Сила тяготения - открытие и законы

И открытие, и изучение одного из основных законов природы – закона всемирного тяготения – стало замечательным триумфом физической науки. Этот закон открыл великий английский ученый Исаак Ньютон. Он сформулировал свой закон в научной работе «Математические начала натуральной философии», изданной в 1687 году. Сейчас этот закон начинают изучать в школе с седьмого класса на уроках физики. После открытия этого закона выяснилось, что найдена, наконец, и математически описана главная сила природы, движущая мирами, сила, которой подвластны и молекулы воздуха и небесные тела.

Известный исторический анекдот, приписываемый французскому писателю Вольтеру, говорит, что, сидя в саду под яблоней, Ньютон наблюдал за тем, как от порывов ветра то одно, то другое яблоко падает на землю. И эти наблюдения привели Ньютона к мысли о существовании сил тяготения между всеми телами Вселенной. Сам Ньютон об этом яблоке нигде не упоминал. Рассказ Вольтера, вероятно, просто красивая легенда.

В результате открытия Ньютона выяснилось, что множество, казалось бы, разнородных явлений – падение свободных тел на землю, видимые движения Луны и Солнца, океанские приливы и так далее – представляют собой проявления одного и того же закона природы – закона всемирного тяготения.

На первый взгляд закон кажется неверным: мы что-то не замечаем, чтобы притягивались друг к другу окружающие нас предметы. Земля притягивает к себе любые тела, в этом сомнений нет. Но, может быть, это особое свойство принадлежит только Земле? Оказывается, это не так. Притяжение двух любых предметов просто очень невелико и лишь поэтому не бросается в глаза. Специальными опытами это притяжение можно обнаружить.

Но первым об этом догадался Ньютон: он предположил, что и яблоко также притягивает к себе Землю, но с силой во столько раз меньшей, во сколько раз масса яблока меньше массы Земли.

Оказывается, не только Земля будет притягивать меня, когда я попытаюсь взлететь, но и я сам, сидящий на метле, притягиваю к себе Землю. Если учесть, что масса Земли – 5976 · 1021 кг, а моя масса вместе с метлой – 45 кг, произведем несложные вычисления, во сколько раз сила моего притяжения меньше силы притяжения Земли: для этого надо разделить мою массу на массу Земли, получим ничтожно малое значение 7,53 · 10-24 раз!

Наличие всемирного тяготения объясняет и устойчивость Солнечной системы, и движение планет и других небесных тел. Луна держится на орбите силами земного притяжения, Земля на своей траектории – силами притяжения Солнца. Силы всемирного тяготения – это невидимые «канаты», заставляющие небесные тела двигаться по определенным путям.

Суть закона Ньютона можно сформулировать следующим образом:

Физические тела притягиваются друг к другу с силой F, пропорциональной их массам m1 и m2 и обратно пропорциональной квадрату расстояния r между ними расстояние между телами – это расстояние между их центрами, а коэффициент был определен экспериментально Г. Кавендишем в 1798 году и назван гравитационной постоянной. Коэффициент этот равен 6,67 · 10-11 н·м2/кг2.

Вообще, слово «гравитация» латинского происхождения и означает «тяжелый» или «весомый».