Що таке сила тяжіння
Ще Альберт Ейнштейн говорив, що все навколо - справжнісіньке диво, і він був правий. Ми ж в буднях повсякденності часто перестаємо помічати природні явища, приймаючи їх за само собою зрозуміле. Подібної долі не уникла й сила тяжіння. Кумедну історію, пов'язану з її відкриттям, знає кожен: досить нагадати про Ньютона і яблуко, що впав на голову вченому.
Уявлення про те, що таке сила тяжіння, людина отримує ще в дитинстві. Так, горизонтально кинутий сніжок поступово змінює свою траєкторію, відхиляючись вниз, і падає на землю. Санки котяться з гірки вниз. Краплі дощу прагнуть до землі та ін. Та й синці із забоями від падінь - в них теж «винна» сила тяжіння.
Земля, як і будь-яка інша планета, притягує до себе будь-які матеріальні тіла, хто у зону дії сили тяжіння. У міру віддалення від притягає об'єкта інтенсивність впливу знижується. Так як сніжок притягається до землі, а не земля до горизонтально летить сніжку, то можна припустити, що сила залежить від маси тіла. Інше питання: чому траєкторія сніжку являє собою криву, а відразу після кидка негайного падіння не відбувається? Очевидно, що сила тяжіння характеризується інтенсивністю, володіє якимсь значенням, яке можна виміряти, що і виконав І. Ньютон.
Він задався питанням, чому предмети різної маси, падаючи з однакової висоти, досягають поверхні за різний час. Для з'ясування цього вчений виконав найпростіший експеримент: у скляній трубці розмістив кілька предметів різної маси, наприклад, свинцева куля і найлегшій пушинку. У самій трубці створив вакуум і перевернув її на 180 градусів. В результаті всі предмети, які знаходилися на дні, опинилися нагорі і під дією сили тяжіння кинулися вниз. Спостерігаючи за падінням, Ньютон виявив, що всі предмети досягли дна одночасно. Це дозволило стверджувати, що сила тяжіння надає однакову дію на всі предмети, незалежно від їх маси.
Однак життєвий досвід свідчить про зворотне: пушинка впаде пізніше свинцевого кулі. Насправді це легко пояснюється, адже відмінність не тільки в масі, а й в наявності атмосферного повітря, гальмуючого падіння. Це опір залежить від щільності тіла, його форми і, як наслідок, висоти. В ідеальних умовах, коли зона поширення поля досить велика, відстань від масивного притягає об'єкта (планети) прямує до нескінченності, а між падаючими предметами і поверхнею відсутня впливає на рух середу, падіння буде відбуватися з одним і тим же прискоренням. У той же час, якщо взяти до уваги той факт, що сила тяжіння - це та сила, завдяки якій тіла взаімопрітягіваются, то при нескінченному віддаленні (ідеальні теоретичні умови) на падіння вплине також маса падаючого предмета. Іншими словами, хоча планета робить на пушинку і куля вплив F = m * g, вони, в свою чергу, також притягують планету. Але так як маси непорівнянні, то і цієї «додаткової» силою в розрахунках можна знехтувати.
Дія сили тяжіння повідомляє усіх предметів одне і те ж прискорення, біля поверхні Землі воно складає 9,81 м / сsup2-. Як уже зазначалося, з відстанню сила слабне, що було підтверджено вимірами на верхній межі атмосфери - там прискорення менше 9 м / сsup2-. Прискорення сили тяжіння залежить від масивності об'єкта, таким чином, на Сонці це значення досягає 273 м / сsup2-.
Провівши свої експерименти, Ньютон визначив, що сила тяжіння являє собою добуток маси тіла на прискорення, і сформулював свою знамениту формулу F = m * g.
Варто відзначити, що, виходячи з цієї формули, слід: g = F / m. Звідси виходить розмірність для прискорення вільного падіння - «Ньютон / кілограм». Дане позначення рівноправно з «м / сsup2-».