2.1.3. Гравитация
Входы: масса.
Выход: сила.
Графическая иллюстрация:
Рис. 2.3. Закон гравитации
Сущность:
Кроме того, что масса является мерой инертности тела, любая масса является источником гравитационного поля. Через гравитационные поля осуществляется взаимодействие масс. Гравитационные силы самые слабые из всех сил, известных науке; тем не менее, при наличии больших масс (например, Земля) эти силы во многом предопределяют поведение физических систем. Количественно гравитационные взаимодействия описываются законом всемирного тяготения. Сила тяготения пропорциональна массе. Такая пропорциональность приводит к тому, что ускорение, приобретаемое в данной точке гравитационного поля различными телами, для всех тел одинаково конечна, если на эти тела не действуют никакие другие силы (сопротивление воздуха).
Если рассматривать движение тел под действием силы тяжести Земли, то это движение будет равноускоренным. Ускорение будет постоянно по величине и по направлению. Все отклонения от постоянства ускорения имеют те или иные конкретные причины - вращение Земли, её несферичность, несимметричное распределение масс внутри Земли, сопротивление воздуха или иной среды, наличие электрических или магнитных полей и так далее. Постоянство ускорения - это возможность измерять массы посредством измерения веса, это часы, датчики времени - это бесплатные силы гравитации точно калиброванные.
Математическое описание.
Гравитационное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий в нашем мире. В рамках классической механики гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием R (рис. 2.3), есть
,
где:
R – расстояние между телами;
m1, m2 – массы тел;
G — гравитационная постоянная, равная 6,613(10)*10-11 м³/(кг с²). Знак минус означает, что сила, действующая на тело, всегда равна по направлению радиус-вектору, направленному на тело, т. е. гравитационное взаимодействие приводит всегда к притяжению любых тел.
Применение
1. Патент США № 3 552 283: Устройство, отмечающее положение плоскости Земли и образующее изображение на экспонируемой фотографической пленке, позволяющее определить на проявленном негативе или на позитивном отпечатке положение плоскости Земли независимо от положения камеры во время киносъемки. Устройство содержит прозрачное тело с грузилом, смещающимся под действием силы тяжести в самый нижний угол этого тела. Прозрачное тело может располагаться внутри корпуса камеры или внутри кассеты для роликовой пленки, причем единственным требованием к прозрачному телу является то, чтобы оно находилось на пути световых лучей, идущих от фотографируемого предмета на пленку, установленную в камере. На краю кадра, проявленного негатива или позитивной пленки образуется метка в виде стрелки, направленной в сторону плоскости Земли. Метка в виде стрелки может использоваться для правильной ориентации пленки или диапозитива.
2. А.с. № 189 597 Устройство для установления заданных промежутков времени отличается тем, что, с целью повышения точности измерения при записи сейсмограмм, оно выполнено в виде стержня с расположенным на нем грузом, замыкающим во время свободного падения контакты, соединенные с электродетонаторами.