Педагогикалық институт

Математика, физика және информатика кафедрасы

Ш. Уәлиханов атындағы Көкшетау университеті

Физика-информатика білім беру бағдарламасының 3-курс студенті

Әбішәй Бекзат

ГРАВИТАЦИЯ ЯҒНИ БАРШАҒА ӘРЕКЕТ ЕТЕТІН ТАБИҒИ КҮШ

Аннотация. Бұл мақалада гравитация (ауырлық күші) ұғымы, Ньютонның бүкіләлемдік тартылыс заңы, сондай-ақ гравитациялық өрістің екі түрлі моделі қарастырылады. Ауырлық күшінің табиғаты, Жер мен Ай арасындағы өзара тартылыс мысалдары арқылы түсіндіріліп, гравитацияның бүкіләлемдік сипаты сипатталады. Мақалада гравитациялық тұрақты ұғымы мен оның тәжірибелік анықталу жолдары да келтірілген.

Кілт сөздер: гравитация, ауырлық күші, тартылыс заңы, Ньютон, гравитациялық тұрақты, гравитациялық өріс.

Кіріспе

Гравитация – табиғаттағы ең әмбебап әрі маңызды күштердің бірі. Ол барлық денелерге әсер етіп, олардың өзара тартылысын қамтамасыз етеді. Күнделікті өмірде бұл күшті ауырлық күші ретінде қабылдаймыз. Денелердің Жерге құлауы, Айдың Жерді айналуы немесе ғаламшарлардың Күн орбитасындағы қозғалысы – барлығы осы күштің әсері.

Ауырлық күші және оның сипаттамасы

Кез келген дене массасына байланысты Жерге белгілі бір үдеумен (g) құлайды. Бұл үдеу тұрақты және Жер бетіне жақын жерде шамамен g = 9.8 м/с² болады. Ауырлық күші Ньютонның екінші заңына сәйкес келесі формуламен анықталады:

F = mg

Мұнда:

- F — ауырлық күші,

- m — дененің массасы,

- g — еркін түсу үдеуі.

Бұл күш Жер бетінде ғана емес, одан белгілі биіктікте орналасқан денелерге де әсер етеді. Сондықтан оны Жердің тартылыс күші деп те атайды.

Ньютонның бүкіләлемдік тартылыс заңы

1682 жылы Исаак Ньютон Айдың Жерді айналуы кезінде туындайтын үдеудің Жер бетіндегі үдеуден 3600 есе аз екенін анықтады. Сонымен қатар, Ай мен Жердің ортасы арасындағы қашықтық Жер радиусынан 60 есе үлкен. Осыған сүйене отырып, ол тартылыс күшінің қашықтықтың квадратына кері пропорционал екенін тұжырымдады.

Ньютон бұл заңды бүкіләлемдік тартылыс заңы деп атап, оны келесі теңдеумен сипаттады:

F = G * (m1 * m2) / r²

Мұнда:

- F — тартылыс күші,

- m1 және m2 — екі дененің массасы,

- r — олардың арасындағы қашықтық,

- G — гравитациялық тұрақты (G = 6.673 × 10⁻¹¹ Н·м²/кг²).

Бұл заңды алғаш рет тәжірибеде 1788 жылы ағылшын физигі Генри Кавендиш дәлелдеді.

Гравитациялық өріс модельдері

Гравитациялық өзара әрекетті зерттеу үшін екі түрлі модель қолданылады:

1. Біртекті гравитациялық өріс моделі

Егер дененің қозғалысы Жер радиусымен салыстырғанда өте аз болса, ауырлық күшінің бағыты мен шамасы тұрақты деп алынады. Бұл модель негізінен мектеп деңгейіндегі есептерде қолданылады.

2. Нүктелік масса моделі

Дене Жердің радиусымен салыстырарлық қашықтықта орын ауыстырса, Жер нүктелік масса ретінде қарастырылады. Бұл жағдайда тартылыс күші Жердің орталығына бағытталады және оның шамасы бүкіләлемдік тартылыс заңына сәйкес өзгереді.

Қорытынды

Гравитация – барлық денелер арасындағы табиғи тартылыс күші. Ол тек Жер мен ондағы денелер арасындағы өзара әрекетпен шектелмейді, сонымен қатар ғарыштағы кез келген екі дене арасында да бар. Ньютонның тартылыс заңы бұл күштің табиғатын түсінуге үлкен үлес қосты. Заманауи физикада гравитацияны зерттеу жалғасуда және ол астрономия, космонавтика, тіпті күнделікті техникада да маңызды орын алады.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Ньютон И. Математикалық бастамалар

2. Кавендиш Г. Гравитациялық тұрақтыны анықтау тәжірибесі

3. Қызықты физика. Алматы: «Мектеп» баспасы, 2020

4. https://www.nasa.gov/

5. https://phys.org/