Что такое закон всемирного тяготения

Существует популярная история о том, что когда Ньютон сидел под яблоней, ему на голову упало яблоко, и он вдруг подумал о законе всемирного тяготения. Как и во всех подобных легендах, это почти наверняка не соответствует действительности, но история содержит элементы того, что произошло на самом деле.



Конечно, история с яблоком и Ньютоном — во многом выдумка. Но как на самом деле работает закон всемирного тяготения?

Что на самом деле произошло с яблоком?
Вероятно, более правильная версия истории заключается в том, что Ньютон, наблюдая за падением яблока с дерева, начал думать следующим образом: яблоко ускоряется, поскольку его скорость изменяется от нуля, когда оно висит на дереве и движется к земле. Таким образом, по второму закону Ньютона должна существовать сила, действующая на яблоко, и вызывающее это ускорение. Давайте назовем эту силу «гравитацией», а связанное с ней ускорение — «ускорением под действием силы тяжести». Затем представьте, что яблоня в два раза выше. Опять же, мы ожидаем, что яблоко будет ускоряться по направлению к земле, так что это говорит о том, что эта сила, которую мы называем гравитацией, достигает верхушки самой высокой яблони.

Превосходнейшая идея сэра Исаака
Ньютону пришло поистине блестящее озарение: если сила тяжести достигает вершины самого высокого дерева, не может ли она простираться еще дальше; в частности, не может ли она достигать всей орбиты Луны! Тогда орбита Луны вокруг Земли может быть следствием гравитационной силы, потому что ускорение, вызванное гравитацией, может изменить скорость Луны именно таким образом, чтобы она следовала по орбите вокруг Земли.

Ньютон знал, что сила, которая вызывает ускорение яблока (гравитация), должна зависеть от массы яблока. И поскольку сила, действующая, чтобы вызвать ускорение яблока вниз, также вызывает ускорение Земли вверх (третий закон Ньютона), эта сила также должна зависеть от массы Земли. Таким образом, для Ньютона сила тяжести, действующая между Землей и любым другим объектом, прямо пропорциональна массе массе объекта и обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра Земли до объекта.

Коэффициент пропорциональности или гравитационная постоянная — G. Ее числовое значение очень мало, что в основном является причиной того, что сила тяжести является самой слабой силой природы. Ее называют «универсальной постоянной», потому что считается, что она одинакова во всех местах и во все времена.

Но закон всемирного тяготения Ньютона распространяет гравитацию за пределы Земли. Согласно закону всемирного тяготения, любые объекты притягиваются друг к другу силой гравитационного притяжения. Гравитация универсальна. Эта сила гравитационного притяжения напрямую зависит от масс обоих объектов и обратно пропорциональна квадрату расстояния, разделяющего их центры.

Источник