Мир

1. Первый закон (закон инерции) – всякое тело, на которое не действуют внешние силы, сохраняет по инерции (вследствие наличия инертной массы) состояния покоя или равномерного прямолинейного движения (т. е. движется с постоянной скоростью по прямой траектории.

2. Второй закон (закон движения) – если на материальную точку с инертной массой mr и скоростью v(t) действует вынужденная сила F, то движение точки описывается выражением dp/dt = F, где р = mrt. Есть импульс материальной точки. Если инертная масса не изменяется по времени, то закон движения можно записать так: mrа = F, где а = dv/dt – ускорение материальной точки.

3. Третий закон (закон действия и противодействия) – всякому действию существует равное по величине и противоположно направленное противодействие Этот закон отражает принцип равновесия сил. Его часто используют для того, чтобы выявить какую-либо неявную силу (mra = F, где a = dv/dt dp/dt = F). Если в законе движения ввести третью силу – силу инерции Даламбера, – тогда закон равновесия сил будет выглядеть так: Fr = —ma, а закон движения mra = F можно рассматривать как условие равенства сил F + Fr = 0

В своих «Началах» Ньютон подарил человечеству ещё одно крупнейшее открытие – закон всемирного тяготения

Ньютон обнаружил, что помимо инерции тела обладают ещё одним свойством: между всеми телами действует силы притяжения (гравитационные силы), обусловленные наличием у тел тяжёлой (гравитационной) массы. Создаваемая телом гравитационная сила пропорциональна его тяжёлой массе. Две материальные точки Мs и ms, находящиеся друг от друга на расстоянии r взаимодействуют с силой G × γN = Ms × ms/4πr2. То есть эта сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между точками. Множитель γN называется гравитационной постоянной и определяется экспериментально. В опытах Г. Кавендиша её значение по современным данным равно G = 6,67408·1011 м³/(кг·с²) (в рациональной системе единиц ЦГС) Но первоначально запись Ньютоном этого закона была сделана вот в таком виде: F = Q(m1/r3 + m2/r3)r. А что же такое (m1/r3 + m2/r3)? Это формула всемирного закона распределения матери в космических телах Вселенной. Всемирный закон распределения матери в космических телах Вселенной гласит, что формы бытия материи во Вселенной различны. Космические же тела объединены одной общей закономерностью. Материя в космических телах располагается слоями в соответствии с плотностью. Самые плотные слои материи сосредоточены в центре космического тела. Плотность материи в слоях убывает обратно пропорционально кубу расстояния слоя от центра космического тела. То есть qm = Q/r3. Здесь Q – масса вещества в слое, q – удельная плотность.

Ближе к центру располагается вещественная часть тела, а за вещественной частью следуют слои элементарных частиц, которые составляют силовое (гравитационное) поле тела. Ньютон интуитивно почувствовал эту зависимость и использовал её в Законе всемирного тяготения. Итак, изменение плотности гравитационного поля космического тела имеет вид обратной кубической гиперболы (рис. 2). Но как же так получается? Закон всемирного тяготения показывает нам, что сила взаимного притяжения между телами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, а концентрация квантов, которая и создаёт эту силу, обратно пропорциональна кубу расстояния.

Обозначим Gm количество гравитонов в слое (концентрацию гравитонов) символом «К». Тогда таблица слоёв по плотности будет выглядеть так:

Кубическая таблица Gm/r3

Как же превращается кубическая зависимость в квадратичную при гравитационном взаимодействии двух тел? Рассмотрим этот процесс на примере взаимодействия двух физических тел: тела «А» и тела «К» (рис. 3).

Надо заметить, что гравитационные поля каждого физического тела хоть и состоят из одинаковых по своему строению гравитонов, но принадлежат только своему физическому телу и с гравитационными полями других тел не смешиваются за исключением тех случаев, когда два физических тела сливаются воедино и образуется новое физическое тело. В этом случае у вновь образовавшегося физического тела образуется и своё, только ему принадлежащее гравитационное поле.

Воздействие тела А на тело К происходит посредством воздействия гравитонов, окружающих это тело, и равно усилию F= G(mа : r3) × r. Здесь множитель mа представляет собой весь комплекс квантов этого тела, но, так как кванты расходятся в направлении от центра во все стороны пространства, их усилие в одну сторону уменьшается обратно пропорционально кубу расстояния от центра этого тела, и чтобы узнать, какое усилие создадут кванты в данной точке «», например, нужно усилие всех квантов G mа поделить на куб расстояния от центра масс тела до контрольной точки «n», например. Но так как во взаимодействии участвует не одна точка, а все точки линии о-n, сумма усилий будет равна F = G (mк : r3) × (о-n). И так по всей длине линии О-К (r), соединяющей центры двух тел. Но тело, находящееся в точке «к», тоже имеет массу, а значит, и подвержено действию того же закона распределения квантов материи в пространстве. Оно тоже воздействует на тело «А» с усилием, равным F, вычисляемого по формуле F = G (mк : r3) × r. В результате мы получаем, что на каждое тело и А, и К действуют неодинаковые силы, которые состоят из усилий квантов. Итак, для того, чтобы определить значения этих сил, мы выражение G (mк : r3), определяющее силовое поле каждой точки, умножаем на расстояние между двумя точками «r»? Потому что линия r, соединяющая два взаимодействующих тела, состоит из точек, каждая из которых имеет силовое поле, выраженное формулой γm1/r3. В итоге мы и получаем не кубическую, а квадратичную зависимость гравитационного взаимодействия двух тел.

Рис. 1. Распределение материи по плотности в пространстве. Направление стрелок указывает направление увеличения плотности тела

Рис. 2. Примерный график зависимости плотности слоя гравитонов от расстояния до центра космического тела

Тело А воздействует на тело К с силой F, равной G (mа)/r3 × r. Тело К воздействует на тело А с силой F, равной G (mк)/r3 × r. Суммируем эти усилия, действующие на каждое тело, получаем формулу:

Fа = G[(mа + mк) : r3] × r;

Fа = G(mк + mа) : r2, Fк = G(mк + mа) : r2.

А в общем получается, что «Сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками с массами (m1; m2) и разделённым расстоянием действует вдоль соединяющей их прямой и пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними».