Материал:

Выходной факт, положенный в основу Ньютоновой теории тяготения, - вес, который имеют все тела, находящиеся на Земле. Из равенства ускорения для всех падающих тел, доведенной многочисленными экспериментами, Ньютон устанавливает, что веса тел, ров-новиддалених от центра Земли, относятся как количества материи, или массы тел. При одинаковой удаленности от центра Земли силы, с которыми тела притягивают к себе Землю, соответственно пропорциональны массам. Отсюда следует, что сила притяжения, свойственна конкретном телу, состоит из сил притяжения его частей. Поэтому все земные тела притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной количеству материи, то есть массе каждого тела.

Установив свойства земной тяжести, Ньютон поставил цель определить притяжения в небесном пространстве. Как было отмечено выше, сила, является причиной центростремительного ускорения планеты, направленная, как и само ускорение, к Солнцу, иначе говоря, эта сила притягивает планету к Солнцу. Она равна ускорению, умноженному на массу. С другой стороны, вес, что дает телам равномерного ускорения, направленная к центру Земли и пропорциональна массе. Ньютон предположил, что речь идет не об аналогии, а о тождестве, то есть отождествил движение небесных тел с падением грузов на Земле.

Установив этот факт, Ньютон завершил объединение астрономии и земной механики. Всю гениальную смелость этой идеи трудно сейчас оценить, настолько глубоко вошел закон всемирного тяготения в науку.

Впоследствии Ньютон исследует, можно ли с помощью астрономических наблюдений подтвердить обратную пропорциональность между квадратами расстояний и центростремительным ускорением. Он предположил, что Луна на орбите удерживают те же силы, притягивающие предметы к Земле. Взяв за основу астрономические данные, Ньютон подсчитал, насколько отклоняется Луна в секунду от прямой линии, по которой он должен был бы двигаться, если бы его не привлекала Земля. Эта величина несколько больше, чем 1,25 мм. Луна находится в 60 раз дальше от центра Земли, чем мы. Итак, если закон обратной иропорцийнои зависимости от квадрата расстояния верно, то предмет у поверхности Земли при падении должен пролетать в секунду 1,25 • 602, так как на орбите Луны предметы привлекаются в 60-60 раз слабее. Итак, 1,25 602 - это примерно 5 м. Измерение Галилея показали, что, падая у поверхности Земли, тела пролетают в секунду 5 м. Это означало, что Ньютон на верном пути, потому что если раньше были известны два независимых факта: во первых, период обращения Луны и величина его орбиты и, во-вторых, расстояние, которое пролетает тело, падая у поверхности Земли, - то теперь эти факты оказались тесно связанными.

Таким образом, центростремительная сила, которая влияет на движение Луны, на поверхности Земли должна была бы равняться силе тяжести. Сила, с которой Земля притягивает Луну и вызывает его движение по криволинейной орбите, является земная сила тяжести, действие которой распространяется до Луны.

Если Земля притягивает Луну, то и Луна с такой же силой притягивает Землю. С кеплеровских законов обращения планет вокруг Солнца следует, что центростремительная сила планет направлена к центру Солнца, а центростремительная сила спутников - в центры планет; эти силы обратнопропорциональна квадратам расстояний до центров тяжести. Таким образом, закон притяжения объясняет также движение планет и их спутников. Исследуя движение комет, приливы и т.д., Ньютон во всем видит подтверждение своего закона.

Позже он переходит от небесных тел к микромира и стремится доказать, что мелкие частицы вещества также испытывают взаимного притяжения, которое пропорционально их массе. Ученый утверждает, что все, без исключения, тела - от неподвижных звезд до мельчайших частиц - испытывают притяжения, величина которого пропорциональна произведению их масс и обратнопропорциональна квадрату расстояния. Земля притягивает Луну, но и ее саму притягивает Солнце, и все это дополняется обратным влиянием Луны на Землю, Земли на Солнце и т.д. Соответственно, формула центростремительного ускорения превращается в формулу взаимного притяжения

где G - множитель пропорциональности, а

- Массы тел, которые взаимно притягиваются друг к другу.

Отдавая дань гению Ньютона, все же следует отметить, что закон всемирного тяготения имеет ряд недостатков: он не способен, когда речь идет об исчислении движения Меркурия, передачи притяжения через пустоту, он признает необходимость первого толчка. На что "тирокляти вопрос" старой механики дала ответ общая теория относительности.

Математическое обобщение

Математическим обобщением, которые позволили достичь взлета механической концепции мира, были понятия производной, дифференциала и интеграла - основы для анализа бесконечно малых. Создавая анализ бесконечно малых, Ньютон исходил из понятия производной. прообразом была переменная скорость движущегося тела под действием силы.

Если тело движется по инерции, то движение происходит по закону, что связывает положение тела со временем, -то говорится о линейной зависимости этого положения от времени. Скорость на всем отрезке постоянная, она совпадает со скоростью в точке, и путь тела мы определяем, умножив время движения на эту неизменную скорость. Если же тело движется под влиянием неизменной силы, то постоянной является не скорость, а ускорение.

Ньютон обобщает понятие пути, пройденного частицей, и ее скорости и вводит понятие флюенты (сменной) и флюксия (скорости изменения флюенты, то есть производной этой переменной). У Ньютона не было отчетливого представления о флюксия как о границе отношение зависимой переменной к ее аргумента. Но Ньютон указал путь, ведущий к такому представлению, введя понятие, которые помогли сформулировать концепцию бесконечно малых переменных величин и производной как их предельного отношения. Предельное отношение, например предельное отношение пути ко времени, то есть скорость, с абсолютной точностью характеризует движение в данной точке и в данный момент времени. Констатация скорости в точке и вообще любого предельного отношение переменных величин не связана с каким-либо компромиссным игнорированием настоящей длины величин, бесконечно малые сохраняют свою длину, и мы определяем производную не как отношение этих переменных величин, а как границу, к которой приближается это отношение, когда переменные стремятся к нулю.

Ньютон выбрал путь, ведущий к представлению о бесконечно малых как переменные величины и к понятию границы, вводя "первые отношения" величин зарождающихся и

"последние отношения" исчезающих величин. Эти понятия фигурируют в "Размышлениях о квадратуры кривых" и в "Началах". Здесь речь идет отнюдь не о "последние отношения" величин в тот момент, когда мы признаем их достаточно малыми, чтобы пренебречь ими, речь идет о "последние отношения", к которым переменные величины направляются, не достигая их, то есть о предельных отношения.

В работе «Метод флюксий и бесконечных рядов" Ньютон рассматривает две задачи - определение флюксии за флюентами, например, мгновенной скорости по пройденному пути (то есть о задаче дифференцирования), и определение флюент за флюксиями, например, пути по скорости (то есть о задачу интегрирования) .

Ньютон ввел обозначения для производных: первую производную от величины X он обозначил X, вторую - X. Таким образом, если X - координата частицы, то ее скорость X, а ускорение X. Для производных по времени эти обозначения применяются и в наше время. Предложенные математические понятия представляют собой обобщение механических категорий. Соответственно, независимой переменной может быть любая величина, если рассматривать отношение к ней всех других величин, которые могут меняться как равномерно, так и произвольно. Подобное обобщение способствует становлению новых физических понятий. Представим себе, что независимой переменной является пространство, например, расстояние от центра тяжести, и нам нужно вычислить силу тяжести в каждой точке. В настоящее время известно, что решение подобных задач связано с представлением о силовом поле - пространство, где каждой точке соответствует определенное значение силы, действующей на единичную массу. Мы знаем также, что подобная формальная континуализация тяжести, заполняет пространство чисто математическими величинами, превратилась впоследствии на картину материальной среды, в котором сила передается от точки к точке (после того, как было доказано существование конечной скорости распространения взаимодействия). Таким образом, математическое обобщение механики дальнего действия способствовало созданию физики ближнего действия.

Ньютоновская оптика

Физические идеи, лежащие в основе механики Ньютона, высказанные преимущественно в его работах по оптике. С точки зрения общей истории естествознания, оптика Ньютона имеет первостепенное значение, так как в ней находим глубокие физические, часто кинетические, иногда чисто картезианские по духу корни классической механики.

Исходным пунктом оптических экспериментов Ньютона были потребности практики. Первые большие телескопы имели сферическую и хроматические аберрации. Чтобы устранить этот недостаток, Ньютон предложил заменить рефракторы отражающими телескопами - рефлекторами. В 1668 гг. Он построил большую модель рефлектора, а три года спустя создал сравнительно большой отражающий телескоп. При этом Ньютон обнаружил ебе как чрезвычайно изобретательный конструктор и технолог.

Решение проблемы хроматической аберрации начало все последующие оптические исследования Ньютона. Непосредственный объект телескопа - звездное небо - привлекло внимание Ньютона к основным задачам небесной механики и астрономии. В исполнении Ньютона эксперимент стал настолько точным и плодотворным орудием познания, вся предыдущая экспериментальная физика кажется предысторией ньютоновских работ. В результате проведенных исследований Ньютон открыл явление разложения на спектр белого света, когда он проходит через призму, измерив величину преломления лучей разных частей спектра. При этом Ньютон различал основные цвета и сложные вторичные цвета. Основные цвета образуют спектр, включающий красный; оранжевый, желтый, зеленый и т.д., и огромное количество промежуточных оттенков.

Близки друг к другу участки спектра дают в сочетании промежуточные цвета: желтый с синим - зеленый, красный с желтым - оранжевый и т.д. Цвета, лежащие в диапазоне далеко друг от друга, не образуют промежуточных оттенков. Белый цвет является результатом сочетания всех упомянутых выше цветов.

Отсюда следует, что обычный свет - белый - представляет собой сочетание лучей всех длин волн, которые излучают тела светятся. Некоторые тела излучают свет различных частей спектра не в одинаковой пропорции, и поэтому их свет имеет определенную окраску.

Впоследствии Ньютон объяснил разный цвет некоторых тел изменением их состояния. Различные вещества по-разному отражают и поглощают свет. Неодинаковое окраски природных тел связано, по мнению Ньютона, с разной способностью тел отражать одни световые лучи в большей степени, чем другие.

Источник: https://studbooks.net/7244/estestvoznanie/kontseptsii_sovremennogo_estestvoznaniya

Смотрите также:








ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы