Конспект по физике для 9 класса «Гравитация и Вселенная». Что такое гравитация и какую роль она играет во Вселенной.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Гравитация и Вселенная
Под словом «Вселенная» чаще всего мы имеем в виду весь окружающий нас мир. Это понятие используется и тогда, когда хотят сказать о самом большом объекте реального мира, который можно наблюдать и изучать. Все тела Вселенной, доступной для наблюдения, подчиняются закону всемирного тяготения.
ГРАВИТАЦИЯ
Фундаментальное свойство всех тел притягиваться друг к другу называют всемирным тяготением или гравитацией (от лат. gravitas — тяжесть). Свойство гравитации связано с массой тела.
Попытки понять и описать математически законы гравитации предпринимались физиками и до Ньютона. Очень важный результат был получен английским учёным Робертом Гуком, который в 1674 г. писал, что «все небесные тела имеют притяжение, или силу тяготения». Именно Гуку принадлежит открытие «закона обратных квадратов», согласно которому «притяжение обратно пропорционально квадрату расстояния до центра».
Одним из самых выдающихся открытий в физике стало объяснение природы гравитации, которое впервые было дано в общей теории относительности Альбертом Эйнштейном. Общая теория относительности, опубликованная в 1915-1916 гг., по существу, является обобщённой теорией тяготения. Можно сказать, что теория относительности Эйнштейна произвела в науке революционный переворот.
Силы гравитационного притяжения (силы тяготения) между окружающими нас телами обычных размеров чрезвычайно малы. Отметим также, что силы гравитации между двумя заряженными частицами намного меньше сил их электрического притяжения или отталкивания. Но именно силы гравитационного притяжения между нейтральными атомами водорода на ранней стадии развития Вселенной привели к образованию звёзд.
По мере увеличения массы силы притяжения между телами становятся всё более заметными и при переходе к масштабам небесных тел они начинают играть главную роль и достигают огромных величин. Например, сила взаимного притяжения Земли и Луны составляет около 1020 Н.
Именно благодаря гравитации отдельные небесные тела организуются в системы. Размеры таких систем различны: от сравнительно небольших (с астрономической точки зрения) и простых систем, например система Земля—Луна, Солнечная система и двойные, или кратные, звёзды, до насчитывающих сотни тысяч звёзд больших звёздных скоплений. Считается, что гравитация лежит в основе структуры Вселенной.
Даже после того как теория тяготения Эйнштейна получила признание в научном мире, предпринимались попытки построения теории гравитации, основанной на других принципах. Однако всякий раз оказывалось, что именно теория Эйнштейна подтверждается астрономическими наблюдениями и экспериментальными проверками.
СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
Солнце — это звезда, возраст которой составляет около 5 млрд лет. Солнечной системой называют систему небесных тел, состоящую из самого Солнца, а также планет, спутников планет, комет, метеорных тел и космической пыли. Все тела Солнечной системы движутся в области преобладающего гравитационного влияния Солнца.
По физическим характеристикам большие планеты Солнечной системы разделяют на внутренние (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и внешние планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).
В настоящее время Плутон, который ранее считали девятой планетой, астрономы не считают планетой Солнечной системы.
Закон всемирного тяготения даёт возможность вычислить массы планет и их спутников, объяснить такие явления, как приливы и отливы в океанах, а также понять многие другие явления. Именно благодаря закону всемирного тяготения стало возможным открытие Нептуна и Плутона сначала при помощи теоретических вычислений. И только позже эти открытия были подтверждены астрономическими наблюдениями.
В 1781 г. английский астроном Уильям Гершель открыл планету Уран. Была вычислена её орбита и составлена таблица положений этой планеты на много лет вперёд. Однако проверка этой таблицы на основе астрономических наблюдений показала, что её данные не совпадают с реальными. Была выдвинута гипотеза, что отклонение в движении Урана вызвано притяжением неизвестной планеты, находящейся от Солнца ещё дальше, чем Уран. Анализируя данные, англичанин Джон Адамс и француз Урбен Леверье вычислили положение гипотетической планеты на небе. По просьбе Леверье немецкий астроном Иоганн Галле занялся проверкой гипотезы, и 28 сентября 1846 г. Галле, направив телескоп на указанное место, обнаружил новую планету, которую назвали Нептуном. Подобным образом 14 марта 1930 г. был открыт и Плутон.
СИЛА ТЯЖЕСТИ И УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ НА РАЗНЫХ ПЛАНЕТАХ
Говоря о силе тяжести, раннее мы имели в виду силу, с которой Земля взаимодействует с другими телами. В общем случае под силой тяжести можно понимать силу, создаваемую тяготением массивного тела, и поэтому имеет смысл говорить о силе тяжести на других планетах. При этом можно рассчитать и ускорение свободного падения вблизи поверхности других планет, зная массу планеты и её радиус: 
При этом силу тяжести на данной планете можно найти по формуле F = mg.
Гелиоцентрическая система Коперника впервые дала возможность определить относительные расстояния планет от Солнца и от Земли. После изобретения Галилеем телескопа появилась возможность изучения физических характеристик космических тел, входящих в Солнечную систему. В 1609 г. Галилей направил изготовленный им маленький телескоп на Луну, Венеру, Юпитер и Сатурн и сделал ряд поразительных для его эпохи открытий. Наблюдая солнечные пятна, Галилей установил, что Солнце вращается вокруг своей оси.
Во Вселенной есть объекты, являющиеся источниками колоссальной гравитации: на их поверхности сила тяжести достигает огромных значений. Такими объектами являются, например, белые карлики и нейтронные звёзды (сверхплотные остатки некоторых звёзд). Ещё больше сила тяготения вблизи объектов, называемых чёрными дырами. Притяжение этих небесных тел так велико, что они не испускают даже собственный свет, т. е. они не светятся, а остаются чёрными.
Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Гравитация и Вселенная».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).