Открытие закона всемирного тяготения

Кто, как и когда открыл закон всемирного тяготения

Известно, что существует притяжение между космическими телами. Данное явление обусловлено законом всемирного тяготения, о котором стали упоминать с 1687 года. В течение последующих двух столетий научное сообщество предпринимало массу усилий для доказательства справедливости выявленной закономерности. Обоснованная теория Ньютона находит повсеместное подтверждение. Ярким примером служат приливы и отливы на нашей планете, процесс формирования траекторий, по которым перемещаются спутники и небесные тела, направления течения водных источников.

Многим знакома легенда об открытии закона всемирного тяготения, повествующая об ученом, которому на голову упало яблоко, что побудило Исаака Ньютона сформулировать знакомую нам сегодня теорию. В мифе есть доля правды, касаемо размышлений исследователя в 1666 году о перпендикулярном направлении движения предмета в процессе его падения на землю. Первое определение закона было опубликовано ученым в 1687 году на страницах труда «Математические начала натуральной философии».

Кратко про Ньютона

Сэр Исаак Ньютон входит в число основателей традиционной физики и матанализа. Годы жизни ученого: 4 января 1643 года — 31 марта 1727 года. Английский исследователь трудился в таких областях как физические направления, математика, механика, астрономия. В процессе профессиональной деятельности Ньютон написан фундаментальное исследование под названием «Математические начала натуральной философии», где были рассмотрены закономерности движения и закон всемирного тяготения.

Эти положения послужили основанием для формулировки научных положений, которые существовали до представления общей теории относительности. На счету ученого множество изобретений, в том числе, телескоп-рефлектор, теория цвета, описание оптических явлений и принципов оптики, разработка дифференциального и интегрального исчисления, способ вычисления корней функций, классификация кубических кривых в алгебре, продвижение теоретического положения о степенных рядах, обобщение биноминальной теории.

Как формулируется закон

Заметим, что при формулировке закономерности использованы сокращенные обозначения. К примеру, m определяет массу, характерную для первого и второго предмета, взаимодействие которых можно проанализировать с помощью данного закона. Значение для гравитационной константы определили путем проведения научных опытов и экспериментов. Этот параметр составляет \(6,67430(15)·10−11 м^{3}/(кг·с ^{2})\). Рассматриваемая характеристика достаточно мала, чтобы не ощущать в реальных условиях собственное притяжение или других объектов.

Источник: ru.wikipedia.org

Где применяется

Земное тяготение действует на все объекты, включая живые и неживые. На первый взгляд, это воздействие не нуждается в дополнительных объяснениях. Однако для его описания потребовалось много времени. Таким образом, был сформулирован закон всемирного тяготения. Позже появились дополнительные вопросы, связанные с корректным совмещением закона Ньютона с теорией относительности и квантовой гравитации. Исходя из результатов огромного исследовательского труда, выявлен ряд ограничений, распространяющихся на действие и применение рассматриваемого закона. В итоге закономерность, описанная Ньютоном, соответствует действительности и подлежит использованию лишь в следующих случаях:

• допустимость принятия материальных объектов за соответствующие точки, когда габариты таких объектов значительно меньше по сравнению с удаленностью друг от друга и не оказывают влияние на расчеты;
• предметы в виде сфер, внутри которых равномерно распределена масса;
• любой из объектов имеет шарообразную форму, а другой — значительно меньшие размеры.

Ключевая закономерность механики после того, как она была доказана и обоснована, поспособствовала научному прогрессу. С помощью уже известной из теоретического курса теоремы авторства Исаака Ньютона ученые объясняют и прогнозируют какие-либо природные явления с определенными свойствами и процессы, в том числе:

• приливы и отливы;
• время с высокой точностью, когда происходят затмения солнца и луны;
• массы космических тел;
• орбиты, по которым перемещаются планеты и другие объекты в космосе.

Примеры решения задач

Решение

Заметим, что в данной схеме движения имеет место центростремительное ускорение. Запишем формулу для вычисления данного параметра:

\(a=\frac{v^{2} }{R}\)

Составим закономерность Ньютона, применительно к условиям задания:

\(F=G\frac{mM_{3} }{R^{2} } =ma\)

В таком случае масса планеты составит:

\(M_{3} =\frac{v^{2} R}{G} =5,24\cdot 10^{24}\)

Ответ: \(M_{3} =5,24\cdot 10^{24} кг.\)

Решение

\(F=G\frac{M_{1}M_{2}}{R^{2}}\)

Исходя из записанного математического соотношения, можно наблюдать увеличение силы в 16 раз при том условии, когда шарообразные объекты становятся тяжелее в 4 раза.

Ответ: 16 раз.