Физика мен астрономияның әлемдік көзқарасы. Физика, 9 сынып, дидактикалық материал.

Бүкіләлемдік тартылыс заңы

Табиғаттың ұлы күші - бүкіл әлемнің күші. Мыңдаған жылдар бойы адамдар бұл билікке шағымданды. Көптеген километрлік мұнараларды құрастыруға жол бермеді (үстіңгі қабаттар төменгі жағында басылып, құрылымы құлап түсті), кең өзен бойындағы көпірлер (инженерлер сәл азайып, апатқа ұшырады). Адам құсқа құмартатын, бірақ тек Dedalus, Icarus және ресейлік шеберлері өздерінің қанатының қанаттарын көтеріп, аспанға балтырады. Дегенмен, ол осы күшіне қанша қарыз екенін білмеді.

Ол Жер планетаның суын жинап, теңіз және мұхиттарды қалыптастырады, Жердің көгілдір атмосферасын сақтайды және Жер Күннің айналасында орбитаға айналады. Бұл күшсіз Жер және біздің планеталық жүйенің басқа органдары - ең кішкентай астероидтан бастап алып Юпитерге дейін - Әлемнің қара кеңістігіне әртүрлі бағыттарда шапшаңдық жасайды. Әлемнің өзі де ма? Әлемдік кеңістіктің күші болмаса, ол тірі қалмас еді - галактикалар ыдырайтын еді.

Ер адам осы күшке қызмет етуге мәжбүр болды. Ол су ағындарын бөгеттерді салатын және турбиналарды орнататын жолға бағыттаған сәттен бастап, ағылшын тілінің Newcomen шебері алғашқы бу қозғалтқышында жұмыс істеді, сағаттардың соққыларын соққысына мәжбүрледі. Ер адам Жердің жасанды спутнигін іске қосты, ал оның күшті күші есептелген жолмен жүрді.

Заңдылықтың ашылу тарихы

Бүкіләлемдік тартылыс заңы қалай ашылды екен?

143 атақты Александрия астрономы, географ және оптикалық птолемей «Ұлы құрылыс» кітабын жазды. Бұл кітабында ол бүкіл астрономиялық білім берді және әлемнің геоцентрлік жүйесін ұсынды. Осы жүйеге сәйкес, Әлемнің орталығында қозғалыссыз Жер бар, Ай, Күн, жұлдыздар және планеталар қозғалады.

1473-1543 Польша астрономы Николай Коперник, өзінің замандастары мен предшестерлерінен айырмашылығы, Птолемейлік жүйенің бөлшектерін жақсарту үшін ғана тырысып, әлемнің түбегейлі жаңа, гелиоцентрлік жүйесін жасады. Оның «Көктегі шарлардың айналуы туралы» кітабы 1543 жылы, өлген жылы жарық көрді. Бұл революциялық қадам болды. XVI ғасырда. жерді әлемнің орталығына орналастырудан ажыратып, жердің ұтқырлығына қарапайым мағынада қайшы келетін көрінеді. Адамдар бұрынғы тұрғыда тұра беріп, Жердің стационарына қарасты. Бұл аңғалдық көзқарас қасиетті шіркеу жазбалары - Киелі кітапты нығайтты, оның ережелері туралы шындыққа күмән туды. Жердің айналуы бірнеше ғалымдардың жағдайына қиын болды.1588 Неополитан монастырларының бұрынғы монастыры Джордано Бруно Коперниялық жүйені дамытып, әлемнің көптігі мен Әлемнің шексіздігі туралы идеяны жариялады. Ресми ғылым өкілдерімен зорлық-зомбылық және жеңіске жету туралы дау-дамайларға ашық айтылған бұл жаңа, керемет батыл доктрина ғалымның қайғылы тағдырын алдын ала анықтады. Ол 1600 жылы Римде, Гүлдер алаңында өртенген.

1564-1642 Галилео Галилей телескоп жасады (1609) және оның көмегімен Коперник үйретулерінің жарамдылығын растайтын жаңалықтар ашылды. Ғалилеяның туындыларына шіркеу тарапынан тыйым салынған, ол өзі сотқа тартылып, 9 жыл бойы «инквизицияның тұтқыны» деп танылды.

1546-1601 жж. Дат астрономы Тихо Бра көптеген жылдар бойы планетаның қозғалысын бақылап, көптеген деректер жинақтады, бірақ оларды өңдеуге уақыт жетпеді, және оның өліміне дейін ол оқушылардың біріне Иоганн Кеплерді жіберді.

Гелиоцентрлік планеталық әлемнің нақты заңдарын іздестіру неміс ғалымы Йоханн Кеплердің өмірінің басты ісіне айналды. Ол планетаның қозғалысының үш заңын тапты.

Заңдылықтың математикалық өрнегі

F=G m₁m₂/R² ,

Жаңа планеталардыПрименение закона при открытии новых планет.

Уранның планетасы табылған кезде, ғаламдық кеңею заңы негізінде оның орбитасы есептелген. Бірақ байқалған орбита есептелгенге сәйкес келмеді. Орбитаның наразылығын Ураннан тыс басқа бір планетаның болуы себеп болды деп болжады, ол өз күшімен оны өзгертеді. Жаңа планетаны табу үшін он белгісіз жүйемен 12 дифференциалдық теңдеулер жүйесін шешу қажет болды. Бұл тапсырманы ағылшын студенті Адамс орындады және Британ ғылымдар академиясына шешім жіберді. Бірақ оның жұмысына көңіл аударылмады. Сонымен қатар француз математикы Ле Верьер бұл мәселені шешіп, итальяндық астроном Halle-ге жіберді

Оған Нептун деген ат берілді. Сол сияқты біздің ғасырдың 30-шы жылдары Күн жүйесінің Pluto тоғызыншы планетасы табылды.

Әлемнің заңының құндылығы.

Ньютонның ашылуының нәтижесінде, Жердегі денелердің құлауы, Айдың және Күннің қозғалысы, жұлыну және ағымдар және басқалар сияқты көрінетін көптеген көріністер табиғат заңы - бүкіл әлемнің заңы болып табылады. Бұл заң Ньютон қозғалысының заңымен бірге аспан механикасының негізі болып табылады.

Күн жүйесіндегі тұрақтылықты, планеталар мен басқа органдардың қозғалысын бүкіләлемдік атрибуциялау. Ай Жердің ауырлық күшіне байланысты орбитаны сақтайды; Жер Жердің траекториясында күннің ауырлық күші арқылы өтеді.

Әлемнің заңы арқылы Күннің, планетаның массасын және олардың тығыздығын есептеу мүмкін болды.Әлемдік кеңею заңы айды тарту арқылы суреттің көмегімен түсіндіруге мүмкіндік береді (суреттің көмегімен анықтау үшін). Заң негізінде Нептун мен Плутонның планеталары табылды. Әлемнің заңын қолдану арқылы күн мен айдың тұтылуының уақыты мен орнын дәл анықтаңыз. Біз тақтаға және жазу кітапшаларына жазамыз:

1. Жердегі денелердің құлауы, Ай мен Күн қозғалысы.

2. Күн жүйесінің тұрақтылығы.

3. Планеталар мен Күнді m және ρ деп есептеңіз.

4. Қыздырғыштар және төменгі толқындар.

5. Жаңа планеталардың ашылуы.

6. Тұтылудың нақты уақыты мен орны.

Әмбебап қабылдау заңы аспан денелерінің көптеген ерекшеліктерін - планета, жұлдыз, галактикалар және тіпті қара дыры массасын анықтауға мүмкіндік береді. Бұл заң ғаламның математикалық моделін жасай отырып, үлкен дәлдікпен планетаның орбитасын есептеуге мүмкіндік береді.

Әлемнің заңы арқылы ғарыштық жылдамдықтарды да есептеуге болады. Мысалы, Жер бетінің үстінен көлденең жылжытатын дененің төменгі жылдамдығы оған құлап кетпейді, ал айналмалы орбитада - 7,9 км / с (бірінші ғарыштық жылдамдық) қозғалады. Жерден шығу үшін, яғни, оның гравитациялық тартымдылығын еңсеру үшін, дененің жылдамдығы 11,2 км / с (екінші ғарыш жылдамдығы) болуы керек.

Гравитация - табиғаттың таңғажайып құбылыстарының бірі. Гравитациялық күштер болмаған жағдайда, Әлемнің бар болуы мүмкін емес еді, тіпті әлем пайда болмады. Гравитация Әлемдегі көптеген процестер үшін жауап береді - оның туылуы, хаос орнына тәртіптің болуы. Гравитацияның сипаты әлі шешілмеген. Бүгінгі күні ешкім гравитациялық өзара әрекеттесудің лайықты механизмі мен моделін әзірлей алмады.

Гравитациялық күштердің қасиеттері.

Әлемдік кеңею күштерінің ең таңқаларлық қасиеттерінің бірі, немесе олар жиі аталатын гравитациялық күштер, қазір Ньютон берген атаумен көрінеді: бүкіл әлемде. Бұл күштер, атап айтқанда, табиғаттың барлық күштерінің арасында «ең әмбебап». Барлық массасы бар - массасы кез-келген түрде тән, кез-келген зат - гравитациялық әсерден өтуі керек. Ерекше жағдай тіпті жеңіл болмайды. Егер бір денеден екіншісіне дейін созылатын жолдар арқылы гравитациялық күштерді көретін болсақ, онда мұндай сандар сансыз сандарды кеңістікті кез келген жерге ендіруі керек еді.

Гравитациялық күштер - ұзақмерзімді күштер. Физикадағы осы күштердің «ресми атауы». Ұзақ мерзімді әрекеттердің арқасында гравитация әлемнің барлық денелерін байланыстырады.

Жасанды спутниктерді қозғалатын биіктер Жердің радиусымен салыстыруға келеді, сондықтан қашықтықтың күшімен күштің өзгеруін ескере отырып, олардың траекториясын есептеу үшін өте қажет.

Гравитациялық күштердің тағы бір қызықты және әдеттен тыс қасиеті бар, ол қазір талқыланатын болады.

Көптеген ғасырлар бойы ортағасырлық ғылым Аристотельдің денесі тезірек төмендейтінін, оның салмағы қаншалықты үлкен екендігінің дәлелі болып табылады. Тіпті күнделікті тәжірибе де дәлелдейді: қылшақ тастан гөрі баяу түседі. Алайда, Галилео алғаш рет көрсете алғандай, мұнда барлық жерде әуе кедергісі ойынға келген кезде барлық денелерде ауырлық күші болған жағдайда суретті түбегейлі бұрмалайды. Ньютон түтігі деп аталатын керемет көрнекі тәжірибе бар, ол ауа қарсыласуының рөлін бағалауға мүмкіндік береді. Бұл тәжірибенің қысқаша сипаттамасы.

Әртүрлі заттар салынған түтікке қарапайым әйнекті (ішіндегі нәрсені көре алу үшін) елестетіп көріңіз: түйіршіктер, тығын бөліктері, қауырсындар немесе пуфтар және т.б. Түтікті барлық құлап кететіндей айналдырсаңыз, түйіршік жыпылықтайды , оның артында тығынның бөліктері және, ақырында, жұмыртқа бірте-бірте түседі. Түтікшенің ауасы шығарылған кезде бірдей заттардың құлауын қадағалайық

Пушкина бұрынғы сабырлылықты жоғалтып, шабуылдап, түйіршіктер мен тығындарды артта қалдырмады. Демек, оның қозғалысы ауаға төзімділікпен кешіктірілді, ол аз дәрежеде тығынның қозғалуына және пеллет қозғалысына әсер етті. Демек, ауа қарсыласуына қарсы болмаған жағдайда, егер күш күштері әлемнің күштерімен әрекет етсе, белгілі бір жағдайда ауырлық дәрежесі болса, онда барлық дене бірдей қарқынмен жылдамдатылып, дәл солай құлап кетеді.

5. Жердегі тартылыс

Егер планетамыздың өміріндегі агрессия күштерінің рөлі туралы ойлансаңыз, мұхиттарды ашыңыз. Және құбылыстардың мұхиттары ғана емес, сонымен қатар мұхиттар сөздің мағынасында. Судың мұхиттары. Ауа мұхиттары. Онсыз олар болмайды.

Теңіздегі толқын, теңізді тамақтандыратын өзендердегі барлық су тамшыларының қозғалысы, барлық ағымдар, барлық желдер, бұлттар, планетаның бүкіл климаты екі негізгі фактордың: күн белсенділігі мен ауырлық күшінің әсерімен анықталады. Гравитация Жердегі адамдарға, жануарларға, су мен ауа-жайларға ғана емес, сонымен қатар оларды қысады. Жер бетіндегі бұл қысу соншалықты жақсы емес, бірақ оның рөлі маңызды. Кеме теңізде жүзеді. Оның суға батып кетуіне жол бермейтіні бәріне жақсы белгілі. Бұл Архимедтің әйгілі күші. Бірақ судың күші күшейгендіктен ғана пайда болады, тереңдікте өседі. Ұшу кезінде ғарыш кемесінің ішінде күшті күш жоқ, салмағы да жоқ. Жер шарының өзі зор қысым жасайтын күштермен қысылады. Жердің ортасында қысым 3 миллионнан астам атмосфераға жетеді. Осы жағдайларда ұзақ уақыт қолданылатын қысым күштерінің әсерінен біз қатты деп санайтын барлық заттар, варах немесе шайыр сияқты әрекет етеді. Ауыр материалдар түбіне дейін төмендейді (егер сіз Жердің орталығына осылай қоңырау шалсаңыз), және жеңіл-желпі болып қалады. Бұл процесс миллиардтаған жылдар бойы созылады. Шмидт теориясынан және қазір ол аяқталмады. Жердің орталығында ауыр элементтердің концентрациясы баяу өсіп келеді

Күннің тартылуы және бізге жақынырақ болып, айдың аспан денесі қалай көрінеді? Арнайы құрылғыларсыз бұл көрікті байқау үшін тек мұхит жағалауының тұрғындары ғана мүмкін.

Күн Жердегі және оның ішіндегі барлық нәрселерге ұқсас әрекет етеді. Күннің үстіне күнге жақын күнді адам тартатын күш, түн ортасында оған әсер ететін күштен біршама айырмашылығы бар. Өйткені Жердің Күнге дейінгі қашықтығы жердің диаметрінен он мың есе және жердің өз осін айналасында айналуымен он мыңға жуық қашықтықты ұлғайтады, іс жүзінде тартылыс күші өзгермейді. Сондықтан күн Жердің барлық бөліктеріне және оның бетіндегі барлық денелерге бірдей жеделдіктер туралы хабарлайды. Дерлік, бірақ бәрібір бірдей. Осы айырмашылықтың арқасында мұхиттағы толқулар болады

Күннің бетіне қарайтын жердің бөлігінде, бұл жердің эллиптикалық орбитада қозғалысы үшін қажет болғандықтан тартылыс күші біршама үлкен, ал Жердің қарама-қарсы жағында ол әлдеқайда аз. Нәтижесінде, Ньютон механикасының заңдарына сәйкес, мұхиттағы су Күнге қарама-қарсы бағытта сәл көтеріледі, ал қарсы жағында Жер беті түсіп кетеді. Әлемнің созылып жатқан және ауызша нысандағы мұхиттардың беті туралы айтатын тыныш күштер бар.

Неғұрлым аз арадағы органдар арасындағы қашықтық, соғұрлым күшті күштер. Сондықтан ай күннің орнына қарағанда әлем мұхитына әсер етеді. Дәлірек айтқанда, гидротерапия әсері дененің массасын Жерден қашықтығына дейінгі арақатынасымен анықталады; Айдың бұл қатынасы күн үшін екі есе көп.

Егер жер шарының бөліктері арасында ешқандай байланыс болмаса, онда оның күші күшті еді.

Бұл ұлы планетаға жақындағанда, ол Сатурнның айларының бірі болған болуы мүмкін. Сатурн сияқты тамаша планетаны жасайтын қоқыс сақинасы, мүмкін, спутниктің фрагменттері.

Осылайша, әлемдегі мұхиттардың беті негізгі осі айға қарайтын эллипсоидке ұқсайды. Жер өз осін айналады. Демек, тыныс толқыны мұхит бетінде Жердің айналу бағытына қарай жылжиды. Ол жағаға жақындағанда - толуы басталады. Кей жерлерде су деңгейі 18 метрге дейін көтеріледі. Сонда толқынды толқындар жойылып, толуы басталады. Мұхиттағы су деңгейі орта есеппен 12 сағатқа дейін өзгереді. 25 мин. (жарты айлық күн).

Бұл қарапайым сурет Күннің бір мезгілде тыныс алу әрекеті, судың үйкелісуі, құрлықтардың қарсылықтары, мұхит жағалауының конфигурациясының күрделілігі және жағалау аймағындағы төменгі жағы және кейбір өзгешеліктер әсерін тигізеді.

Өте толқыны Жердің айналуына кедергі келтіретіні маңызды.

Рас, әсері өте аз. 100 жыл бойы күніне секунд сайын мыңдаған адам өседі. Бірақ миллиардтаған жылдар бойы әрекет ететін тежеу ​​күштері Жер бір мезгілде Айға айналады, ал Жер күні ай айына тең болады. Аймен бұл қазірдің өзінде болды. Ай біршама уақыт бойы жер бетіне айналдырылып, соншалықты айдалады. Айдың артқы бетіне «қарау» үшін, мен оған ғарыш кемесі жіберуге тура келді.