УЧЕБНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРАВИТАЦИИ (Ч. I)

Борисов Ю. А.

Аннотация: Рассматривается возможное рассуждение Ньютона для вывода закона всемирного тяготения из третьего закона Кеплера, приводится вывод уточненного Ньютоном третьего закона Кеплера. Путем расчета с помощью калькулятора доказывается справедливость замены в законе всемирного тяготения шарообразного тела на точечное той же массы, помещенное в центр шарообразного тела. Отмечается, что до настоящего времени физическая сторона природы тяготения осталась столь же неясной, что и была во времена Ньютона.

В учебных исследованиях предпринято более глубокое (в сравнении с институтской программой) изучение закона всемирного тяготения, по которому, как известно, имеется много нерешенных вопросов, вызывающих большой интерес к проблеме. В исследованиях принимали участие студенты В.А. Арефьева и В.В. Трутнева.

Понять закон тяготения современникам Ньютона было нелегко. Например, Лейбниц писал Гюйгенсу: «Я не понимаю, как Ньютон представляет себе тяжесть или притяжение. По его мнению, по-видимому, это некое необъяснимое нематериальное качество».  Гюйгенс, в свою очередь, отвечал Лейбницу: «Что касается причины приливов, которую даёт Ньютон, то она меня не удовлетворяет нисколько, как и все другие его теории, которые он строит на своём принципе притяжения, кажущемся мне нелепым» [1].

В настоящее время в некоторых учебниках для средней школы утверждается, что закон всемирного тяготения установлен Ньютоном на основе рассмотрения взаимодействия Луны и Земли. Указывается, что центростремительное ускорение Луны в 3600 или 60² раз меньше, чем ускорение у поверхности Земли. В то же время радиус Земного шара в 60 раз меньше, чем расстояние от Земли до Луны. Отсюда Ньютон заключает, что сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстоянию между взаимодействующими телами. Однако, Ньютон в год открытия (1667) не мог использовать данный подход, т.к. сначала надо было знать закон взаимодействия между точечными телами, чтобы доказать, что сила взаимодействия между шарообразными телами (Землей и Луной) может быть заменена на силу взаимодействия  между такими же по массе телами, расположенными в центре шаров. Для вычисления силы взаимодействия между протяженными (не точечными) телами, в том числе и шарообразными, их следует «разбить» на элементарные массы, чтобы их можно было считать материальными точками, посчитать по закону всемирного тяготения силы притяжения между всеми элементами, а затем геометрически их сложить (проинтегрировать), что является довольно сложной математической задачей [2] и впервые было выполнено, по-видимому, самим Ньютоном, а затем английским физиком Г. Кавендишем в 1789 г., который экспериментально доказал закон всемирного тяготения для земных тел и определил экспериментально числовое значение гравитационной постоянной. Здесь тоже возникает вопрос: были ли материалы шаров, которые использовал Г. Кавендиш абсолютно не магнитными (не диамагнитными и не парамагнитными), т.е. насколько отсутствовало влияние магнитного поля Земли и намагниченности шаров на их взаимодействие?..................

Скачать статью полностью:
УЧЕБНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРАВИТАЦИИ (Ч. I) - pdf

Дополнительно:

Опубликовано в журнале "Современные наукоемкие технологии" №4, 2011
Скачать публикацию в журнале (pdf)