Природа тяготения и его роль в астрономии

До создания теории строения атома были известны два типа взаимодействий между макроскопическими телами: гравитационное, описываемое законом всемирного тяготения (2.16), и электромагнитное, выражаемое уравнениями Максвелла. В обоих случаях силы, связанные с этими взаимодействиями, убывают обратно пропорционально квадрату расстояния и прямо пропорционально определенным характеристикам тел: массе в случае тяготения и заряду в электростатике. Так как в природе имеются два типа зарядов, противоположное действие которых в обычных телах, как правило, компенсирует друг друга, то для движения компактных масс типа звезд, планет, галактик и т. д. решающими оказываются гравитационные силы. Поэтому закон всемирного тяготения оказывается одним из наиболее важных законов природы, используемых в астрономии. В сочетании с другими законами механики он позволяет объяснить движения планет и искусственных тел в Солнечной системе, звезд в звездных скоплениях и в Галактике, изучить динамику других звездных систем. Тяготением определяется форма большинства небесных тел и, в частности, сферичность звезд и планет. Закон всемирного тяготения в сочетании с законами кинетической теории газов позволяет выявить важнейшие закономерности внутреннего строения звезд и их эволюции. Гравитационные силы во многом определяют свойства атмосфер звезд и планет и характер происходящих в них явлений.

Закон всемирного тяготения в классической формулировке Ньютона справедлив только для относительно слабых гравитационных полей, создаваемых обычными телами с не слишком большими значениями плотности. Для сильных гравитационных полей, а также для движений с очень большими скоростями (соизмеримыми со скоростью света) более точное описание движения дает общая теория относительности (ОТО), которая является теорией тяготения, учитывающей влияние распределения масс на свойства пространства и времени.

3. Напишите аннотацию к данному тексту.

Динамика

Динамика (от греч.dynamikos-сильный,отdynamis-сила) раздел механики,посвященный изучению движения материальных тел под действием приложенных к ним сил. В основе динамики лежат три закона И.Ньютона, из которых, как следствия, получаются все уравне-ния и теоремы, необходимые для решения задач динамики.

Согласно первому закону (закону инерции) материальная точка,на которую не действуют силы, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения; изменить это состояние может только действие силы. Второй закон, являющийся основным законом динамики, устанавливает, что при действии силы F материальная точка (или поступательно движущееся тело) с массой m получает ускорение, определяемое равенством mw=F (1)

Третьим законом является закон о равенстве действия и противодействия. Когда к телу приложено несколько сил, F в уравнении (1) означает их равнодействующую. Этот результат следует из закона независимости действия сил, согласно которому при действии на тело нескольких сил каждая из них сообщает телу такое же ускорение, какое она сообщила бы, если бы действовала одна.

В динамике рассматриваются два типа задач, решения которых для материальной точки (или поступательно движущегося тела) находятся с помощью уравнения (1). Задачи первого типа состоят в том, чтобы, зная движение тела, определить действующие на него силы. Классическим примером решения такой задачи является открытие Ньютоном закона всемирного тяготения: зная установленные И. Кеплером на основании обработки результатов наблюдений законы движения планет, Ньютон показал, что это движение происходит под действием силы, обратно пропорциональной квадрату расстояния между планетой и Солнцем. В технике такие задачи возникают при определении сил, с которыми движущиеся тела, ограничивающие их движение, например, при определении сил давления колес на рельсы, а также при нахождении внутренних усилий в различных деталях машин и механизмов, когда законы движения этих машин (механизмов) известны.

4. Напишите реферат-резюме к данному тексту.

Законы Ньютона

Законы Ньютона – три закона, лежащие в основе классической механики и позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы, если известны силовые взаимодействия для составляющих её тел. Впервые в полной мере формулированы Исааком Ньютоном в книге «Математические начала натуральной философии» (1687 год).

Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как инерция тел. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция – это явление сохранения телом скорости движения (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность – это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.

Второй закон Ньютона – дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО). Второй закон Ньютона действителен только для скоростей, много меньших скорости света, приближенных к скорости света, используются законы теории относительности.

Третий закон Ньютона. Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой F_1-2, а второе – на первое с силой F_2-1. Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются. Для силы Лоренца третий закон Ньютона не выполняется. Лишь переформулировав его как закон сохранения импульса в замкнутой системе из частиц и электромагнитного поля, можно восстановить его справедливость.

5. Напишите аннотацию к данному тексту.

Кинематика

Кинематика - раздел физики,в котором изучается движение тел под действием сил.Кинематика охватывает очень широкий круг вопросов и в ней рассматриваются объекты от галактик и систем галактик до мельчайших,элементарных частиц вещества.В этих предельных случаях выводы кинематики представляют,конечно,чисто научный интерес.Но предметом механики является также проектирование строений,мостов и механизмов;этотраздел,обычно называемый прикладной кинематикой,сам по себе достаточно обширен.

Фундаментальное значение для всей этой тематики имеет кинематика материальной точки,разделяющаяся на механику,предметом которой является математическое описание возможных движений материальной точки,идинамику,которая рассматривает движение материальных точек под действием заданных сил.Основные принципы динамики сведены в законы движения,которые в случае материальных точек имеют самый простой вид.Эти законы были впервые сформулированы в 1687 И.Ньютоном.Если материальные точки движутся с очень большими скоростями,тоньютоновские законы движения следует модифицировать в соответствии с теорией относительности;если же это частицы атомных масштабов,то необходима иная формулировка законов движения –так называемая квантовая механика.

Протяженное тело можно формально рассматривать как совокупность идеализированных материальных точек,совершенно не имея в виду атомное строение вещества.Выводы о Протияженное тело можно формально рассматривать как совокупность идеализированных материальных точек.Здесь тоже проводится различие между механикой и динамикой и,крометого,существуетстатика,изущающая условия равновесия твердых тел,на которые действует статика,изучающая условия равновесия твердых тел,на которые действуют внешние силы.

6. Напишите реферат-резюме к данному тексту.