Што такое сіла цяжару

Яшчэ Альберт Эйнштэйн казаў, што ўсе вакол - самае сапраўднае цуд, і ён меў рацыю. Мы ж у будні штодзённасці часта перастаем заўважаць прыродныя з'явы, прымаючы іх за само сабой разумеецца. Падобнай долі не пазбегла і сіла цяжару. Пацешную гісторыю, звязаную з яе адкрыццём, ведае кожны: дастаткова нагадаць пра Ньютана і яблыку, упавшем на галаву навукоўцу.

Ўяўленне пра тое, што такое сіла цяжару, чалавек атрымлівае яшчэ ў дзяцінстве. Так, гарызантальна кінуты сняжок паступова змяняе сваю траекторыю, адхіляючыся ўніз, і падае на зямлю. Санкі коцяцца з горкі ўніз. Кроплі дажджу імкнуцца да зямлі і пр. Ды і сінякі з ўдарамі ад падзенняў - у іх таксама «вінаватая» сіла цяжару.

Зямля, як і любая іншая планета, прыцягвае да сябе любыя матэрыяльныя цела, якія трапілі ў зону дзеяння сілы цяжару. Па меры выдалення ад прыцягальнага аб'екта інтэнсіўнасць ўздзеяння зніжаецца. Так як сняжок прыцягваецца да зямлі, а не зямля да гарызантальна, які ляціць снежкі, то можна выказаць здагадку, што сіла залежыць ад масы цела. Іншае пытанне: чаму траекторыя снежка ўяўляе сабой крывую, а адразу пасля кідка неадкладнага падзення не адбываецца? Відавочна, што сіла цяжару характарызуецца інтэнсіўнасцю, валодае нейкім значэннем, якое можна вымераць, што і прарабіў І. Ньютан.

Ён задаўся пытаннем, чаму прадметы рознай масы, падаючы з аднолькавай вышыні, дасягаюць паверхні за розны час. Для высвятлення гэтага навуковец прарабіў найпросты эксперымент: у шкляной трубцы размясціў некалькі прадметаў рознай масы, напрыклад, свінцовы шар і самы лёгкі пушнінку. У самой трубцы стварыў вакуум і перавярнуў яе на 180 градусаў. У выніку ўсе прадметы, якія знаходзіліся на дне, апынуліся наверсе і пад дзеяннем сілы цяжару накіраваліся ўніз. Назіраючы за падзеннем, Ньютан выявіў, што ўсе прадметы дасягнулі дна адначасова. Гэта дазволіла сцвярджаць, што сіла прыцягнення аказвае аднолькавае дзеянне на ўсе прадметы, незалежна ад іх масы.

Аднак жыццёвы вопыт сведчыць пра адваротнае: пушнінка ўпадзе пазней свінцовага шара. На самай справе гэта лёгка тлумачыцца, бо адрозненне не толькі ў масе, але і ў наяўнасці атмасфернага паветра, які тармозіць падзенне. Гэты супраціў залежыць ад шчыльнасці цела, яго формы і, як следства, вышыні. У ідэальных умовах, калі зона распаўсюджвання поля досыць вялікая, адлегласць ад масіўнага прыцягальнага аб'екта (планеты) імкнецца да бясконцасці, а паміж падаючымі прадметамі і паверхняй адсутнічае якая ўплывае на рух серада, падзенне будзе адбывацца з адным і тым жа паскарэннем. У той жа час, калі прыняць да ўвагі той факт, што сіла цяжару - гэта тая сіла, дзякуючы якой цела взаимопритягиваются, то пры бясконцым выдаленні (ідэальныя тэарэтычныя ўмовы) на падзенне паўплывае таксама маса падальнага прадмета. Іншымі словамі, хоць планета аказвае на пушнінку і шар ўздзеянне F = m * g, яны, у сваю чаргу, таксама прыцягваюць планету. Але так як масы несупаставімыя, то і гэтай "дадатковай» сілай у разліках можна занядбаць.

Дзеянне сілы цяжару паведамляе ўсіх прадметах адно і тое ж паскарэнне, у паверхні Зямлі яно складае 9,81 м / с². Як ужо адзначалася, з адлегласцю сіла слабее, што было пацверджана замерамі на верхняй мяжы атмасферы - там паскарэнне менш як 9 м / с². Паскарэнне сілы цяжару залежыць ад масіўнасці аб'екта, такім чынам, на Сонца гэта значэнне дасягае 273 м / с².

Правёўшы свае эксперыменты, Ньютан вызначыў, што сіла цяжару ўяўляе сабой твор масы цела на паскарэнне, і сфармуляваў сваю знакамітую формулу F = m * g.

Варта адзначыць, што, зыходзячы з дадзенай формулы, варта: g = F / m. Адсюль атрымліваецца памернасць для паскарэння вольнага падзення - «Ньютан / кілаграм». Дадзенае пазначэнне раўнапраўна з «м / с²».