وفي ليلة صافية خالية من القمر، يمكن رؤية حوالي 3000 نجم فوق الأفق بالعين المجردة. سيكون نفس العدد من النجوم بنفس السطوع تحت الأفق. كلهم (مع الشمس) يشكلون جزءًا صغيرًا من نظام نجمي عملاق يسمى المجرة. تحتوي المجرة على ما يقارب 200 مليار نجم. تشكل نجوم المجرة شكلاً في الفضاء يشبه قرصاً مسطحاً يبلغ قطره حوالي 100 ألف سنة ضوئية مع سماكة كروية في المركز.
وتحت تأثير الجاذبية الكونية، تتحرك نجوم المجرة حول مركزها في مدارات دائرية وإهليلجية. تختلف سرعة دوران المجرة على مسافات مختلفة من المركز. بالنسبة للشمس تبلغ سرعتها حوالي 250 كم/ثانية. هناك العديد من المجرات الأخرى خارج مجرتنا. وتتحد هذه المجرات بدورها في مجموعات مختلفة. على سبيل المثال، تشكل مجرتنا، مع سديم المرأة المسلسلة والعديد من المجرات الصغيرة نسبيًا، ما يسمى بالمجموعة المحلية. عادة ما يتم التعبير عن المسافات بين مجموعات المجرات بالميجا بارسيك (Mpc). المسافة التي تبلغ 1 ميجا فرسخ فلكي كبيرة جدًا لدرجة أن الضوء يستغرق 3.26 مليون سنة للسفر عبرها. وفي الوقت نفسه، أولئك الأقرب إلى المجموعة المحليةوتقع مجموعات من المجرات على بعد 25 مليون فرسخ فلكي منه.
في كوكبة برج العذراء يوجد مجموعة كبيرة جدًا من المجرات في كوكبة برج العذراء، على بعد 20 ميجا فرساوس منا. يبلغ قطر هذا العنقود 5 ميجا فرسخ فلكي، ويضم عدة مئات من الأنظمة النجمية العملاقة. أبعد عنقود مجري يمكن قياس المسافة إليه يقع في كوكبة كوما برنيس، على بعد 5200 ميجا فرسخ فلكي منا. ولا يمكن رؤيته إلا من خلال أكبر التلسكوب.
لكن هذه المسافات الهائلة تتزايد بمرور الوقت. تم تأسيس هذا لأول مرة في عام 1929 من قبل عالم الفلك الأمريكي إي. هابل. والقانون الذي اكتشفه يقول: الآن هذا القانون يسمى قانون هابل. رياضياً، يتم كتابتها بالصيغة التالية: v=HR، حيث v هي سرعة إزالة المجرات؛ R هي المسافة بينهما. معامل التناسب N~65 km/(s·Mpc)، يسمى ثابت هابل. المعنى الجسديهذا الثابت هو أنه يوضح مدى سرعة تحرك المجرات الموجودة على مسافة 1 Mpc بعيدًا عن بعضها البعض. ويسمى هذا القانون الآن قانون هابل. رياضياً، يتم كتابتها بالصيغة التالية: v=HR، حيث v هي سرعة إزالة المجرات؛ R هي المسافة بينهما. معامل التناسب N~65 km/(s·Mpc)، يسمى ثابت هابل. المعنى المادي لهذا الثابت هو أنه يوضح مدى سرعة تحرك المجرات الموجودة على مسافة 1 ميجاباسكتيك بعيدًا عن بعضها البعض. ويترتب على قانون هابل أنه كلما زادت المسافة بين المجرات (ومجموعاتها)، كلما زادت سرعة ابتعادها عن بعضها البعض. الكون يتوسع، والسرعة التي تبتعد بها المجرات عن بعضها البعض تتناسب مع المسافة بينها.
الشريحة 2
الشريحة 3
الجاذبية (الجاذبية العالمية، الجاذبية) (من الجاذبية اللاتينية - "الجاذبية") هي تفاعل أساسي عالمي بين جميع الأجسام المادية. وفي تقريب السرعات المنخفضة وتفاعل الجاذبية الضعيفة، يتم وصفها بواسطة نظرية نيوتن للجاذبية، وفي الحالة العامة يتم وصفها بواسطة النظرية النسبية العامة لأينشتاين. الجاذبية هي الأضعف بين الأنواع الأربعة للتفاعلات الأساسية. في الحد الكمي، يجب وصف تفاعل الجاذبية بواسطة نظرية كمومية للجاذبية، والتي لم يتم تطويرها بشكل كامل بعد
الشريحة 4
تفاعل الجاذبية
قانون الجاذبية الكونية. في إطار الميكانيكا الكلاسيكية، يتم وصف تفاعل الجاذبية من خلال قانون نيوتن للجذب العام، والذي ينص على أن قوة الجذب بين جسمين النقاط الماديةالكتلتان m وM مفصولتان بمسافة R تتناسب مع كلتا الكتلتين وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة - أي:
الشريحة 5
قانون الجاذبية العامة هو أحد تطبيقات قانون التربيع العكسي، وهو موجود أيضاً في دراسة الإشعاع (انظر مثلاً الضغط الضوئي)، وهو نتيجة مباشرة للزيادة التربيعية في مساحة الكرة ذات نصف القطر المتزايد، مما يؤدي إلى انخفاض تربيعي في مساهمة أي وحدة مساحة في مساحة الكرة بأكملها.
الشريحة 6
إن مجال الجاذبية، مثل مجال الجاذبية، محتمل. هذا يعني أنه يمكنك إدخال الطاقة الكامنة لجذب الجاذبية لزوج من الأجسام، ولن تتغير هذه الطاقة بعد تحريك الجثث على طول حلقة مغلقة. تستلزم إمكانات مجال الجاذبية قانون الحفاظ على مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة، وعند دراسة حركة الأجسام في مجال الجاذبية، غالبًا ما يبسط الحل بشكل كبير. في إطار ميكانيكا نيوتن، يكون تفاعل الجاذبية طويل المدى. وهذا يعني أنه بغض النظر عن كيفية تحرك جسم ضخم، فإن إمكانات الجاذبية في أي نقطة في الفضاء تعتمد فقط على موضع الجسم في لحظة معينة من الزمن. الأجسام الفضائية الكبيرة - الكواكب والنجوم والمجرات - لها كتلة هائلة، وبالتالي تخلق مجالات جاذبية كبيرة.
الشريحة 7
وكانت الجاذبية أول قوة تم وصفها النظرية الرياضية. يعتقد أرسطو أن الأجسام ذات الكتل المختلفة تسقط بسرعات مختلفة. في وقت لاحق فقط، قرر جاليليو جاليلي تجريبيا أن الأمر ليس كذلك - إذا تم القضاء على مقاومة الهواء، فإن جميع الجثث تتسارع بالتساوي. وصف قانون الجذب العام لإسحاق نيوتن (1687) السلوك العام للجاذبية بشكل جيد. في عام 1915، أنشأ ألبرت أينشتاين النظرية النسبية العامة، والتي تصف الجاذبية بشكل أكثر دقة من حيث هندسة الزمكان.
الشريحة 8
الميكانيكا السماوية وبعض مهامها
فرع الميكانيكا الذي يدرس حركة الأجسام في الفضاء الفارغ فقط تحت تأثير الجاذبية يسمى الميكانيكا السماوية. إن أبسط مشكلة في الميكانيكا السماوية هي تفاعل الجاذبية بين جرمين نقطيين أو كرويين في الفضاء الفارغ. يتم حل هذه المشكلة في إطار الميكانيكا الكلاسيكية تحليليا حتى النهاية؛ غالبًا ما تتم صياغة نتيجة حلها على شكل قوانين كبلر الثلاثة.
الشريحة 9
وفي بعض الحالات الخاصة، من الممكن إيجاد حل تقريبي. الحالة الأكثر أهمية هي عندما تكون كتلة أحد الأجسام أكبر بكثير من كتلة الأجسام الأخرى (أمثلة: النظام الشمسي وديناميكيات حلقات زحل). في هذه الحالة، كتقريب أولي، يمكننا أن نفترض أن الأجسام الخفيفة لا تتفاعل مع بعضها البعض وتتحرك على طول مسارات كبلر حول الجسم الضخم. ويمكن أخذ التفاعلات بينهما في الاعتبار في إطار نظرية الاضطراب ومتوسطها مع مرور الوقت. وفي هذه الحالة قد تنشأ ظواهر غير تافهة، مثل الرنين، والتجاذبات، والفوضى، وما إلى ذلك. مثال جيدمثل هذه الظواهر هي البنية المعقدة لحلقات زحل.
الشريحة 10
مجالات الجاذبية القوية
في مجالات الجاذبية القوية، وكذلك عند التحرك في مجال الجاذبية بسرعات نسبية، تبدأ التأثيرات في الظهور النظرية العامةالنسبية (GR): التغير في هندسة الزمكان؛ ونتيجة لذلك انحراف قانون الجاذبية عن قانون نيوتن؛ وفي الحالات القصوى - ظهور الثقوب السوداء؛ تأخير الإمكانات المرتبطة بالسرعة المحدودة لانتشار اضطرابات الجاذبية؛ ونتيجة لذلك، المظهر موجات الجاذبية; التأثيرات اللاخطية: تميل الجاذبية إلى التفاعل مع نفسها، وبالتالي فإن مبدأ التراكب في المجالات القوية لم يعد قائمًا.
الشريحة 11
إشعاع الجاذبية
أحد التنبؤات المهمة للنسبية العامة هو إشعاع الجاذبية، الذي لم يتم تأكيد وجوده بعد من خلال الملاحظات المباشرة. ومع ذلك، هناك أدلة هامة غير مباشرة لصالح وجودها، وهي: فقدان الطاقة في الأنظمة الثنائية المتقاربة التي تحتوي على أجسام جاذبة مدمجة (مثل النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء)، وعلى وجه الخصوص، في نظام PSR B1913+16 الشهير (هلس-تايلور) النجم النابض) - يتوافق جيدًا مع نموذج النسبية العامة، حيث يتم نقل هذه الطاقة بعيدًا على وجه التحديد عن طريق إشعاع الجاذبية.
الشريحة 12
لا يمكن توليد إشعاع الجاذبية إلا من خلال أنظمة ذات أقطاب رباعية متغيرة أو لحظات متعددة الأقطاب أعلى؛ وتشير هذه الحقيقة إلى أن إشعاع الجاذبية لمعظم المصادر الطبيعية هو إشعاع اتجاهي، مما يعقد اكتشافه بشكل كبير.
الشريحة 13
منذ عام 1969 (تجارب ويبر)، جرت محاولات للكشف المباشر عن إشعاع الجاذبية. يوجد حاليًا في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا واليابان العديد من الأنظمة الأرضية العاملة، بالإضافة إلى مشروع كاشف الجاذبية الفضائية LISA (هوائي تداخل الليزر - هوائي فضائي لقياس تداخل الليزر). يجري تطوير كاشف أرضي في روسيا المركز العلميأبحاث موجات الجاذبية "دولكين" في جمهورية تتارستان.
الشريحة 14
الشريحة 15
تأثيرات خفية للجاذبية
بالإضافة إلى التأثيرات الكلاسيكية لجاذبية الجاذبية وتمدد الزمن، تتنبأ النظرية النسبية العامة بوجود مظاهر أخرى للجاذبية، والتي تكون في ظل الظروف الأرضية ضعيفة جدًا، وبالتالي يكون اكتشافها والتحقق منها تجريبيًا صعبًا للغاية. وحتى وقت قريب، كان التغلب على هذه الصعوبات يبدو أبعد من قدرات المجربين. من بينها، على وجه الخصوص، يمكننا تسمية سحب الأطر المرجعية بالقصور الذاتي (أو تأثير لينس-ثيرينغ) والمجال الجاذبية المغناطيسية. وفي عام 2005، أجرى مسبار GravityProbe B غير المأهول التابع لناسا تجربة دقيقة غير مسبوقة لقياس هذه التأثيرات بالقرب من الأرض، لكن نتائجها الكاملة لم تُنشر بعد. اعتبارًا من نوفمبر 2009، ونتيجة لمعالجة البيانات المعقدة، تم اكتشاف التأثير مع وجود خطأ لا يزيد عن 14%. يستمر العمل.
الشريحة 16
النظريات الكلاسيكية للجاذبية نظرًا لحقيقة أن التأثيرات الكمومية للجاذبية صغيرة للغاية حتى في ظل الظروف التجريبية والرصدية الأكثر تطرفًا، فلا توجد حتى الآن ملاحظات موثوقة عنها. تظهر التقديرات النظرية أنه في الغالبية العظمى من الحالات يمكن للمرء أن يقتصر على الوصف الكلاسيكي لتفاعل الجاذبية.
الشريحة 17
هناك الكنسي الحديث النظرية الكلاسيكيةالجاذبية - النظرية النسبية العامة، والعديد من الفرضيات والنظريات التوضيحية بدرجات متفاوتة من التطور، تتنافس مع بعضها البعض. كل هذه النظريات تقدم تنبؤات متشابهة جدًا ضمن التقريب الذي يتم من خلاله إجراء الاختبارات التجريبية حاليًا.
عرض كافة الشرائح
"محرك الاحتراق الداخلي" - يبدو أن الدوار ذو العجلة المسننة يدور حول الترس. محرك احتراق داخلي ثنائي الأشواط. محركات الاحتراق الداخلي العاملة بالغاز. دورة ثنائية الشوط. رسم تخطيطي لتشغيل اسطوانة محرك رباعي الأشواط. في دورة ثنائية الأشواط، تحدث ضربات الطاقة مرتين في كثير من الأحيان. محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالبنزين. محركات الاحتراق الداخلي ذات المكبس الدوار. مخطط. طلب. مخطط. محرك احتراق داخلي رباعي الأشواط. جهاز.
"تاريخ الكهرباء" - القرن التاسع عشر - يصوغ ماكسويل معادلاته. القرن الثامن عشر - فولت يخترع المصدر العاصمة- خلية كلفانية (1800). القرن الثامن عشر - تم إنشاء أول مكثف كهربائي - جرة ليدن (1745). ومن المعروف أنه إذا تم فرك مواد معينة على الصوف فإنها تجذب الأجسام الخفيفة.
"الجسيمات الأولية" - الكهرباء الساكنة. المجال المغنطيسي. القانون الأساسي للكهرباء الساكنة هو قانون كولوم! الكهرباء الساكنة هي فرع من فروع الفيزياء يدرس تفاعل الشحنات الكهربائية الثابتة. الكهرباء هي ظاهرة فيزيائية. الجسيمات الأولية. الديناميكا الكهربائية هي فرع من فروع الفيزياء يدرس تفاعل الشحنات الكهربائية.
"السعة الكهربائية للمكثف" - يتركز المجال الكهربائي داخل المكثف. سعة المكثف. بالنسبة للمكثف الكروي، الذي يتكون من كرتين متحدة المركز، يتركز المجال بأكمله بينهما. تتمتع الأنظمة المكونة من موصلين، والتي تسمى المكثفات، بقدرة كهربائية عالية. تسمى موصلات المكثف بألواحه.
"ما يدرس الفيزياء" - محاضرة المعلم "ما يدرس الفيزياء". ندى الصباح. الاحتراق. ما هي الظواهر الطبيعية التي لاحظناها؟ الظواهر البصريةطبيعة. تعريف الطلاب بموضوع جديد دورة المدرسة. قدم أرسطو مفهوم "الفيزياء" (من الكلمة اليونانية "fusis" - الطبيعة). الظواهر الكهربائية في الطبيعة. الظواهر الصوتية في الطبيعة.
"تسارع السقوط الحر" - كيف تتحرك الأجسام تحت تأثير قوة ثابتة؟ السقوط الحر هو حركة الأجسام تحت تأثير الجاذبية. قيمة تسارع الجاذبية. ماذا يمكن أن يقال عن حجم الجاذبية بالقرب من سطح الأرض؟ سقوط جسم بالقرب من سطح الأرض. G – تسارع السقوط الحر g = 9.8 م/С2 حسب قانون نيوتن الثاني.
هناك إجمالي 17 عرضًا تقديميًا في هذا الموضوع
ماذا سيحدث لو اختفت الجاذبية على الأرض؟
دعونا ننسى كل قوانين الفيزياء للحظة ونتخيل أنه في يوم من الأيام ستختفي جاذبية كوكب الأرض تمامًا. سيكون هذا أسوأ يوم على هذا الكوكب. نحن نعتمد بشكل كبير على قوة الجاذبية، فبفضل هذه القوة، تسير السيارات، ويمشي الناس، ويمكن أن تستلقي حوامل الأثاث وأقلام الرصاص والمستندات على الطاولة. أي شيء غير مرتبط بشيء سيبدأ فجأة في الطيران في الهواء. أسوأ شيء هو أن هذا لن يؤثر فقط على الأثاث وجميع الأشياء من حولنا، بل على ظاهرتين أخريين مهمتين للغاية بالنسبة لنا - اختفاء الجاذبية سيؤثر على الغلاف الجوي والمياه في المحيطات والبحيرات والأنهار. بمجرد أن تتوقف قوة الجاذبية عن العمل، فإن الهواء الموجود في الغلاف الجوي الذي نتنفسه لن يبقى على الأرض وسيطير كل الأكسجين بعيدًا إلى الفضاء. وهذا أحد أسباب عدم قدرة الإنسان على العيش على القمر - لأن القمر لا يتمتع بالجاذبية المطلوبة للحفاظ على الغلاف الجوي حوله، وبالتالي فإن القمر عملياً في فراغ. وبدون الغلاف الجوي، سوف تموت جميع الكائنات الحية على الفور، وسوف تتبخر جميع السوائل في الفضاء. اتضح أنه إذا اختفت قوة الجاذبية على كوكبنا، فلن يبقى شيء حي على الأرض. وفي الوقت نفسه، إذا تضاعفت الجاذبية فجأة، فلن يجلب أي شيء جيد. لأنه في هذه الحالة، ستصبح جميع الأشياء والكائنات الحية أثقل بمرتين. بادئ ذي بدء، كل هذا من شأنه أن يؤثر على المباني والهياكل. تم بناء المنازل والجسور وناطحات السحاب ودعامات الطاولة والأعمدة وغير ذلك الكثير مع مراعاة الجاذبية الطبيعية، وأي تغيير في الجاذبية سيكون له عواقب وخيمة - فمعظم الهياكل سوف تنهار ببساطة. الأشجار والنباتات ستواجه أيضًا وقتًا عصيبًا. وهذا من شأنه أن يؤثر أيضا على خطوط الكهرباء. وسوف يتضاعف الضغط الجوي، الأمر الذي سيؤدي بدوره إلى تغير المناخ. كل هذا يوضح مدى أهمية الجاذبية بالنسبة لنا. وبدون الجاذبية، سوف نتوقف ببساطة عن الوجود، لذلك لا يمكننا أن نسمح لقوة الجاذبية على كوكبنا بالتغير. ويجب أن تصبح هذه حقيقة لا يمكن إنكارها للبشرية جمعاء.
دعونا نتخيل أننا نذهب في رحلة عبر النظام الشمسي. ما هي الجاذبية على الكواكب الأخرى؟ على أي منها سنكون أخف مما على الأرض، وعلى أي منها سنثقل؟
بينما لم نغادر الأرض بعد، فلنقم بالتجربة التالية: ننزل عقليًا إلى أحد قطبي الأرض، ثم نتخيل أننا قد انتقلنا إلى خط الاستواء. أتساءل هل تغير وزننا؟
من المعروف أن وزن أي جسم يتحدد بقوة الجذب (الجاذبية). إنه يتناسب طرديا مع كتلة الكوكب ويتناسب عكسيا مع مربع نصف قطره (تعلمنا عن هذا لأول مرة من كتاب الفيزياء المدرسي). وبالتالي، إذا كانت أرضنا كروية تماما، فإن وزن كل جسم يتحرك على طول سطحه سيبقى دون تغيير.
لكن الأرض ليست كرة. وهي مفلطحة عند القطبين وممدودة على طول خط الاستواء. نصف القطر الاستوائي للأرض أطول بـ 21 كم من نصف القطر القطبي. اتضح أن قوة الجاذبية تعمل على خط الاستواء كما لو كانت من بعيد. ولهذا السبب فإن وزن الجسم نفسه في أماكن مختلفة من الأرض ليس هو نفسه. يجب أن تكون الأجسام أثقل عند قطبي الأرض، وأخف وزنا عند خط الاستواء. وهنا يصبحون أخف بنسبة 1/190 من وزنهم عند القطبين. وبطبيعة الحال، لا يمكن اكتشاف هذا التغير في الوزن إلا باستخدام الميزان الزنبركي. يحدث أيضًا انخفاض طفيف في وزن الأجسام عند خط الاستواء بسبب قوة الطرد المركزيالناتجة عن دوران الأرض. وبالتالي، فإن وزن الشخص البالغ الذي يصل من خطوط العرض القطبية العالية إلى خط الاستواء سوف ينخفض بما مجموعه حوالي 0.5 كجم.
والآن من المناسب أن نسأل: كيف سيتغير وزن الإنسان الذي يسافر على الكواكب؟ النظام الشمسي?
لدينا الأول محطة فضائية- المريخ. كم سيزن الإنسان على المريخ؟ ليس من الصعب إجراء مثل هذا الحساب. للقيام بذلك، تحتاج إلى معرفة كتلة ونصف قطر المريخ.
وكما هو معروف فإن كتلة “الكوكب الأحمر” أقل من كتلة الأرض بـ 9.31 مرة، ونصف القطر أقل من نصف القطر بـ 1.88 مرة. الكرة الأرضية. لذلك، بسبب عمل العامل الأول، يجب أن تكون الجاذبية على سطح المريخ أقل بـ 9.31 مرة، وبسبب العامل الثاني، أكبر بـ 3.53 مرة من جاذبيتنا (1.88 * 1.88 = 3.53). في النهاية، فهو يشكل ما يزيد قليلاً عن ثلث جاذبية الأرض هناك (3.53: 9.31 = 0.38). وبنفس الطريقة، يمكنك تحديد ضغط الجاذبية على أي جرم سماوي.
الآن دعونا نتفق على أن رائد الفضاء المسافر على الأرض يزن بالضبط 70 كجم. ثم بالنسبة للكواكب الأخرى نحصل على القيم الوزنية التالية (الكواكب مرتبة تصاعديا حسب وزنها):
بلوتو 4.5
الزئبق 26.5
زحل 62.7
الزهرة 63.4
نبتون 79.6
كوكب المشتري 161.2
وكما نرى فإن الأرض تحتل موقعاً وسطاً بين الكواكب العملاقة من حيث الجاذبية. في اثنين منهم - زحل وأورانوس - تكون قوة الجاذبية أقل إلى حد ما من الأرض، وفي الاثنين الآخرين - كوكب المشتري ونبتون - تكون أكبر. صحيح، بالنسبة لكوكب المشتري وزحل، يتم إعطاء الوزن مع مراعاة عمل قوة الطرد المركزي (يدوران بسرعة). هذا الأخير يقلل من وزن الجسم عند خط الاستواء بنسبة عدة بالمائة.
تجدر الإشارة إلى أنه بالنسبة للكواكب العملاقة فإن القيم الوزنية تعطى على مستوى طبقة السحاب العليا، وليس على مستوى السطح الصلب، أما الكواكب الشبيهة بالأرض (عطارد، الزهرة، الأرض، المريخ) ) وبلوتو.
على سطح كوكب الزهرة، سيكون الشخص أخف بنسبة 10٪ تقريبًا من وزنه على الأرض. لكن على عطارد والمريخ سيحدث انخفاض في الوزن بمقدار 2.6 مرة. أما بلوتو، فإن الشخص الموجود عليه سيكون أخف بمقدار 2.5 مرة من القمر، أو 15.5 مرة أخف من الظروف الأرضية.
لكن الجاذبية (الجاذبية) على الشمس أقوى بـ 28 مرة من الجاذبية على الأرض. سيزن جسم الإنسان 2 طن هناك وسيتم سحقه على الفور بسبب وزنه. ومع ذلك، قبل الوصول إلى الشمس، يتحول كل شيء إلى غاز ساخن. شيء آخر صغير الأجرام السماويةمثل أقمار المريخ والكويكبات. في كثير منها يمكنك أن تشبه بسهولة... عصفور!
من الواضح تمامًا أنه لا يمكن لأي شخص السفر إلى كواكب أخرى إلا ببدلة فضائية خاصة مختومة ومجهزة بأجهزة دعم الحياة. وزن البدلة الفضائية التي ارتداها رواد الفضاء الأمريكيون على سطح القمر يساوي تقريبًا وزن شخص بالغ. ولذلك فإن القيم التي أعطيناها لوزن المسافر الفضائي على الكواكب الأخرى يجب أن تضاعف على الأقل. عندها فقط سنحصل على قيم وزن قريبة من القيم الفعلية.
عرض محتويات الوثيقة
"عرض تقديمي "الجاذبية من حولنا""
وأتساءل كيف يحدث هذا؟
الأرض مستديرة، بل وتدور حول محورها، وتطير في الفضاء اللامتناهي لكوننا بين النجوم،
ونجلس بهدوء على الأريكة ولا نطير أو نسقط في أي مكان.
وتعيش طيور البطريق في القارة القطبية الجنوبية عمومًا "رأسًا على عقب" ولا تسقط أيضًا في أي مكان.
ومن خلال القفز على الترامبولين، نعود دائمًا ولا نطير بعيدًا في السماء الزرقاء.
ما الذي يجعلنا جميعًا نسير بهدوء على كوكب الأرض ولا نطير إلى أي مكان، ولكن كل الأشياء تسقط؟
ربما هناك شيء يسحبنا نحو الأرض؟
هذا صحيح!
نحن تسحبنا الجاذبية
أو بمعنى آخر - الجاذبية.
جاذبية
(الجاذبية، الجاذبية الكونية، الجاذبية)
(من الجاذبية اللاتينية - "الثقل")
جوهر الجاذبية هو أن جميع الأجسام الموجودة في الكون تجذب جميع الأجسام الأخرى من حولها.
وتعد جاذبية الأرض حالة خاصة من هذه الظاهرة الشاملة.
تجذب الأرض إلى نفسها جميع الأجسام الموجودة عليها:
يستطيع الناس والحيوانات المشي بأمان على الأرض،
وتبقى الأنهار والبحار والمحيطات على ضفافها،
الهواء يشكل الغلاف الجوي لدينا
الكواكب.
جاذبية
* انها دائما هناك
*إنها لا تتغير أبداً
والسبب عدم جاذبية الأرض أبداً
لا يتغير هو أن كتلة الأرض لا تتغير أبدا.
الطريقة الوحيدة لتغيير جاذبية الأرض هي تغيير كتلة الكوكب.
تغير كبير بما فيه الكفاية في الكتلة يمكن أن يؤدي إلى تغير في الجاذبية،
لم يتم التخطيط له بعد!
ماذا سيحدث على الأرض
إذا اختفت الجاذبية..
سيكون هذا يومًا رهيبًا !!!
تقريبا كل ما يحيط بنا سوف يتغير.
كل ما هو غير مرفق
إلى شيء ما، فجأة يبدأ في الطيران في الهواء.
إذا على الأرض لا يوجد
جاذبية...
سوف يطفو كل من الغلاف الجوي والمياه في المحيطات والأنهار.
وبدون الغلاف الجوي، فإن أي كائن حي سوف يموت على الفور،
وأي سائل سوف يتبخر في الفضاء.
إذا فقد الكوكب جاذبيته، فلن يصمد أحد لفترة طويلة!
إذا اختفى كوكبنا
جاذبية،
ثم على الأرض
لن يبقى شيء على قيد الحياة!
الأرض نفسها سوف تنهار
إلى قطع وتذهب
السباحة
في الفضاء
مصير مماثل سوف يصيب الشمس.
وبدون الجاذبية التي تحافظ على تماسكها، سينفجر القلب ببساطة تحت الضغط.
ماذا إذا الجاذبية فجأة
سوف يتضاعف …
سيكون سيئا جدا!
ستصبح جميع الأشياء والكائنات الحية أثقل بمرتين...
لو الجاذبية فجأة
سوف يتضاعف …
المنازل والجسور وناطحات السحاب والأعمدة والعوارض
مصممة ل
الجاذبية العادية.
لو الجاذبية فجأة
سوف يتضاعف …
معظم الهياكل سوف تنهار ببساطة!
لو الجاذبية فجأة
سوف يتضاعف …
وهذا من شأنه أن يؤثر على خطوط الكهرباء.
الأشجار والنباتات سيكون لها وقت عصيب.
لو الجاذبية فجأة
سوف يتضاعف …
وسوف يتضاعف الضغط الجوي، مما يؤدي إلى تغير المناخ.
جاذبية
على الكواكب الأخرى
جاذبية كواكب النظام الشمسي مقارنة بجاذبية الأرض
كوكب
شمس
الجاذبية على سطحه
الزئبق
فينوس
أرض
المريخ
كوكب المشتري
زحل
أورانوس
نبتون
بلوتو
ستظهر الميزان...
171.6 كجم
إذا كان علينا السفر في الفضاء عبر كواكب النظام الشمسي، فعلينا أن نكون مستعدين لحقيقة أن وزننا سيتغير.
3.9 كجم
تظهر المقاييس
… كجم
على كوكب المشتري
ز
إنه نفس الشيء تقريبًا
كما لو كان الشخص
بالإضافة إلى بهم
كنت سأتحمل حوالي 60 كجم أكثر
102 كجم
الجاذبية لها تأثيرات مختلفة على الكائنات الحية.
وعندما يتم اكتشاف عوالم أخرى صالحة للسكن، سنرى أن سكانها يختلفون كثيرًا عن بعضهم البعض اعتمادًا على كتلة كواكبهم.
لو كان القمر مسكوناً لسكنته مخلوقات طويلة جداً وهشة..
على كوكب كتلته كتلة كوكب المشتري، سيكون السكان قصيري القامة وأقوياء وضخمين جدًا.
لا يمكنك البقاء على قيد الحياة في مثل هذه الظروف بأطراف ضعيفة، بغض النظر عن مدى صعوبة محاولتك.
جاذبية
- القوة التي تجذب بها الأرض الأجسام
- موجهة رأسياً للأسفل نحو مركز الأرض
العمل البحثي
كيف تعتمد الجاذبية على كتلة الجسم؟
اكتشف:
- ما العلاقة بين الجاذبية ووزن الجسم؟
- ما هو معامل التناسب؟
سعر قسم الدينامومتر:
نتائج القياس
وزن الجسم
وزن الجسم
جاذبية
𝗺 ، كجم
𝗺 ، كجم
0,1 0,2 0,3 0,4 𝗺، كجم
عامل التناسب: ز
لجميع التجارب: ز
حساب الجاذبية: = ملغ
ما هي الجاذبية؟ الجاذبية، كفرع من فروع الفيزياء، هي موضوع خطير للغاية، جيوردانو برونو أحرقته محاكم التفتيش، جاليليو جاليلي بالكاد أفلت من العقاب، تلقى نيوتن مخروطًا من تفاحة، وفي البداية ضحك الجميع على أينشتاين العالم العلمي. العلم الحديثمحافظ للغاية، لذا فإن جميع الأبحاث المتعلقة بالجاذبية تُقابل بالتشكيك. بالرغم من أحدث الإنجازاتفي مختبرات مختلفة حول العالم تظهر أنه من الممكن التحكم في الجاذبية وفي غضون سنوات قليلة سنتمكن من فهم الكثير الظواهر الفيزيائيةسيكون أعمق من ذلك بكثير. ستحدث تغييرات جذرية في العلوم والتكنولوجيا في القرن الحادي والعشرين، لكن هذا سيتطلب عملاً جادًا وتضافر جهود العلماء والصحفيين وجميع التقدميين... الجاذبية، كفرع من فروع الفيزياء، موضوع خطير للغاية، جيوردانو تم حرق برونو من قبل محاكم التفتيش، وواجه جاليليو جاليلي صعوبة في الإفلات من العقاب، وتلقى نيوتن مخروطًا من تفاحة، وفي البداية ضحك العالم العلمي بأكمله على أينشتاين. العلم الحديث محافظ للغاية، لذا فإن كل الأبحاث المتعلقة بالجاذبية تُقابل بالشك. على الرغم من أن آخر الإنجازات في مختلف المختبرات حول العالم تشير إلى أنه من الممكن التحكم في الجاذبية، وفي غضون سنوات قليلة سيكون فهمنا للعديد من الظواهر الفيزيائية أعمق بكثير. ستحدث تغييرات جذرية في العلوم والتكنولوجيا في القرن الحادي والعشرين، لكن هذا سيتطلب عملاً جادًا وجهودًا مشتركة للعلماء والصحفيين وجميع الأشخاص التقدميين... إ. بودكلتنوف إي. بودكلتنوف
الجاذبية من وجهة نظر علمية الجاذبية (الجاذبية العالمية) (من اللاتينية gravitas "الجاذبية") هي تفاعل أساسي بعيد المدى تخضع له جميع الأجسام المادية. وفقًا للمفاهيم الحديثة، فهو التفاعل العالمي للمادة مع استمرارية الزمان والمكان، وعلى عكس التفاعلات الأساسية الأخرى، فإن جميع الأجسام دون استثناء، بغض النظر عن كتلتها وبنيتها الداخلية، في نفس النقطة في المكان والزمان تُعطى نفس التسارع نسبيا محليا - إطار مرجعي بالقصور الذاتي لمبدأ التكافؤ لأينشتاين. وبشكل أساسي، للجاذبية تأثير حاسم على المادة النطاق الكوني. يستخدم مصطلح الجاذبية أيضًا كاسم لفرع الفيزياء الذي يدرس تفاعلات الجاذبية. إن أنجح نظرية فيزيائية حديثة في الفيزياء الكلاسيكية التي تصف الجاذبية هي النسبية العامة؛ نظرية الكمتفاعل الجاذبية لم يتم بناؤه بعد. الجاذبية (الجاذبية العالمية) (من اللاتينية gravitas "الثقل") هي تفاعل أساسي بعيد المدى تخضع له جميع الأجسام المادية. وفقًا للمفاهيم الحديثة، فهو التفاعل العالمي للمادة مع استمرارية الزمان والمكان، وعلى عكس التفاعلات الأساسية الأخرى، فإن جميع الأجسام دون استثناء، بغض النظر عن كتلتها وبنيتها الداخلية، في نفس النقطة في المكان والزمان تُعطى نفس التسارع نسبيا محليا - إطار مرجعي بالقصور الذاتي لمبدأ التكافؤ لأينشتاين. وبشكل أساسي، للجاذبية تأثير حاسم على المادة على المستوى الكوني. يستخدم مصطلح الجاذبية أيضًا كاسم لفرع الفيزياء الذي يدرس تفاعلات الجاذبية. إن أنجح نظرية فيزيائية حديثة في الفيزياء الكلاسيكية التي تصف الجاذبية هي النسبية العامة؛ لم يتم بعد بناء النظرية الكمومية لتفاعل الجاذبية.
تفاعل الجاذبية تفاعل الجاذبية هو أحد التفاعلات الأربعة الأساسية في عالمنا. في إطار الميكانيكا الكلاسيكية، يتم وصف تفاعل الجاذبية من خلال قانون نيوتن للجذب العام، والذي ينص على أن قوة الجذب بين نقطتين ماديتين كتلتهما m1 وm2، تفصل بينهما مسافة R، تتناسب طرديًا مع كلتا الكتلتين وعكسيًا. إلى مربع المسافة، أي أن تفاعل الجاذبية هو أحد التفاعلات الأربعة الأساسية في عالمنا. في إطار الميكانيكا الكلاسيكية، يتم وصف تفاعل الجاذبية من خلال قانون نيوتن للجذب العام، والذي ينص على أن قوة الجذب بين نقطتين ماديتين كتلتهما m1 وm2، تفصل بينهما مسافة R، تتناسب طرديًا مع كلتا الكتلتين وتتناسب عكسيًا. إلى مربع المسافة، أي أن G هو ثابت الجاذبية ويساوي تقريبًا m³/(kgf²). هنا G هو ثابت الجاذبية، ويساوي تقريبًا m³/(kgf²).
قانون الجاذبية العالمية في أيامه الأخيرة، روى إسحاق نيوتن كيف حدث اكتشاف قانون الجاذبية العالمية: كان يسير عبر بستان تفاح في منزل والديه وفجأة رأى القمر في سماء النهار. وهناك، أمام عينيه، خرجت تفاحة من الغصن وسقطت على الأرض. وبما أن نيوتن كان يعمل على قوانين الحركة في ذلك الوقت بالذات، فقد كان يعلم بالفعل أن التفاحة وقعت تحت تأثير مجال الجاذبية الأرضية. كما كان يعلم أن القمر لا يتوقف في السماء فحسب، بل يدور في مداره حول الأرض، وبالتالي يتأثر بنوع من القوة التي تمنعه من الخروج عن المدار والتحليق في خط مستقيم بعيدًا، داخل مساحة مفتوحة. ثم خطر في باله أنه ربما كانت نفس القوة التي جعلت التفاحة تسقط على الأرض والقمر يبقى في مداره حول الأرض. في أيامه الأخيرة، روى إسحاق نيوتن كيف تم اكتشاف قانون الجاذبية العالمية: كان يسير عبر بستان تفاح في منزل والديه وفجأة رأى القمر في سماء النهار. وهناك، أمام عينيه، خرجت تفاحة من الغصن وسقطت على الأرض. وبما أن نيوتن كان يعمل على قوانين الحركة في ذلك الوقت بالذات، فقد كان يعلم بالفعل أن التفاحة وقعت تحت تأثير مجال الجاذبية الأرضية. كما عرف أن القمر لا يقتصر على مجرد تعليقه في السماء، بل يدور في مداره حول الأرض، وبالتالي يتأثر بنوع من القوة التي تمنعه من الخروج عن المدار والتحليق في خط مستقيم بعيدًا، في الفضاء المفتوح. ثم خطر في باله أنه ربما كانت نفس القوة التي جعلت التفاحة تسقط على الأرض والقمر يبقى في مداره حول الأرض.
تأثيرات الجاذبية: الأجسام الفضائية الكبيرة، والكواكب والنجوم والمجرات، لها كتلة هائلة وبالتالي تخلق مجالات جاذبية كبيرة. تتمتع الأجسام الفضائية الكبيرة، والكواكب والنجوم والمجرات، بكتلة هائلة، وبالتالي تخلق مجالات جاذبية كبيرة. الجاذبية هي أضعف قوة. ومع ذلك، نظرًا لأنها تؤثر على جميع المسافات وجميع الكتل إيجابية، فهي مع ذلك قوة مهمة جدًا في الكون. للمقارنة: كامل شحنة كهربائيةمن هذه الأجسام يساوي صفراً، لأن المادة ككل متعادلة كهربائياً. الجاذبية هي أضعف قوة. ومع ذلك، نظرًا لأنها تؤثر على جميع المسافات وجميع الكتل إيجابية، فهي مع ذلك قوة مهمة جدًا في الكون. للمقارنة: إجمالي الشحنة الكهربائية لهذه الأجسام هو صفر، لأن المادة ككل محايدة كهربائيا. كما أن الجاذبية، على عكس التفاعلات الأخرى، عالمية في تأثيرها على كل المادة والطاقة. لم يتم اكتشاف أي كائنات ليس لها تفاعل جاذبية على الإطلاق. كما أن الجاذبية، على عكس التفاعلات الأخرى، عالمية في تأثيرها على كل المادة والطاقة. لم يتم اكتشاف أي كائنات ليس لها تفاعل جاذبية على الإطلاق.
نظرًا لطبيعتها العالمية، فإن الجاذبية مسؤولة عن تأثيرات واسعة النطاق مثل بنية المجرات والثقوب السوداء وتوسع الكون، وعن الظواهر الفلكية الأولية لمدارات الكواكب، وعن الجذب البسيط لسطح الكون. الأرض وسقوط الأجساد. نظرًا لطبيعتها العالمية، فإن الجاذبية مسؤولة عن تأثيرات واسعة النطاق مثل بنية المجرات والثقوب السوداء وتوسع الكون، وعن الظواهر الفلكية الأولية لمدارات الكواكب، وعن الجذب البسيط لسطح الكون. الأرض وسقوط الأجساد.
كانت الجاذبية أول تفاعل وصفته النظرية الرياضية. يعتقد أرسطو أن الأجسام ذات الكتل المختلفة تسقط بسرعات مختلفة. في وقت لاحق فقط، قرر جاليليو جاليلي تجريبيا أن الأمر ليس كذلك: إذا تم القضاء على مقاومة الهواء، فإن جميع الهيئات تتسارع بالتساوي. وصف قانون الجذب العام لإسحاق نيوتن (1687) السلوك العام للجاذبية بشكل جيد. في عام 1915، أنشأ ألبرت أينشتاين النظرية النسبية العامة، والتي تصف الجاذبية بشكل أكثر دقة من حيث هندسة الزمكان. كانت الجاذبية أول تفاعل وصفته النظرية الرياضية. يعتقد أرسطو أن الأجسام ذات الكتل المختلفة تسقط بسرعات مختلفة. في وقت لاحق فقط، قرر جاليليو جاليلي تجريبيا أن الأمر ليس كذلك: إذا تم القضاء على مقاومة الهواء، فإن جميع الهيئات تتسارع بالتساوي. وصف قانون الجذب العام لإسحاق نيوتن (1687) السلوك العام للجاذبية بشكل جيد. في عام 1915، أنشأ ألبرت أينشتاين النظرية النسبية العامة، والتي تصف الجاذبية بشكل أكثر دقة من حيث هندسة الزمكان.
مجالات الجاذبية القوية في مجالات الجاذبية القوية، عند التحرك بسرعات نسبية، تبدأ تأثيرات النظرية النسبية العامة (GTR) في الظهور: في مجالات الجاذبية القوية، عند التحرك بسرعات نسبية، تظهر تأثيرات النظرية النسبية العامة (GTR) ) يبدأ بالظهور: تغيير في هندسة الزمكان؛ التغيير في هندسة الزمكان. ونتيجة لذلك انحراف قانون الجاذبية عن قانون نيوتن؛ ونتيجة لذلك انحراف قانون الجاذبية عن قانون نيوتن؛ وفي الحالات القصوى ظهور الثقوب السوداء؛ وفي الحالات القصوى ظهور الثقوب السوداء؛ تأخير الإمكانات المرتبطة بالسرعة المحدودة لانتشار اضطرابات الجاذبية؛ تأخير الإمكانات المرتبطة بالسرعة المحدودة لانتشار اضطرابات الجاذبية؛ ونتيجة لذلك ظهور موجات الجاذبية؛ ونتيجة لذلك ظهور موجات الجاذبية؛ التأثيرات اللاخطية: تميل الجاذبية إلى التفاعل مع نفسها، وبالتالي فإن مبدأ التراكب في المجالات القوية لم يعد قائمًا. التأثيرات اللاخطية: تميل الجاذبية إلى التفاعل مع نفسها، وبالتالي فإن مبدأ التراكب في المجالات القوية لم يعد قائمًا.
النظريات الكلاسيكية للجاذبية نظرًا لحقيقة أن التأثيرات الكمومية للجاذبية صغيرة للغاية حتى في ظل الظروف التجريبية والرصدية الأكثر تطرفًا، فلا توجد حتى الآن ملاحظات موثوقة عنها. تظهر التقديرات النظرية أنه في الغالبية العظمى من الحالات يمكن للمرء أن يقتصر على الوصف الكلاسيكي لتفاعل الجاذبية. نظرًا لحقيقة أن التأثيرات الكمومية للجاذبية صغيرة جدًا حتى في ظل الظروف التجريبية والرصدية الأكثر تطرفًا، فلا توجد حتى الآن ملاحظات موثوقة عنها. تظهر التقديرات النظرية أنه في الغالبية العظمى من الحالات يمكن للمرء أن يقتصر على الوصف الكلاسيكي لتفاعل الجاذبية. هناك نظرية كلاسيكية حديثة للجاذبية، ونظرية النسبية العامة، والعديد من الفرضيات والنظريات التوضيحية بدرجات متفاوتة من التطور، تتنافس مع بعضها البعض. كل هذه النظريات تقدم تنبؤات متشابهة جدًا ضمن التقريب الذي يتم من خلاله إجراء الاختبارات التجريبية حاليًا. فيما يلي العديد من نظريات الجاذبية الأساسية والأكثر تطورًا والمعروفة. هناك نظرية كلاسيكية حديثة للجاذبية، ونظرية النسبية العامة، والعديد من الفرضيات والنظريات التوضيحية بدرجات متفاوتة من التطور، تتنافس مع بعضها البعض. كل هذه النظريات تقدم تنبؤات متشابهة جدًا ضمن التقريب الذي يتم من خلاله إجراء الاختبارات التجريبية حاليًا. فيما يلي العديد من نظريات الجاذبية الأساسية والأكثر تطورًا والمعروفة.
النظرية النسبية العامة في النهج القياسي للنظرية النسبية العامة (GTR)، لا تعتبر الجاذبية في البداية بمثابة تفاعل للقوة، ولكن كمظهر من مظاهر انحناء الزمكان. وهكذا، في النسبية العامة، يتم تفسير الجاذبية على أنها تأثير هندسي، ويعتبر الزمكان ضمن إطار الهندسة الريمانية غير الإقليدية. يتم تحديد مجال الجاذبية، والذي يُسمى أحيانًا أيضًا مجال الجاذبية، في النسبية العامة مع المجال المتري الموتر بواسطة متري الزمكان رباعي الأبعاد، وشدة مجال الجاذبية مع الاتصال التقاربي للزمكان الذي يحدده متري. في النهج القياسي للنظرية النسبية العامة (GTR)، لا تعتبر الجاذبية في البداية بمثابة تفاعل للقوة، ولكن كمظهر من مظاهر انحناء الزمكان. وهكذا، في النسبية العامة، يتم تفسير الجاذبية على أنها تأثير هندسي، ويعتبر الزمكان ضمن إطار الهندسة الريمانية غير الإقليدية. يتم تحديد مجال الجاذبية، والذي يسمى أحيانًا أيضًا مجال الجاذبية، في النسبية العامة مع المجال المتري الموتر بواسطة متري الزمكان رباعي الأبعاد، وقوة مجال الجاذبية مع الاتصال التقاربي للزمكان الذي يحدده متري.
نظرية أينشتاين كارتان تم تطوير نظرية أينشتاين كارتان (EC) كامتداد للنسبية العامة، بما في ذلك داخليًا وصفًا للتأثير على الزمكان، بالإضافة إلى زخم الطاقة، وأيضًا دوران الأجسام. في نظرية المجموعة الأوروبية، تم تقديم الالتواء التقاربي، وبدلاً من الهندسة الريمانية الزائفة للزمكان، تم استخدام هندسة ريمان-كارتان. تم تطوير نظرية أينشتاين كارتان (EC) كامتداد للنسبية العامة، بما في ذلك داخليًا وصفًا للتأثير على الزمكان، بالإضافة إلى زخم الطاقة، وأيضًا دوران الأجسام. في نظرية المجموعة الأوروبية، تم تقديم الالتواء التقاربي، وبدلاً من الهندسة الريمانية الزائفة للزمكان، تم استخدام هندسة ريمان-كارتان.
الاستنتاج: الجاذبية هي القوة التي تحكم الكون بأكمله. فهو يبقينا على الأرض، ويحدد مدارات الكواكب، ويضمن استقرار النظام الشمسي. هي التي تلعب الدور الرئيسيخلال تفاعل النجوم والمجرات، من الواضح أنه يحدد ماضي الكون وحاضره ومستقبله. الجاذبية هي القوة التي تحكم الكون بأكمله. فهو يبقينا على الأرض، ويحدد مدارات الكواكب، ويضمن استقرار النظام الشمسي. إنها هي التي تلعب الدور الرئيسي في تفاعل النجوم والمجرات، ومن الواضح أنها تحدد الماضي والحاضر والمستقبل للكون.
إنه يجذب دائمًا ولا يصد أبدًا، ويعمل على كل ما هو مرئي وعلى الكثير مما هو غير مرئي. وعلى الرغم من أن الجاذبية كانت أولى القوى الأساسية الأربع في الطبيعة، والتي تم اكتشاف قوانينها وصياغتها في شكل رياضي، إلا أنها لا تزال دون حل. إنه يجذب دائمًا ولا يصد أبدًا، ويعمل على كل ما هو مرئي وعلى الكثير مما هو غير مرئي. وعلى الرغم من أن الجاذبية كانت أولى القوى الأساسية الأربع في الطبيعة، والتي تم اكتشاف قوانينها وصياغتها في شكل رياضي، إلا أنها لا تزال دون حل.
