Miért esnek le a különböző tömegű testek egy vákuumban azonos sebességgel
Ez a fizika egyik ellen intuitív aspektusa, tekintve, hogy a mindennapi életben nem ez a helyzet. Ha hagyom, hogy egy pehely és egy fém golyó a földre essen, a pehely később megérkezik. Ez mindennapi tapasztalat, és ez a közös gondolkodás alapja. De amikor kiküszöböljük a légsúrlódást, amikor ezt a kísérletet vákuumban végezzük, a dolgok megváltoznak: a testek hasonló módon gyorsulnak fel a földre, és egyszerre érkeznek meg. Hogyan lehetséges ez? Mi a magyarázat? Ezért van ez így. A matematikai demonstráció szemléltetésére két filmfelvételt készítettek, egyet a Holdon és egy vákuumkamrában.
Először is kiváló magyarázatot kínálunk Önnek, amelyet az oldal egyik látogatója adott, sok kiváló hozzájárulással a webhely minőségbiztosítási részében:
"Három egyforma testet veszünk (érméket, köveket stb.). Ha hagyjuk, hogy egyidejűleg essenek le ugyanarról a magasságról, akkor egyszerre érnek a padlóra. Eddig nyilvánvaló.
Most a három testből kettőt veszünk és összeragasztunk. Fogjuk az egyetlen testet és a kettős testet, és hagyjuk, hogy egyidejűleg essenek le ugyanabból a magasságból. Milyen okból kellene a kettős testnek gyorsabban vagy lassabban esnie, mint korábban?
A föld ugyanolyan erőteljesen vonzza a két felét, mint korábban, és a forrasztóanyagnak semmilyen hatása nem lehet a zuhanás felgyorsítására vagy lassítására, mert csak a felek között hat.
Ennek eredményeként a test tömegének megduplázása nem befolyásolja az esés sebességét. "
Tehát azt mondhatjuk, hogy ha két azonos súlyú test azonos sebességgel esik, akkor súlytól függetlenül minden tárgy azonos sebességgel esik.
Gravitációs tömeg és tehetetlenségi tömeg
De magyarázzuk el, mi történik, ha Newton gravitációs vonzerejének elméletéhez (és képletéhez), valamint Newton (minden) mozgástörvényéhez folyamodunk.
A gravitációs vonzás törvényének matematikai kifejezése Ez
ahol,
G - állandó, gravitációs állandónak nevezzük,
M - a test tömege, amely gravitációs vonzást gyakorol (esetünkben a Földre)
m1 - a kérdéses tárgy "gravitációs tömege"
r - a két test közötti távolság (a Föld és a test "vonzódik" a Földhöz, amellyel kísérletezünk)
A mozgás törvényének képlete (a dinamika második törvénye)
ahol
m2 - a tárgy "tehetetlenségi tömege", akkor azt fogja mondani, hogy egy testnek nem lehet két tömege, "tehetetlenségi tömege" és "gravitációs tömege", de ezt Einstein bebizonyította, nevezetesen, hogy a két tömeg egyenlő. különböző képletek).
nak,-nek - ez a test gyorsulása.
kiderült, hogy
Helyettesítő erő F a gravitációs erő képletében szereplő értékkel
Amint a fenti képletből látható, egy test gyorsulása gravitációs térben történő szabad esésben, vákuumban a következőktől függ:
G - gravitációs állandó (amely nem változik);
M - a Föld tömege (amely nem változik);
r - a két test közötti távolság.
m1 - a test gravitációs tömege
m2 - tehetetlenségi testtömeg
Tehát, ha m1 = m2, akkor a test gyorsulása nem függ a tömegétől, a testek szabadon esnek egy gravitációs mezőben, vákuumban, azonos sebességgel esnek.
Ha helyette m1 eltér a m2, akkor a dolgok változnak, határozottan.
Einstein volt az a rendkívüli megérzés, aki megfigyelte a két tömeg egyenértékűségét, és ennek eredményeként létrehozta az úgynevezett "az egyenértékűség elveLehet, hogy ez a felfedezés nem lesz túlságosan lenyűgözve, ezért érdemes megemlíteni, hogy az egész állványzat a relativitáselmélet általános elmélete, amely gyakorlatilag megmagyarázza a testek mozgását az Univerzumban, ennek következménye a tér-idő görbülete, a létezése gravitációs hullámok, a fekete lyukak megléte stb. - ezen az egyszerű megállapításon alapul.
De vajon ilyenek a valóságban? A két tömeg valóban egyenértékű? (Minden kísérletileg be nem bizonyított elmélet ugyanis csak elmélet marad.) A kísérletek azt mutatták, hogy IGEN. Az alábbiakban két kísérleti bemutató látható.
Az elmélet igazolása a Holdon
Az Apollo 15 küldetés (NASA) utolsó holdi kirándulásának végén a misszió parancsnoka, David Scott élő demonstrációt adott a testek zuhanásáról légkörhiányos körülmények között. Nehéz tárgyat, 1,32 kg-os kalapácsot és 0,03 kg-os sólyoméket használt, amelyeket egyszerre engedett a hold talajába körülbelül 1,6 méter magasból. Amint az alábbi felvételből látható, a két tárgy, a kalapács és a toll egyszerre ér a földre.
Az elmélet ellenőrzése vákuumkamrában
Tehát mi a válasz röviden a kérdésre - Miért esnek a különböző tömegű tojások azonos sebességgel? A válasz: mert egy tárgy gravitációs tömege megegyezik a tehetetlenségi tömegével. Ugye nem számít ilyen válaszra? Ha megértette a kis kitett matematikát, elmagyarázhatja másoknak az ebben a cikkben ismertetett fizikai jelenséget.
Végre itt van, ahogy maga Einstein megmagyarázza hulló testek egy gravitációs mezőben:
Hozzászólhat a fiók használatát az oldalon, az FB, a Twitter vagy a Google által, vagy látogatóként (regisztráció nélkül). A látogatók számára a megjegyzések mérsékeltek (admin jóváhagyta).