙЕСІНІҢ ТИІМДІЛІГІ

Жоғарыда айтылған пайымдауларға байланысты объектінің салмағы мен оның толық энергиясы арасында сәйкестік көрінісінде артық сақтықпен көрінбейді. Сонымен қатар, белгілі бір жағдайларда инертті қасиеттер олардың энергетикалық әлеуетіне дәл сәйкес келмеуі мүмкін. Объектінің гравитациялық массасы кез келген басқа гравитациялық объектіге қатысты тек қана жеке анықталады

Қозғалыс тұрақтылығы гравитациялық тұрақты немесе тұрақты әрекет (өзара әрекеттесу) бірыңғай іргелі константасының болуымен анықталады. Шамасы бойынша ол әрекет квантына (тұрақты планкаға) тең болуы тиіс. Соңғысының мәні есептік және эксперименталды деректердің барынша сәйкестігі үшін алынды.

Қозғалыс тұрақтылығының және тұрақтылығының нашарлығы гравитациялық өзара іс-қимыл кезінде импульстің берілуінің тұрақтылығын білдіруі тиіс.

Бұл гравитациялық (жылжымалы) жүйе уақыт бірлігі үшін импульсті сақтау Заңына сәйкес жүйенің белгілі бір санына бірдей қозғалыс энергиясын беруі тиіс дегенді білдіреді.

Гравитациялық өзара іс-қимыл басқа өзара іс-қимылдарға (мысалы, электромагниттік) ұқсамайтын белгілі бір сипатқа ие.

Гравитацияның ең маңызды ерекшеліктері.

Біріншіден, гравитациялық өрісте дененің үдеуі оның салмағына байланысты емес. Сондықтан барлық денелер бірдей үдеумен гравитациялық өрісте қозғалады. Бір жағынан, дененің үдеуі оған әсер ететін күшке тепе-тең және демек, оның гравитациялық салмағына тепе-тең. Бірақ екінші жағынан, дененің үдеуі оның инертті массасына тепе-тең. Сонымен, Ричард Фейнман өзінің гравитация бойынша дәрістерінде былай деп жазады: «гравитациямен байланысты бірінші таңқаларлық факт инерциалды және гравитациялық массаның ара қатынасы үнемі, біз оны қайда тексермейміз» [10; С. 62].

«Гравитациямен байланысты екінші ғажайып факт-бұл өзара іс-қимыл өте әлсіз» [10; Б.62].

Гравитацияның маңызды ерекшелігі оның әмбебап сипаты болып табылады — табиғатта бар барлық гравитациялық өзара іс-қимылға қатысады. Сонымен қатар, гравитация — бұл әрдайым тартылыс, ал гравитациялық итеру жоқ.

Және, ақыр соңында, мыналарды атап көрсетуге болады. Біздің әлемімізді басқаратын заңдар өз негізінде кванттық механиканың заңдары. Басқаша айтқанда, барлық физикалық өзара іс-қимылдың іргетасында белгісіздік принципі жатыр.

Бірақ Ньютонның тартымдылық заңы да, жалпы салыстырмалылық теориясында Эйнштейнмен жасалған оның модификациясы да осы іргелі қағидатты мүлдем ескермейді.

Қорытынды

Ғарыштық кеңістік пен уақыт ауқымдары (дәлірек айтқанда — кеңістік-уақыт) алаңдатпауы және шабыттандырмауы мүмкін емес. Оның құпиялары — ашық және ашық емес. Соңғы, әрине, көп. Әлем туралы білімдеріміздің дамуы, ғарышты іс жүзінде игеру және адамның шын мәніндегі Күн жүйесінің жақын маңайында, содан кейін одан тыс жерде-жаңа және жаңа құпиялар пайда болады.

Жалпы жағдайда дененің гравитациялық салмағы (гравитациялық заряд) оның инертті салмағына тең емес. Гравитациялық массамен дененің g-өріспен өзара әрекеттесуі, ал инертті массамен — кеңістікте энергияны тасымалдау қабілеті анықталады.

Тұрақты g-өріс еркін құлайтын дененің толық массасын да, толық энергиясын да өзгерте алмайды. Гравитациялық өрісте дененің толық энергиясының энергетикалық құрамдас бөліктері ғана қайта бөлінеді, оның бастапқы жағдайын сипаттайтын және дененің импульсі өзгереді.

Фотон инертті қасиеттерге ие заттың алғашқы негізі (бірінші масса деңгейінде материя құрамының бірлігі туралы постулат).

Осылайша, біздің жер планетасы-белсенді динамикалық жүйе, қосалқы тороид.

Кез келген қозғалатын және өзара іс-қимыл жасайтын (гравитациялық) жүйеде өзара іс-қимыл жасайтын заттың жиынтық импульсі осы затпен пайда болатын сәулеленудің жиынтық импульсіне тең.

Әдебиеттер тізімі

1. Азимов А. Ғалам. М., 1969;

2. Анисимов А. Ф. Ғарыштық ұсыну халықтар Солтүстіктен.
М. — Л., 1959;

3. Берри А. астрономияның қысқаша тарихы. М. — Л., 1946;

4. Вайнберг С. алғашқы үш минут: әлемнің шығу тегі туралы қазіргі көзқарас. М., 1981;

5. Ван-дер-Варден Б. Пробуждающаяся наука. Рождение астрономия. М., 1991;

6. Астрономия: жалпы білім беру мекемелері үшін Атлас. М., 1996 ж.;

7. Жұлдызша (журнал). 1995-1997;

Оставить комментарий