Успешное подключения к БД.

-------------------
Вы знаете, как устроен наш мир?

---Load files---
Совет: если изображения отображаются неправильно, попробуйте очистить кеш браузера!
Поиск на странице - нажмите "Ctrl+F", Поиск на сайте - поле ввода "Яндекс-Найти" на "шапке",
Поиск в интернете - 1) выделите текст, 2) нажмите правую клавишу мыши и 3) выберите поисковик.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

------- Тимин В.А. (mail: timinva@yandex.ru) Дата последней загрузки: January 27 2019. -------
Ссылка на этот материал: gravitacionnoye-pole.htm)

Гравитация

1.  Сила и инерция 

Еще одной сущностью явлений природы являются сила и инерция. Для человека сила и инерция проявляются в сопротивлении материального тела изменению своего состояния – положения и скорости через ускорение. По второму закону Ньютона необходимая для движения м.т. сила  f  пропорциональна массе m м.т. и ее ускорению w в ИСО:

(1)

 
f = mw.

Мера инерции в этой формуле определяется параметром m, называемый массой. Мера инерции определяет числовое значение сопротивления тела изменению скорости w под действием внешних факторов, в частности – физической силы:

Исторически этот закон появился в результате изучения движения м.т. под действием действующих на нее сил при движении по траекториям относительно поверхности земли в двух направлениях: в горизонтальном и вертикальном.

1)      В горизонтальном - это пара сил – сила трения и действующая на тело движущая сила, преодолевающая ее.

2)      В вертикальном – это движение типа "свободного падения с высоты".

Выбранная с.о. – поверхность земли – с одной стороны, является ИСО: сама по себе поверхность Земли как будто находится в состоянии покоя. Действительно, "поверхность земли" в горизонтальных направлениях обладает свойствами ИСО и в ней верна формула (1). И это было доказано множеством экспериментов с учетом силы трения.

С другой стороны, поверхность Земли никак не является ИСО, потому что брошенная с высоты в свободное движение любая масса будет двигаться по параболической кривой, направленной к земле без явного видимого влияния на нее каких либо других тел. Выход был найден, и это в принципе было известно и раньше: существует сила тяжести fg, пропорциональная массе и ускорению свободного падения g:

 

(2)

 
fg = mg.

Сила тяжести называется гравитационной силой. С учетом силы гравитации формулирование второго закона Ньютона с.о. "поверхность земли" становится ИСО с записью второго закона Ньютона в виде:

fполная = mw = F + fтрения + fгравитационная+ fреакции.

image002.png

Рис.1. Силы, действующие на материальный объект на поверхности Земли.

Учтите: силы f  здесь векторные (см. рис.1).

Определим область применения формулы (1). Областью применения формулы (1) является физическое пространство, в которой выбрана некоторая с.о в качестве ИСО  и в которой работают по определению все три закона Ньютона. Пространство этого ИСО с необходимостью должно быть плоским, в частности, евклидовым с декартовыми ортонормированными координатами или циклическим. В противном случае, ИСО является только бесконечно малой областью или плоской частью произвольного метрического пространства.

Какие виды сил могут присутствовать ИСО Ньютона? Их всего два:

1.      Дискретные, или избирательные силы, связанные только с определенным объектом. Например, сила fд (см. рис.1), действующая только на экспериментальную тележку и не действующая на другие потенциальные тележки (объекты).

2.      Полевые, действующие на любой объект в любой точке пространства. На рис.1 это сила трения  fтр, сила притяжения к Земле fгр и сила реакции опоры  fр.о. действующие на эту же тележку и потенциально на любую другую.

Для полевых сил можно ввести понятие "напряженности силового поля" E, если оно зависит только от координат:

(3)

 
E = E(q),

и тогда сила, действующая на м.о. будет определяться выражением

(4)

 
f = f(m, en, En(q)),

где en – некий заряд, создающий поле (например, электрическое поле заряда).

En(q) – напряженность поля, действующая на этот заряд:

(5)

 
f = en En(q).

Вопрос: существует ли единая ИСО для всех м.т.?

Мы выяснили, что ответ должен быть теоретически положительным, и это следует из первого закона Ньютона: в пространстве, в котором не действуют никакие силы, любые тела двигаются прямолинейно и равномерно. С каждым таким телом можно связать некоторую с.о, которая и будет ИСО. Более того, любое линейное преобразование координат переводит нас в новое ИСО. Любые тела в этом с.о. будут двигаться равномерно и прямолинейно.

Но не со всеми телами можно связать ИСО, а только с теми, которые ни с чем не взаимодействуют. Даже поверхность Земли только близка к сферической и к тому же она вращается вокруг своей оси, вокруг Солнца и еще участвует в движениях большего масштаба, Но в пределах точности во многих случаях поверхность Земли является ИСО.

2.  Гравитационное поле

Гравитационные силы обладают одним общим свойством: они одинаково действуют на любую м.т. в соответствии с формулой (3) независимо от ее параметров:

(6)

 
w = E(q) ® f = mE(q),

т.е. внешнее силовое гравитационное поле E(q) есть поле ускорения, одно и то же для любых тел. Напряженность является векторным полем, и, как и ускорение, имеет 3 параметра в каждой точке по количеству пространственных направлений.

Интересной особенностью гравитационного поля является то, что ее можно частично компенсировать. Это связано с независимостью описания  материального объекта от выбранной с.о.: при рассмотрении любого материального объекта или системы важно знать взаимное расположение, структуру объекта, а не ее абсолютное положение; в любых с.о. структура объекта сохраняется.

Для примера рассмотрим с.о., связанную с падающим лифтом. С т.з. находящегося на  поверхности земли наблюдателя лифт падает с ускорением свободного падения g = E(h), где h – высота нахождения лифта. Если лифт прозрачный и в центре ее находятся два  м.о., то он увидит, что эти м.о. падают вместе с лифтом с той же скоростью и ускорением, не изменяя своего положения относительно лифта. В соответствии со вторым законом Ньютона он сделает вывод, что в месте нахождения лифта существует гравитационное поле, силовым образом действующее на лифт и объекты, находящиеся в ней:

E = g f = mng.

Но можно представить в качестве наблюдателя человека, находящегося внутри лифта. С его т.з. никакие силы ни на что не действуют, м.о., находящиеся внутри лифта, движутся равномерно и прямолинейно с его (и лифта) с.о. При этом

E = g = 0 ↔ f =0.

Что мы получили? Мы получили, что переходом в ускоренную с.о. мы компенсировали гравитационную силу.

Можно сделать вывод, что если напряженность гравитационного поля везде постоянна, то мы переходом в ускоренную с.о. w = E можем полностью компенсировать гравитационное поле во всем пространстве.

Также можно сделать вывод, что для любого гравитационного поля всегда можно найти с.о., в которой гравитационное поле локально исчезает в произвольно выделенной точке q. Для этого всего лишь надо перейти в любую с.о., движущуюся с ускорением w = E(q) в этой точке. И эта с.о. для этой точки будет являться локальной ИСО без гравитационного поля. Причем абсолютно для всех других м.т.

Примером реального гравитационного поля является поле взаимодействия материальных тел, имеющих массу, который открыл Исаак Ньютон и назвал законом всемирного тяготения. Этот закон говорит о том, что кроме (теоретически) произвольно введенных выше гравитационных сил существуют реальные силы гравитационного взаимодействия между любыми массивными м.т.:

(7)

 

где m –масса нашего пробного тела,

m' – масса взаимодействующего с ним внешнего тела,

R – расстояние между ними,

g – гравитационная постоянная взаимодействия.

Сила тяжести на поверхности Земли является следствием именно этого закона.

Эта формула взаимодействия имеет точно ту же форму (4), если проследить следующие манипуляции с формулой (5):

f = mEg(R) ®

f = mw(R).

(8)

 
Действительно, начав с (5), мы получили (4). Поле

называется напряженностью гравитационного поля м.т. Эта напряженность имеет особенность – точку сингулярности или бесконечной напряженности в точке нахождения источника при R = 0. Эта особенность может исчезнуть только в следующих случаях:

1) при непрерывном распределении плотности материи;

2) при запрете на существование точечных масс и

3) при выкалывании "сингулярностей". Но при этом меняется топология пространства.

Это гравитационное поле уникально и ее невозможно компенсировать никаким движением или переходом в другую с.о.

Вопрос: можно ли обойтись без ИСО? Ответ – да. Смотрите ОТО А.Эйнштейна. В пространстве ОТО А.Эйнштейна не существует глобальной ИСО, потому что оно является в общем случае не плоским римановым пространством. Не существует и законов, связанных с симметриями плоских пространств. Но локально их можно использовать – в пределах "почти плоской" области пространства. Если существуют глобальные симметрии, то должны существовать законы сохранения относительно них. Они частично могут совпадать с теми, что существуют для плоских пространств.

 

3.  Не гравитационные силы

Существуют ли силы, не являющиеся гравитационными? Ответ – положительный. Возьмите условно дискретную силу f, одинаково действующую на любую м.т. В силу этого м.т. будет получать ускорение, зависящее от массы, что противоречит определению гравитационной силы. В общем случае это силы, зависящие не пропорционально от массы, или вовсе от нее не зависящие, а зависящие от других параметров.

В классическом плане, в плане значимости за пределами квантовых эффектов и сил, действующих между элементарными частицами, все или большинство этих сил в своей основе имеют электромагнитную природу. Это электромагнитное взаимодействие зарядов и токов, упругость, трение, сопротивление, вязкость и т.д. В микрофизике изучаются и другие силы, определяемые электрослабыми и сильными взаимодействиями. Но они в макромире несущественны, хотя именно они вкупе с электромагнитными и гравитационными взаимодействиями в микромасштабах определяют основу существования Вселенной.

Чем же отличаются негравитационные силы от гравитационных? Конечно же, тем, что эти силы зависят не только от массы, но и от других параметров м.т., более того – могут вообще не зависеть от массы.

Рассмотрим взаимодействие двух зарядов. Сила взаимодействия между ними очень похожа на гравитационные:

(15)

 
где q – заряд нашего пробного тела,

q' – заряд взаимодействующего с ним внешнего тела,

R – расстояние между ними,

e0 = 8,85х10-12 Ф/м - электрическая постоянная взаимодействия.

(16)

 

(18)

 

(18)

 
Через напряженность электрического поля Ee это взаимодействие запишется следующим образом:

где \({g_e}=\frac{1}{{4\pi{\varepsilon _0}}}\). И это взаимодействие абсолютно не зависит от массы м.т.

Можно ли с электрическим полем связать какое-то ИСО, подобно тому, как это можно сделать с гравитационным полем? Конечно, нет. Рассмотрим результирующую силу гравитационного и электрического взаимодействий в некотором эквивалентном "общем" поле напряженности E на м.т.:

(17)

 

Из этой формулы видно, что ускорение тела зависит не только от напряженности гравитационного поля, но и от заряда, связанного с этой м.т. и не пропорционально ее массе. Это значит, что две м.т. одной и той же массы, но с разными зарядами, будут иметь разные ускорения и разные траектории в присутствии электрического поля, несмотря на одинаковые начальные условия, кроме значения заряда. Но …

Несколько изменим формулу (17) и учтем, что векторы напряженности Eg и Ee коллинеарны. Тогда:

(19)

 
Из этой формулы можно сделать вывод: при постоянном отношении заряда к массе силу взаимодействия можно свести к гравитационной, приравняв эквивалентную массу mge выражению (19) или изменив гравитационную постоянную на этот же коэффициент:

В таком случае было бы невозможно отделить массу от заряда. Но в природе это отношение не постоянно для разных тел и может быть равно нулю, что позволяет отделить заряд от массы.

Ссылка на этот материал: gravitacionnoye-pole.htm)

- - - ВЫ МОЖЕТЕ ОСТАВИТЬ ПЕРВЫЙ КОММЕНТАРИЙ! - - -


Введите логин:      Введите эл.адрес:

Введите пароль:    Ваш телефон:        

Введите Ваш комментарий:
Формулы:

(возможно использование BB-кодов для оформления комментария и кодов LaTeX для ввода формул)

Решите пример: 77 plus "шесть" equally:

---Load files---
Сегодня - 20_08_2019
Время переоткрытия сайта 14 ч 00 м по Гр.
Календарь
на АВГУСТ месяц 2018 г.
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
      1; 2; 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 1
(8 431)

---Load files---

---Load files---

© Все права защищены 2017-2019 При использовании материалов сайта ссылка на http://lowsofphisics.ru обязательна.

В НАЧАЛО
КОММЕНТ
В КОНЕЦ
U:5 V:6
Уникальных посетителей: 5 Просмотров: 6