Nyuton, xuddi Galiley singari, mexanik harakat haqidagi tadqiqotlarini o'rganishdan boshladi jismlarning tushish qonuni, lekin uning vazifasi allaqachon biroz sodda edi. Nyutonning ixtiyorida Galiley faqat orzu qila oladigan havo nasosi bor edi.

Galiley o'z tajribalarini Piza minorasidan temir o'qlarni uloqtirish orqali amalga oshirdi (batafsilroq:). Nyuton uzun shisha naychani oldi, bir uchi muhrlangan, ichiga kichik bir bo'lak tiqin va o'q qo'ydi va trubkani havo nasosiga uladi. Nasos havoning katta qismini so'rib oldi.

Olim kolbaning ikkinchi uchini muhrlab qo‘ydi. Va qo'ziqorin bo'lagi bo'lgan granula juda kam uchraydigan havo bo'shlig'ida qoldi. Nyuton trubkani avval bir uchi bilan, keyin ikkinchi uchi bilan aylantirdi - tiqin bo'lagi va granula teng tezlikda pastga tushdi. Shunday qilib, vakuumda turli og'irlikdagi jismlar bir xil tezlikda tushishini isbotlash mumkin edi. Endi bu oddiy qurilmalar - " Nyuton quvurlari" - har bir maktabda mavjud.

Yiqilish tezligi vaznga bog'liq emas

Yiqilish tezligi vaznga bog'liq emas. Yiqilgan jismlarning og'irligi yo'q (batafsilroq:), - dedi Galiley. Bu shuni anglatadiki, Nyutonning xulosasiga ko'ra, vazn barcha jismlar yoki moddalarning asosiy xususiyati emas. Har qanday jismlar yotgan yoki biror narsaga osilgan holdagina vaznga ega bo'ladi va yiqilib tushganda vazn yo'qotadi.

Og'irlik nima

Nyutonning o‘tmishdoshlaridan biri, frantsuz matematik faylasufi Rene Dekart shunday degan edi. vazn narsalarning erga yoki ular yotadigan stendga ta'sir qiladigan bosimi. Nyuton Galileyning chelaklar bilan qilgan tajribalarini esladi. Suv bir chelakdan ikkinchisiga quyilayotganda, ularning umumiy og'irligi avvalgidan kamroq edi - tushayotgan suv erkin harakatlanardi, uni hech narsa to'xtata olmadi, yiqilish paytida u haqiqatan ham hech qanday og'irlik qilmadi.

Barcha suv pastki chelakda bo'lishi bilanoq, tarozi muvozanati tiklandi. Va bu ham Nyutonni ajablantirmadi. Barcha suv pastki chelakda to'planganligi sababli, uning pastki qismidagi bosimi ikki chelakdagi suv bosimining yig'indisiga to'liq teng bo'lishi kerak. Suv o‘z vaznini tiklagandek bo‘ldi.

Nima uchun tanalar stendga bosim o'tkazadi?

Lekin nega jismlar stendga bosim o'tkazadi?? Dekart buni bilmas edi. Keling, og'irlikni olib, uni buloqqa osib qo'yaylik. Bahor uzayadi. Keling, bu og'irlikni olib tashlaymiz va buloqning ilgagini qo'limiz bilan ushlaymiz. Biz kuch qo'llash orqali kamonni qanchalik og'irligicha cho'zishimiz mumkin. Og'irlikning og'irligi va qo'lning kuchi bahorga bir xil ta'sir qiladi. Bu shuni anglatadiki, jismlarning stendga bosimining sababi - ularning og'irligi - qandaydir kuchdir. Nyuton buni aniqladi.

Gravitatsiya qonuni

Bu globus og'irlik va boshqa jismlarni o'ziga tortadi va ularni o'ziga yaqinlashtiradi. Biz bu hodisani hamma joyda va hamma joyda kuzatamiz va uni tortishish deb ataymiz. Galiley ham o'qigan. Katta va kichik barcha jismlar bir-biriga bo'ysunib, o'ziga tortiladi universal tortishish qonuni, Nyuton tomonidan kashf etilgan. Shunday qilib, og'irlik - bu Yer tomonidan jalb qilingan jismlarning ularni ushlab turgan tayanchlarga bosish kuchi. Og'irlik universal tortishishning namoyonidir. Nyuton Galiley Galiley tomonidan asos solingan jismlarning tushishi qonunini mantiqiy xulosaga keltira oldi.

Ma'lumki, Yer sayyorasi har qanday jismni o'z yadrosiga jalb qiladi tortishish maydoni. Bu shuni anglatadiki, tanamiz va sayyoramiz yuzasi orasidagi masofa qanchalik katta bo'lsa, unga ta'sir shunchalik kuchli va aniqroq bo'ladi.

Vertikal pastga tushgan jism hali ham yuqorida aytib o'tilgan kuchga ta'sir qiladi, buning natijasida tana albatta pastga tushadi. Savol qoladi: yiqilish paytida uning tezligi qanday bo'ladi? Bir tomondan, ob'ektga havo qarshiligi ta'sir qiladi, bu juda kuchli, boshqa tomondan, tana Yerdan qanchalik uzoqroq bo'lsa, shunchalik kuchliroq tortiladi. Birinchisi, shubhasiz, to'siq bo'ladi va tezlikni pasaytiradi, ikkinchisi tezlashtirishni beradi va tezlikni oshiradi. Shunday qilib, yana bir savol tug'iladi: quruqlik sharoitida erkin tushish mumkinmi? To'g'ri aytganda, jismlar faqat vakuumda bo'lishi mumkin, bu erda havo oqimining qarshiligi shaklida hech qanday shovqin bo'lmaydi. Biroq, zamonaviy fizika doirasida tananing erkin tushishi shovqinga duch kelmaydigan vertikal harakat deb hisoblanadi (bu holda havo qarshiligini e'tiborsiz qoldirish mumkin).

Gap shundaki, tushgan ob'ektga boshqa kuchlar, xususan, xuddi shu havo ta'sir qilmaydigan sharoitlarni faqat sun'iy ravishda yaratish mumkin. Jismning vakuumdagi erkin tushish tezligi tananing og'irligidan qat'i nazar, har doim bir xil songa teng ekanligi eksperimental tarzda isbotlangan. Bu harakat bir tekis tezlashtirilgan deb ataladi. Bu birinchi marta mashhur fizik va astronom Galileo Galiley tomonidan 4 asrdan ko'proq vaqt oldin tasvirlangan. Bunday xulosalarning dolzarbligi bugungi kungacha o'z kuchini yo'qotmagan.

Yuqorida aytib o'tilganidek, kundalik hayot doirasida tananing erkin tushishi odatiy va mutlaqo to'g'ri bo'lmagan nomdir. Aslida, har qanday jismning erkin tushish tezligi notekis. Tana tezlanish bilan harakat qiladi, shuning uchun bunday harakat maxsus holat sifatida tavsiflanadi bir tekis tezlashtirilgan harakat. Boshqacha qilib aytganda, har soniyada tananing tezligi o'zgaradi. Ushbu bandni yodda tutgan holda, biz tananing erkin tushish tezligini topishimiz mumkin. Agar ob'ektga tezlanish bermasak (ya'ni, biz uni uloqtirmaymiz, shunchaki balandlikdan tushiramiz), u holda uning dastlabki tezligi nolga teng bo'ladi: Vo = 0. Har soniyada tezlik tezlashuvga mutanosib ravishda ortadi: gt.

Bu erda g o'zgaruvchining kiritilishiga izoh berish muhimdir. Bu erkin tushishning tezlashishi. Ilgari, biz allaqachon tananing normal sharoitda tushganda tezlashuv mavjudligini qayd etgan edik, ya'ni. havo borligida va tortishish ta'sirida. Har qanday jism Yerga massasidan qat'iy nazar 9,8 m/s2 ga teng tezlanish bilan tushadi.

Endi, ushbu ogohlantirishni hisobga olgan holda, biz tananing erkin tushish tezligini hisoblashga yordam beradigan formulani olamiz:

Ya'ni, boshlang'ich tezlikka (agar biz uni tanaga uloqtirish, surish yoki boshqa manipulyatsiyalar orqali bergan bo'lsak), biz tananing sirtga yetib borishi uchun zarur bo'lgan soniyalar sonining mahsulotini qo'shamiz. Agar dastlabki tezlik nolga teng bo'lsa, formula quyidagi shaklni oladi:

Ya'ni, oddiygina tortishish kuchi va vaqtning tezlashishi mahsuloti.

Xuddi shunday, ob'ektning erkin tushish tezligini bilib, siz uning harakatlanish vaqtini yoki boshlang'ich tezligini aniqlashingiz mumkin.

Tezlikni hisoblash formulasini ham ajratib ko'rsatish kerak, chunki bu holda otilgan narsaning harakat tezligini asta-sekin sekinlashtiradigan kuchlar harakat qiladi.

Biz ko'rib chiqqan holda, tanaga faqat tortishish kuchi va havo oqimlarining qarshiligi ta'sir qiladi, bu esa, umuman olganda, tezlikning o'zgarishiga ta'sir qilmaydi.

Va yana bir muhim shart - vakuumda. Va tezlik bilan emas, balki bu holatda tezlashtirish orqali. Ha, ma'lum darajada taxminan bu to'g'ri. Keling, buni aniqlaylik.

Shunday qilib, agar ikkita jism vakuumda bir xil balandlikdan tushsa, ular bir vaqtning o'zida tushadi. Galiley Galiley bir vaqtning o'zida jismlar shakli va massasidan qat'i nazar, Yerga bir xil tezlanish bilan tushishini (katta harf bilan - sayyora haqida gapiramiz) isbotladi. Afsonaga ko'ra, u shaffof naychani olib, ichiga granula va patni qo'ygan va undan havoni pompalagan. Va ma'lum bo'lishicha, bunday naychada bo'lgan holda, ikkala jasad bir vaqtning o'zida yiqilib tushgan. Gap shundaki, Yerning tortishish maydonida joylashgan har bir jism, massasidan qat'i nazar, erkin tushishning bir xil tezlanishini (o'rtacha g~9,8 m/s²) boshdan kechiradi (aslida, bu mutlaqo to'g'ri emas, lekin birinchi taxminga ko'ra - ha, aslida, bu fizikada kam uchraydigan narsa emas - oxirigacha o'qing).

Agar yiqilish havoda sodir bo'lsa, unda erkin tushishning tezlashishiga qo'shimcha ravishda yana bir narsa paydo bo'ladi; u tananing harakatiga qarshi qaratilgan (agar tana oddiygina yiqilsa, u holda erkin tushish yo'nalishiga qarshi) va havo qarshiligi kuchidan kelib chiqadi. Kuchning o'zi bir qancha omillarga bog'liq (masalan, tananing tezligi va shakli), lekin bu kuchning tanaga beradigan tezlashishi ushbu jismning massasiga bog'liq (Nyutonning ikkinchi qonuni - F=ma, bu erda a tezlashuv hisoblanadi). Ya'ni, agar an'anaviy bo'lsa, jismlar bir xil tezlanish bilan "tushadi", lekin muhitning tortish kuchi ta'sirida turli darajada "sekinlashadi". Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, ko'pikli to'p havoda faolroq "sekinlashadi", agar uning massasi yaqin atrofda uchayotgan qo'rg'oshin to'pinikidan kamroq bo'lsa. Vakuumda qarshilik yo'q va ikkala to'p ham bir vaqtning o'zida taxminan (vakuum chuqurligi va tajribaning aniqligi darajasiga) tushadi.

Xulosa qilib aytganda, va'da qilingan rad etish. Yuqorida aytib o'tilgan naychada Galileynikiga o'xshab, ideal sharoitlarda ham, granulalar arzimas miqdordagi nanosekundlar oldinroq tushadi, chunki uning massasi arzimas darajada (Yerning massasiga nisbatan) massasi massasidan farq qiladi. pat. Gap shundaki, massiv jismlarning juft-juft tortishish kuchini tavsiflovchi Umumjahon tortishish qonunida IKKINA massa paydo bo'ladi. Ya'ni, bunday jismlarning har bir juftligi uchun hosil bo'lgan kuch (va shuning uchun tezlashuv) "tushgan" tananing massasiga bog'liq bo'ladi. Biroq, pelletning ushbu kuchga qo'shgan hissasi ahamiyatsiz bo'ladi, ya'ni pellet va pat uchun tezlashuv qiymatlari o'rtasidagi farq juda kichik bo'ladi. Agar, masalan, biz mos ravishda Yer massasining yarmi va to'rtdan bir qismi bo'lgan ikkita to'pning "tushishi" haqida gapiradigan bo'lsak, unda birinchisi ikkinchisidan sezilarli darajada oldinroq "tushadi". Haqiqat shundaki, bu erda "yiqilish" haqida gapirish qiyin - bunday massa Yerning o'zini sezilarli darajada siljitadi.

Aytgancha, Yerga granula yoki, aytaylik, tosh tushganda, xuddi shu Umumjahon tortishish qonuniga ko'ra, nafaqat tosh Yergacha bo'lgan masofani bosib o'tadi, balki o'sha paytda Yer ham toshga yaqinlashadi. ahamiyatsiz (yo'qoladigan) kichik masofada. Izohlarsiz. Faqat yotishdan oldin bu haqda o'ylang.

Yo'q, Yer maydonida sekundiga 9,8 metr kvadrat tortishish tezlashishi barcha jismlarga ta'sir qilmaydi.

Siz qonunni to'g'ri ta'riflagansiz. Yiqilish tezligi (yoki aniqrog'i, tezlashishi) o'zaro ta'sir qiluvchi jismlar massalarining mahsulotiga bog'liq.
Agar vazni bir kilogramm va bir tonna og'irligi tushsa, asboblar uchun ularning tezligi sezilarli darajada farq qilmaydi, chunki ikkinchi ishtirokchi - Yer - bir xil massaga ega va bu massa bu og'irliklarning har qandayidan ancha katta. Shuning uchun ular orasidagi tortishish kuchi asosan Yerning massasiga bog'liq bo'ladi. Va shuning uchun Oyda ikkala og'irlik ham kuchsizroq tezlashadi va deyarli teng darajada kuchsizroq bo'ladi.

Boshqa yondashuv. Yer og'irlik uchun kuch qo'llaydi, bu esa og'irlikning tezlashishiga olib keladi. Bu kuch og'irlik dastagiga emas, balki uning MASSiga qo'llaniladi. Tabiiyki, og'irlikning massasi qanchalik katta bo'lsa, Yer bu vaznga shunchalik ko'p kuch qo'llashi mumkin. Ammo tezlanish hali ham o'zgarmaydi, chunki qo'llaniladigan kuchning ortishi bilan bu kuch qo'llaniladigan moddaning miqdori ham ortadi. Biri ikkinchisini qoplaydi - va vaznning tezlashishi bir xil bo'lib qoladi. Ha, qo'llaniladigan kuch boshqacha - lekin u boshqa vaznga qo'llaniladi! Siz fizikani alday olmaysiz

Uchinchi yondashuv. Gravitatsiya qonunining tavsifiga asoslanib, juftlikdagi har qanday jismning massasi o'zgarganda tezlanish o'zgarishi kerak. Ammo og'irliklar va Yer holatida, o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning massalari millionlab marta farqlanadi, ular bir-biri bilan taqqoslanmaydi; Va men uchun juftlikda faqat bitta - kichik - ishtirokchi bor, siz, albatta, natijalarda sezilarli o'zgarishlarga erisha olmaysiz, chunki boshqa ishtirokchi sodir bo'layotgan voqealarga beqiyos ko'proq hissa qo'shadi. Endi, agar siz ikkita og'irlikning bir-birining o'rtasida ildiz otishi haqida o'ylayotgan bo'lsangiz, unda ha - ularning har qandayining massasining o'zgarishi darhol ikkala og'irlikning tezlashishiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Yoki taqqoslash uchun, og'irlikning massasini emas, balki Yerning massasini ikki baravar oshirishga harakat qiling - shunda siz tezlashuvning ajoyib o'sishiga erishasiz!

Buning ta'siri bor! Agar biz Yerga tushish haqida gapiradigan bo'lsak, unda bu tenglamada Yerning massasi odatda muhokama qilinadigan jismlardan shunchalik kattaki, bu jismning massasi erkin tushish tezlashishiga juda kam ta'sir qiladi, shuning uchun u doimiy deb hisoblanadi. Shuning uchun ular buni qabul qilishadi, bu ta'sir qilmaydi)

Ikkinchi nuqta, siz zarralar va ularning massalari mahsuloti haqida gapiryapsiz. Shunday qilib, hali massaga ega bo'lgan biron bir elementar zarra topilmagan. Nazariy jihatdan, bu Xiggs bozoni hisoblanadi, ammo u hali topilmagan. Bu shunday paradoks.

Umumjahon tortishish qonuniga kelsak, hamma narsa to'g'ri, ha. Tezlikka kelsak - tezlik massa bilan juda bilvosita bog'liq va umuman bog'liq bo'lmasligi mumkin yoki u bog'liq bo'lishi mumkin, barchasi tushish shartlariga bog'liq. Gravitatsiyadan boshqa kuchlar ko'pincha tushish tezligiga xalaqit berganligi sababli, kuchlarning ta'sir qilish vaqti ham muhim omil hisoblanadi.
Oddiy qilib aytganda, jismning massasi uning boshqa jismga tortish kuchining kattaligiga ta'sir qiladi. Bu kuch, o'z navbatida, inersiya kuchini yengib chiqadi, bu ham massaga mutanosibdir. Shuning uchun, havosiz kosmosda tezlashuv doimiy bo'ladi - keyin jismlar va jismlarning massalari orasidagi masofa sezilarli darajada o'zgarmaydi. Va yiqilish tezligi nafaqat tezlashuvga, balki tezlashuv amal qilgan vaqtga ham bog'liq bo'ladi. Va, albatta, dastlabki tezlikdan ham.