Сила всесвітнього тяжіння: характеристика і практична значущість

XVI - XVII століття багато хто по праву називають одним з найславетніших періодів в історії фізики. Саме в цей час були багато в чому закладені ті основи, без яких подальший розвиток цієї науки було б попросту немислимим. Коперник, Галілей, Кеплер виконали величезну роботу, щоб заявити про фізику як про науку, яка може дати відповідь практично на будь-яке питання. Осібно в цілій низці відкриттів стоїть закон всесвітнього тяжіння, остаточне формулювання якого належить видатному англійському вченому Ісааку Ньютону.

Основне значення робіт цього вченого полягала не у відкритті їм сили всесвітнього тяжіння - про наявність цієї величини ще до Ньютона говорив і Галілей, і Кеплер, а в тому, що він першим довів, що і на Землі, і в космічному просторі діють одні і ті ж сили взаємодії між тілами.

Ньютон на практиці підтвердив і теоретично обгрунтував той факт, що абсолютно всі тіла у Всесвіті, в тому числі й ті, які розташовуються на Землі, взаємодіють один з одним. Ця взаємодія отримало назву гравітаційного, в той час як сам процес всесвітнього тяжіння - гравітації.
Дане взаємодія виникає між тілами тому, що існує особливий, несхожий на інші, вид матерії, який в науці отримав назву гравітаційного поля. Це поле існує і діє навколо абсолютно будь-якого предмета, при цьому ніякого захисту від нього не існує, так як він володіє ні на що не схожою здатність проникати в будь-які матеріали.

Сила всесвітнього тяжіння, визначення та формулювання якій дав Ісаак Ньютон, знаходиться в прямій залежності від твору мас взаємодіючих тіл, і у зворотній залежності від квадрата відстані междуетімі об`єктами. Відповідно до думки Ньютона, незаперечно підтвердженого практичними дослідженнями, сила всесвітнього тяжіння знаходиться за наступною формулою:

F = Mm / r2.

У ній особливе значення належить гравітаційної постійної G, яка приблизно дорівнює 6,67 * 10-11 (Н * м2) / кг2.

Сила всесвітнього тяжіння, з якою тіла притягуються до Землі, являє собою окремий випадок закону Ньютона і називається силою тяжіння. В даному випадку гравітаційної постійної і масою самої Землі можна знехтувати, тому формула знаходження сили тяжіння буде виглядати так:

F = mg.

Тут g - не що інше, як прискорення вільного падіння, числове значення якого приблизно дорівнює 9,8 м / с2.

Закон Ньютона пояснює не тільки процеси, що відбуваються безпосередньо на Землі, він дає відповідь на безліч питань, пов`язаних з пристроєм всієї Сонячної системи. Зокрема, сила всесвітнього тяжіння між небесними тілами робить вирішальний вплив на рух планет по своїх орбітах. Теоретичний опис цього руху було дано ще Кеплером, однак обґрунтування його стало можливо тільки після того, як Ньютон сформулював свій знаменитий закон.

Сам Ньютон пов`язував явища земної і неземної гравітації на простому прикладі: при пострілі з гармати ядро летить не прямо, а по дугоподібної траєкторії. При цьому при збільшенні заряду пороху і маси ядра останнім буде відлітати все далі й далі. Нарешті, якщо припустити, що можливо дістати стільки пороху і сконструювати таку гармату, щоб ядро облетіло навколо Земної кулі, то, виконавши це рух, воно не зупиниться, а буде продовжувати своє круговий (елліпсовідних) рух, перетворившись на штучний супутник Землі. Як наслідок, сила всесвітнього тяжіння однакова за своєю природою і на Землі, і в космічному просторі.