Земное притяжение

Автор: 21.12.2011

Причина падения заключается в силе земного притяжения. Эта сила притяжения является общим свойством всех тел. Все тела взаимно притягиваются, следовательно обнаруживают склонность соединяться друг с другом. Тот факт, что все предметы, которые мы ежедневно видим, не двигаются друг к другу в силу взаимного притяжения, объясняется только тем обстоятельством, что они известным образом прикреплены к своему месту. Они связаны их собственным весом—результатом силы земного тяготения, значительно превосходящей силу притяжения других тел. Кроме того, различные препятствия, совершенно непреодолимые, мешают телам взаимно притягиваться, именно: сопротивление воздуха и трение, которое им надо преодолеть, чтобы сдвинуться с места. Но если притягивающее, тело велико, а притягиваемое обладает достаточной свободой движения, то внимательный взгляд может обнаружить факт их взаимного притяжения. Отвес (нить, на которую подвешен металлический шар), висящий на равнине вертикально, вблизи больших гор обнаруживает некоторое отклонение от вертикального направления: металлический шар отклоняется по направлению горы, сила притяжения которой является привертикали. Взаимное притяжение тел можно установить следующим путем. Тонкий деревянный стержень, длиной в несколько метров, подвешивается за его середину на тончайшей нити, которая закрепляется в точке А. На обоих концах стержня прикрепляются два маленьких шарика В и О одинакового веса.Эти маленькие шарики уравновешивают друг друга, как одинаковые разновесы на чашках весов, и вся система—стержень и шары приходят в равновесный покой. Затем к ним, на соответственно равном расстоянии, подводятся два больших свинцовых шара одинакового веса. Если этот опыт производить достаточно осторожно, то можно заметить, как стержень ВО с маленькими шариками приходит в вращательное движение и маленькие шарики приближаются к большим свинцовым шарам. Направление движения шариков В и О совпадает с направлением силы тяготения (больших шаров D и Е, но движение совершается так медленно, что для того, чтобы вообще обнаружить движение стержня ВО, требуется самое острое внимание. В данном случае дело не идет о вертикальном падении, а движение совершается по линии, соединяющей центры притягивающих и притягиваемых шаров, как того требуют условия опыта. Этот опыт нас сейчас — интересует только тем, что здесь имеется доказательство, что сила притяжения является общим свойством всех тел и по величине отклонения стержня мы можем судить о величине самой силы. Мы скоро увидим, что это обстоятельство имеет большое значение для наших дальнейших выводов. Здесь мы только упомянем, что этот прибор называется весами Кавендиша, по имени английского естествоиспытателя Кавендиша, который ими воспользовался уже 150 лет тому назад для определения веса земли.

Из того, что всякое поднятое с земли тело падает опять обратно на землю, следует, что его притягивает земля совершенно так же, как это мы видели на предыдущем опыте -  большие свинцовые шары притягивают маленькие шарики. Например возьмем экскаватор экг 8и, ковшом зачерпнем землю, поднимем, потом перевернем ковш, соответственно земля упадет обратно.  Притяжение землею тел, находящихся на ее поверхности, проявляется не отдельной ее частью, а всеми вместе в одно, и то, же время. Как верхние, так и внутренние земные части стремятся одновременно притянуть к себе данное тело. Из этих отдельных сил тяготения слагается общее притяжение земли, направляющее падение тела к центру.

Представим себе телегу с дышловой упряжью! Если в дышло запрячь лошадь только с одной правой стороны, то криво, с наклоном направо, покатится телега; если же запрячь с левой стороны, то телега двинется криво, но уже с наклоном налево. Если же впрячь лошадей с обеих сторон, то телега будет катиться прямо. Совершенно тоже самое происходит в момент падения тела, ибо мы всегда можем себе представить землю как бы разделенную на две части — правую и левую. Обе силы действуют вместе так, как будто вся сила притяжения земли сосредоточена в центре: притягивающее тело не падает ни направо, ни налево, а направляется в середину, в центр земли, как будто совокупность притягивающих частей сосредоточена в центре шара.

К большому свинцовому шару D, под влиянием его притяжения, приближается соседний маленький шарик  В; он падает на свинцовый шар очень медленно, так как сила притяжения В  высшей степени незначительна. Предположим, что большой шар обладает весом в 100 килограмм  и что маленький шар в первую секунду своего движения, или точнее — падения на большой шар, прошел 1 миллиметр. Что же получится, если большой шар мы сделаем из плотного кованого свинца? Если он при той же величине будет заключать в себе вдвое больше вещества, или, как говорят, будет иметь вдвое большую массу, т.е.  будет весить, вместо 100 килограммов, 200 г.  Ведь ясно, что общее притяжение какого-нибудь тела складывается из отдельных сил его частичек. И потому, чем больше данное тело заключает в себе таких частичек, т.е.  другими словами, чем больше оно содержит вещества, чем оно плотнее и тяжелее, тем сильнее будет проявляться сила его притяжения. Поэтому надо полагать, что большой шар, имеющий в том же объеме вместо 100 килограммов свинца 200, притянет к себе в первую секунду маленький шарик не на один миллиметр, а на два.

Все эти рассуждения слово в слово применимы к земле. Земля заставляет всякое падающее тело делать в течение первой секунды путь длиной в 4,9 метра; и если бы в ней, не изменяя объема, увеличить количество заключающегося в ней вещества в два, три раза, то скорость падения тел в первую секунду была бы в два, три раза больше. Эти выводы мы можем обобщить и сказать: притяжение возрастает вместе с увеличением количества вещества, заключенного в притягивающем теле, или, если мы будем придерживаться употребительных выражений: сила, притяжения пропорциональна количеству вещества, или так называемой массе притягивающего тела. Пока мы будем иметь дело 45 явлениями на земле, мы можем говорить, вместо массы, овес, и оба эти понятия приравнять друг к другу.