Закон всемирного тяготения Ньютона
-
История и значение закона всемирного тяготения
- Закон всемирного тяготения был сформулирован Исааком Ньютоном в 1687 году.
- Закон описывает силу притяжения между двумя телами, основанную на их массах и расстоянии между ними.
- Закон является основой классической механики и используется для описания движения планет и спутников.
-
Формулировка закона
- Сила притяжения между двумя телами пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
- Сила притяжения направлена вдоль прямой, соединяющей центры масс тел.
-
Математическая форма закона
- Закон может быть записан в скалярной или векторной форме.
- Скалярная форма описывает силу притяжения между двумя точечными массами, а векторная форма учитывает направление и величину силы.
-
Гравитационное поле и его свойства
- Гравитационное поле описывает силу, действующую на объект в любой точке пространства.
- Оно равно ускорению свободного падения в этой точке и является обобщением векторной формы закона.
- Гравитационные поля консервативны, что означает, что работа, выполняемая ими, не зависит от траектории движения.
-
Ограничения и наблюдения
- Закон Ньютона достаточно точен для многих практических целей, но имеет ограничения при высоких скоростях и гравитационных потенциалах.
- Наблюдения, такие как прецессия перигелия планет и отклонение света, не полностью объясняются законом Ньютона, что требует общей теории относительности Эйнштейна.
-
Решение Эйнштейна и его последствия
- Общая теория относительности Эйнштейна объясняет гравитацию как искривление пространства-времени, а не как силу, распространяющуюся между телами.
- Общая теория относительности согласуется с наблюдениями лучше, чем закон Ньютона, и решает проблемы, связанные с прецессией перигелия и движением звезд в спиральных галактиках.
-
Расширения и задачи
- С помощью нейтронной интерферометрии были исследованы обратные квадраты в законе всемирного тяготения.
- Задача о n телах, которая включает предсказание движения группы небесных тел, является классической проблемой, но в общей теории относительности она значительно сложнее.
Полный текст статьи: