Przyciąganie i odpychanie- W zależności od grupy zjawisk, dla których zrozumienia i usystematyzowania przyjmuje się istnienie sił przyciągających i odpychających, te ostatnie przyjmują różne nazwy, takie jak: siły przyciągania i odpychania grawitacyjnego, elektryczne, magnetyczne i molekularne oraz odpychające siły elektryczne, magnetyczne i molekularne. Najwyraźniej wszystkie te siły działają wyłącznie według wspólnych dla nich wszystkich następujących praw: 1) siły działające pomiędzy dwiema oddziałującymi częściami materii są proporcjonalne (w stałej odległości między tymi częściami) do iloczynu „masy” połączonej z tych części, które powoduje interakcja. W zależności od grupy zjawisk i sił, masami tymi mogą być albo rzeczywiste masy materii (grawitacja, prawdopodobnie siły molekularne), albo ładunki elektryczne, albo „masa” magnetyczna (patrz zm). 2) Siły działające pomiędzy dwiema oddziałującymi ze sobą częściami materii skierowane są wzdłuż linii najkrótszej odległości pomiędzy rozpatrywanymi częściami materii. Jeśli tymi częściami materii nie są punkty, ale jakieś objętości, to zawsze można znaleźć takie punkty wewnątrz tych objętości, że siły będą działać w linii prostej łączącej te punkty, jeśli założymy, że oddziałujące masy są zgrupowane w tych ostatnich . 3) Siły oddziaływania dla jednakowo działających mas zależą od odległości pomiędzy masami, a dokładniej pomiędzy powyższymi punktami w nich, w których z założenia masy te są zgrupowane, czyli z matematycznego punktu widzenia siły te reprezentują funkcje dystans. Zależność ta polega na tym, że siły maleją według pewnego prawa wraz ze wzrostem odległości między masami. Siły działające zgodnie z tymi prawami nazywane są siłami centralny ; zasugerowano, że wszystkie siły natury są centralne. Kwestia mechanizmu działania tych sił, mająca ogromne znaczenie dla prawidłowego sformułowania całego naszego światopoglądu, była i prawdopodobnie do dziś pozostanie problemem nierozwiązalnym. Opierając się na być może arbitralnej interpretacji nauczania Newtona dotyczącego zagadnienia powszechnego ciążenia, naukowcy do połowy tego stulecia uważali, że oddziaływanie między masami zachodzi „na odległość”, to znaczy bez udziału ośrodka pośredniego pomiędzy tymi ciałami, a że działanie to pojawia się równocześnie i natychmiastowo z pojawieniem się aktywnej masy w całej nieograniczonej przestrzeni ją otaczającej. Ta doktryna bezpośredniego działania na odległość (actio in disstans) przy całej swojej kuszącej prostocie posiadała wciąż ogromne zalety: umożliwiła spisanie praw działania sił przyciągania, odpychania i odpychania w prostą formę matematyczną, powszechną do wszystkich przypadków działania sił centralnych. Najwięksi uczeni końca ubiegłego i początku tego stulecia (Laplace, Green, Gauss itp.) włożyli swoje wysiłki w badanie tych sił, wymyślili specjalne techniki matematyczne (patrz), aby rozważyć ich działanie i stworzyli harmonijny i majestatyczna doktryna, piękna w swojej ogólności, mająca jednakowe zastosowanie do wszystkich zjawisk naturalnych, której wyjaśnienie obejmowało hipotezę o istnieniu sił centralnych, poczynając od zjawisk ruchu świateł, a kończąc na ruchu cząsteczek. Pełne potwierdzenie wniosków z tego nauczania poprzez eksperymenty i obserwacje nadało mu jeszcze większą ogólność i siłę; W ten sposób powstały podstawy wszelkiej mechaniki niebieskiej, doktryna interakcji ciał naelektryzowanych i namagnesowanych oraz doktryna kapilarności (volosnost; patrz). Tymczasem już pod koniec ubiegłego wieku poznano fakty (w badaniu elektryczności), które wyraźnie wskazywały na wpływ środowiska na oddziaływanie ciał i że powyższe trzy prawa należy uzupełnić czwartym: siłami interakcja między dwiema częściami substancji, przy niezmienionych pozostałych czynnikach, zależy od charakteru środowiska pośredniego między nimi. Pomimo natychmiastowych wyjaśnień tego faktu z punktu widzenia doktryny działania na odległość, nadal stanowiły one wyraźną wskazówkę na niewystarczalność tej doktryny. (patrz) pierwszy postanowił otwarcie stwierdzić, że doktryna bezpośredniego działania na odległość nie powinna nas zadowalać, a w konkretnym przypadku działania mas magnetycznych i elektrycznych wskazał na możliwość innego poglądu - przeniesienia działania sił oddziaływania przez ośrodek od części do części ze skończoną prędkością oraz możliwość wyjaśnienia pojawienia się tych sił „napięciami” ośrodka pośredniego (patrz. , eksperymenty Hertza, ). Pomimo wciąż panującego ogromnego uroku hipotezy działania na odległość, ta nowa nauka, która była oczywiście bardziej zgodna z wyłaniającymi się materialistycznymi poglądami filozofii przyrody, znalazła wielu zwolenników i twórców (Maxwell), a także znalazła swoje potwierdzenie w wielu niezwykłych odkryciach ostatnich czasów i przez ostatnie dwie lub trzy dekady dość zakorzenione w nauczaniu natury. W matematycznym badaniu zjawisk mamy i nadal używamy technik powstałych w wyniku badania tych zjawisk z punktu widzenia działania na odległość, ponieważ często nie znamy innych technik; ale jednocześnie pamiętamy wyraźnie, że takie rozważanie jest jedynie prostą i wygodną formą opisu zjawisk, bez oddania prawdziwej wewnętrznej istoty materii. Jesteśmy do tego zmuszeni czas obecny uznać „action in disstans” za hipotezę niemożliwą, jednak oceniając jej znaczenie historyczne, nie możemy zapominać o bogatych owocach, jakie przyniosła i które być może kiedyś tylko ona mogła przynieść.

Jedną z najważniejszych grup zjawisk wyjaśnianych działaniem sił przyciągania i odpychania jest grupa: 1) zjawisk powaga. Od czasów Newtona wiadomo, że dwa ciała przyciągające się ku sobie przyciąga siła proporcjonalna do iloczynu ich mas M I M" i odwrotnie proporcjonalne kwadrat odległości R między nimi, czyli siła F, działając między nimi, wyraża się:

F = C(M·M”)/R 2

2) Siły molekularne, Lub siły przyczepności. Zgodnie z hipotezą atomową materia składa się z pojedynczych, niepodzielnych atomów, które nie stykają się ze sobą, których całość jest ograniczana przez siły działające pomiędzy pojedynczymi atomami i grupami atomów - cząsteczkami (patrz Materia). Laplace jako pierwszy sformułował dokładniej rzekome prawo oddziaływania tych atomów, nadając mu formę F = C·M·M"f(R), Gdzie F- siła działająca pomiędzy atomami masy M I M", C- współczynnik zależny od jednostek, w jakich mierzymy wielkości zawarte we wzorze, F(R) - jakaś funkcja odległości między atomami R. Laplace nie poczynił żadnych ograniczeń co do postaci tej funkcji (zależności), z tym że funkcja ta powinna być taka, aby jej wartość bardzo szybko malała wraz ze wzrostem R. Jeśli przyjmiemy najprostsze założenie dotyczące postaci tej funkcji, a mianowicie, umieścimy F(R) = 1/R n, to z konieczności, aby spełnić powyższy warunek, należy przyjąć, że liczba N dość duży, niewątpliwie większy niż 2; przypisywali różni uczeni, w oparciu o raczej arbitralne rozważania N wartość 3, 5, 7 i inne. Odległość, przy której siły te zmniejszają się tak bardzo, że stają się niezauważalne, to znaczy, że ich wpływu nie można już zaobserwować eksperymentalnie, nazywa się promieniem sfery działania sił molekularnych. Z wniosków Platona, Quinckego, Rückera, Drude’a i innych z eksperymentów nad włochatością wynika, że ​​ciecze mają promień działania mniejszy niż sto tysięcznych milimetra. Wychodząc z założenia istnienia molekularnych sił przyciągania i odpychania, Laplace rozwinął elegancką teorię zjawisk kapilarnych, która została w zadowalający sposób potwierdzona eksperymentami; Jedną z niezwykłych konsekwencji tej teorii jest to, że w wyniku sił spójności każda ciecz znajduje się pod pewnym ciśnieniem skierowanym prostopadle do swobodnej powierzchni cieczy. Wielkość tego normalnego ciśnienia nie może być określona bezpośrednio na podstawie doświadczenia; pośrednie metody określania jego odległości (Van der Waals, Stefan) to ogromne wartości: np. dla płaskiej powierzchni wody jest to ponad 10 000 atmosfer, dla tej samej powierzchni eteru siarkowego około 1300 atmosfer. Trzeba przyznać, że ta i inne podobne teorie sił spójności zawierają w swoich podstawach wiele arbitralnych i niejasnych kwestii; nie powinno to jednak całkowicie podważać zaufania do ich wyników, ponieważ na podstawie rozważań czysto mechanicznych, bez podejmowania jakichkolwiek założeń co do natury sił spójności, można (jak po raz pierwszy pokazał Gauss) dojść do wielu takich samych wyników. Zatem hipoteza Laplace'a powinna nam się obecnie wydawać jedynie obrazem zjawiska, użytecznym, a może nawet koniecznym, w obliczu niedoskonałości umysłu ludzkiego; uzasadnienie wniosków z niej po raz kolejny dowodzi coraz częściej w nauce potwierdzonej niezależności wyników od założeń o wewnętrznym charakterze i mechanizmie sił działających w przyrodzie.

3) Siły przyciągania i odpychania oraz odpychania pomiędzy naelektryzowanymi różne i identyczne i namagnesowane różne i identyczne ciała wyrażają się, jak pokazał Coulomb (1784), w następujący sposób:

F = C[(M· M")/R 2]·(1/ K)

Gdzie F- siła czynna, M I M"- masy elektryczne lub magnetyczne połączone z ciałami, R- odległość między tymi ostatnimi, C- współczynnik, którego wartość zależy od jednostek, w jakich wyrażamy ilości zawarte we wzorze, oraz K- wielkość charakteryzująca ośrodek pośredni pomiędzy ciałami oddziałującymi na siebie. W przypadku oddziaływania mas elektrycznych wartość K dostaje imię stała dielektryczna, w przypadku oddziaływania mas magnetycznych – nazwa przenikalność magnetycznaśrodowisko; zakłada się, że stała dielektryczna i puste przestrzenie magnetyczne są równe jedności. Aby wyjaśnić wielkość przyciągania i odpychania, podajemy przykład: dwie równoległe metalowe płytki, każda o powierzchni 1 kwadratu. decymetr, umieszczone w odległości 1 cm od siebie i których różnica potencjałów elektrycznych wynosi 1000 woltów, są przyciągane w próżni z siłą 44 dyn (w przybliżeniu siła ciężaru 0,04 grama), w terpentynie (dielektryk stała wynosi 2,5) z siłą 110 dyn (około 0,1 grama) [Badając zjawiska oddziaływania pomiędzy ciałami różnie naelektryzowanymi i namagnesowanymi, czasami obserwowano, w zależności od ośrodka pośredniego, pozorne odpychanie zamiast oczekiwanego przyciągania. Zjawisko to, jak się okazało, jest obserwowane i należy je obserwować zawsze przy wartości K(stała dielektryczna, przenikalność magnetyczna) ośrodka jest większa niż ta sama wartość dla przyciąganego ciała. Bliższe dane. cm. Pewną analogią do tych zjawisk może być pozorne odpychanie ciał przez Ziemię (kawałek drewna obniżony na dno zbiornika z wodą, balony), gdy ciężar właściwy ciała jest mniejszy od ciężaru właściwego ośrodka w w którym zanurzone jest ciało.] Bardziej złożone zjawiska wywołane elektrycznymi i magnetycznymi siłami przyciągania oraz odpychania i odpychania obejmują oddziaływania elektrodynamiczne pomiędzy prądami i magnesami oraz prądami i prądami (wszystkie informacje można znaleźć w artykule dynamika). propagację oddziaływań w ośrodku pod wpływem sił elektrycznych wyznaczono bezpośrednio dla przypadku zmian stanu elektrycznego ośrodka (zaburzeń) regularnie powtarzających się w określonych odstępach czasu i występujących w próżni równej prędkości światła 300 000 km na sekundę w ośrodku o stałej dielektrycznej K prędkość ta jest równa 300 000 km podzielone przez DO(patrz Dielektryki, Elektryczność).

Oprócz wskazanych przypadków zjawisk przyciągania i odpychania i odpychania, dla wyjaśnienia których założono istnienie sił specjalnych, w przyrodzie obserwuje się inne zjawiska: przyciąganie i odpychanie oraz odpychanie, które jednak są mniej więcej łatwo wytłumaczyć hydrostatycznym i hydrodynamicznym (patrz) wpływem środowiska materialnego (cieczy lub gazu), w którym zanurzone są ciała przyciągające lub odpychające. Spośród tych zjawisk wtórnych, przyciągania, odpychania i odpychania, wskażemy: 1) nowe Przyciąganie i odpychanie oraz odpychanie. Dwa ciała część zanurzone w tej samej cieczy, odpychają się, jeśli oba są zwilżone daną cieczą lub oba nie są zwilżone, i przyciągają, jeśli jedno z nich jest zwilżone daną cieczą, a drugie nie. Zjawisko to tłumaczy się różnicą ciśnień hydrostatycznych cieczy wewnątrz i na zewnątrz zanurzonych ciał, spowodowaną tym, że ciecz unosi się ponad swój poziom na powierzchni zwilżonej, a opada na powierzchnię niezwilżalną (patrz: Zwilżanie ). Zjawisko to wyjaśnia gromadzenie się identycznych ciał unoszących się na powierzchni cieczy, na przykład gromadzenie się liści w stawie na stawie. 2) e Przyciąganie i odpychanie oraz odpychanie, patrz odpowiednio. artykuł. 3) Zauważone przez Bjerknesa (1882) Przyciąganie i odpychanie oraz odpychanie ciał szybko wibrujących w cieczy. 4) Zjawisko ruchu radiometru (patrz) pod wpływem światła, teraz wyjaśnione przez ruch cząstek gazu pozostających w powłoce radiometru.

Wszyscy doskonale zdają sobie sprawę z dialektycznego prawa przeciwdziałania sił. Jednocześnie działają dwie przeciwstawnie skierowane siły - siła przyciągania i siła odpychania. Pomimo tego, że siły te działają z różną intensywnością w różnych warunkach i okolicznościach, są one zawsze obecne we wszystkich zjawiskach świata.

Na każdą akcję istnieje reakcja. To proste prawo fizyczne ma zastosowanie również w życiu społecznym ludzi. Jeśli zachowasz się agresywnie, spotka Cię konfrontacja. Albo kontratak, albo natychmiastowy odwrót. I to też jest rodzaj przeciwdziałania. Jakikolwiek nacisk jednej osoby na drugą spotyka się z oporem w takiej czy innej formie i w takim czy innym stopniu.

Tendencję tę wyraźnie widać w relacjach damsko-męskich. W chwili, gdy działa przyciąganie genetyczne i mężczyzna, podobnie jak jego wybraniec, oboje doświadczają uczucia miłości seksualnej, siły odpychające są jedynie potencjalne. Jest bardzo delikatny, prawie niezauważalny. Ale kiedy funkcja seksualna, która realizuje atrakcyjność genetyczną, została już osiągnięta. Kiedy setki kopulacji wyczerpią energię miłości, siły przyciągania słabną, a ich miejsce zajmują siły odrzucenia. Z biologicznego punktu widzenia mężczyzna i kobieta nie są już sobie potrzebni i zaczynają się odrzucać.

Kiedy mężczyzna i kobieta znajdują się w stanie silnego wzajemnego przyciągania genetycznego, zwanego miłością seksualną, nie doświadczają żadnych specjalnych problemów, z wyjątkiem tych, które pojawiają się na ich drodze do siebie. Przyciąganie genetyczne obejmuje pewne mechanizmy, które sprawiają, że wzajemne pożądanie ludzi jest wzniosłe, wypełnione wyższym znaczeniem, moralnie uzasadnione, czasem wzniosłe ofiarne itp. Te wyższe znaczenia pomagają pokonać przeszkody na drodze ludzi do siebie.

Znacznie częściej ludzie nie wiedzą, jak właściwie się zachować, gdy wyczerpie się pociąg seksualny, a siły odrzucenia i wstrętu zaczynają dominować. Dla wielu taka odraza, której towarzyszy ochłodzenie, rozczarowanie, kłótnie, wzajemna deprecjacja itp., Jest zaskoczeniem. Wiele osób nie rozumie lub nie chce zrozumieć, że odrzucenie i wstręt są tym samym zjawiskiem naturalnie biologicznym, co poprzedzające je przyciąganie genetyczne.

Jest całkowicie jasne, że siły genetycznego przyciągania i odpychania działają w przestrzeni „nie pozbawionej powietrza”, ale w określonych warunkach społeczno-psychologicznych.

A jeśli do czasu, gdy siły odpychania i odrzucenia nasilą się, ludziom udało się już założyć rodzinę, wówczas możemy założyć obecność kilku podstawowych czynników, które przeciwdziałają siłom odpychania. Na przykład podczas aktywnej fazy miłości między mężczyzną i kobietą powstaje przywiązanie. Powstaje potężny czynnik wspólnej odpowiedzialności i miłości – dzieci. Ludzie mieszkający razem mogą rozwijać wspólną gospodarkę materialną - mieszkanie, samochód, odzież, meble, zasoby finansowe, biznes itp.

Całe życie człowieka toczy się pod jednoczesnym wpływem tych dwóch tendencji – sił przyciągania i odpychania.

Jeśli oboje partnerzy powstrzymują się od nowych opcji miłości seksualnej i skupiają się na utrzymaniu równowagi między odrzuceniem a pociągiem w swojej istniejącej rodzinie, wówczas prawdopodobieństwo jej utrzymania znacznie wzrasta.

Oprócz cudzołóstwa następujące czynniki zwiększają odrzucenie: alkoholizm (lub narkomania) jednego z małżonków; niski poziom rozwoju kulturowego i moralnego, pozwalający na bicie i obelgi; nieznośnie trudne materialne warunki życia, poważna choroba jednego z małżonków; wyjątkowo niechętny do współpracy charakter jednego z nich i inne szkodliwe czynniki.

Utrzymanie pewnej równowagi pomiędzy siłami przyciągania i odrzucenia, na rzecz utrzymania akceptowalnej formy wzajemnego istnienia w relacjach rodzinnych, jest właśnie pożądanym efektem psychoterapii rodzinnej, która najczęściej determinuje strategię pracy psychologa.

) i jego zespół z Wydziału Inżynierii i Nauk Stosowanych Uniwersytetu Yale eksperymentalnie odkryli odpychające działanie światła. Zakończyli w ten sposób budowę obrazu bipolarnego oddziaływania blisko rozmieszczonych nanofalowodów, przez które przechodzą wiązki promieniowania o określonych parametrach.

W zeszłym roku Tan i jego współpracownicy połączyli nanomechanikę i nanofotonikę, tworząc po raz pierwszy urządzenie, które wykorzystuje boczną (prostopadłą do wiązki) siłę światła do kontrolowania położenia elementów.

Tej interakcji fal elektromagnetycznych i układu optycznego nie należy mylić z od dawna znanym czołowym ciśnieniem światła padającym na powierzchnię ciała.

Istnienie sił bocznych (zwanych także optycznymi siłami wiązania) przewidywali teoretycy już od 2005 roku i zakładano, że siły te mogą mieć charakter odpychający lub przyciągający. Te ostatnie odkryto dopiero w zeszłym roku.

Teraz ta sama grupa badaczy zbudowała mikroskopijne urządzenie, w którym uzyskała zarówno siły przyciągające, jak i odpychające pomiędzy sąsiednimi wiązkami światła uwięzionymi w falowodach. Co więcej, fizycy znaleźli sposób na dowolne regulowanie tych sił.

a – tak wygląda nowe urządzenie stworzone przez Tana; b – rdzeń układu w większym powiększeniu (w lewej ramce otoczony czerwoną ramką) (fot. Mo Li i in.).

„To uzupełnia obraz” – powiedział Tan. „Wykazaliśmy, że rzeczywiście istnieje dwubiegunowa siła świetlna z elementami przyciągającymi i odpychającymi”. Fizycy wyjaśniają, że istnienie optycznych sił wiązania jest powiązane z równaniami Maxwella, a w swej istocie fizycznej siły te są krewnymi siły Casimira, która pojawia się na skutek fluktuacji kwantowych w próżni.

Aby zademonstrować tę nową moc, naukowcy podzielili wiązkę lasera podczerwonego na dwa oddzielne strumienie przechodzące przez krzemowe nanowawody o różnej długości. Po wykonaniu takiej pętli falowody te zbliżyły się do siebie (odległość była różna w szeregu eksperymentów). W tym momencie dwie wiązki biegnące obok siebie znalazły się z przesuniętymi fazami względem siebie.

Eksperymentatorzy odkryli, że w zależności od wielkości tego przesunięcia zmienia się (pod względem wielkości i znaku) poprzeczna siła oddziaływania tych wiązek, którą przekazują one do utrzymujących je falowodów. I chociaż siła była niewielka (rzędu kilku pikoniutonów), udało się ją zmierzyć i zidentyfikować wzorce: siła otwarta zależała od przesunięcia fazowego, mocy promieniowania i odległości między nanowawodami.

a – schemat dwóch falowodów zawieszonych nad wnęką (tak, aby mogły uginać się pod wpływem światła); b – zależność siły (pN/µm.mW) od odległości między falowodami (nm) i przesunięcia fazowego; c – amplituda i znak siły poprzecznej w zależności od różnicy faz w odległości promieni świetlnych wynoszącej 400 nm; d – wzór rozkładu sił przyciągania i odpychania w zależności od różnicy faz pomiędzy dwiema wiązkami i odległości pomiędzy falowodami. W dwóch ostatnich przypadkach skale sił oznaczono także w pN/µm.mW. Na wszystkich wykresach i rysunkach działanie sił przyciągających zaznaczono na czerwono, a odpychanie na niebiesko (ilustracje: Mo Li i in.).

„Siły oddziaływania światła są intrygujące, ponieważ działają w odwrotny sposób w porównaniu z ciałami naładowanymi” – mówi jeden z autorów eksperymentu, Wolfram Pernice. „Przeciwne ładunki przyciągają się, podczas gdy promienie światła w przeciwnej fazie odpychają się”.

Zespół Tana wierzy, że opracowana przez nich technologia pewnego dnia przyda się w tworzeniu szybkich, kompaktowych i opłacalnych urządzeń telekomunikacyjnych. W takich obwodach elementy mogłyby oddziaływać ze sobą za pomocą światła uwięzionego w falowodach, co pomogłoby radykalnie zmniejszyć liczbę przewodników.

Wyniki swoich prac autorzy zaprezentowali w artykule w czasopiśmie Nature Photonics (można go przeczytać na serwerze arXiv.org).

Woronow V. „Odpychanie” grawitacyjne // Kwantowe. - 2009.- nr 3. - s. 37-40

Na podstawie specjalnego porozumienia z redakcją i redakcją czasopisma „Kvant”

Prawo powszechnego ciążenia jest jednym z podstawowych praw fizycznych. Wydawać by się mogło, że nie ma powodu wątpić w słuszność jego głównej tezy o wzajemnym przyciąganiu się ciał w przyrodzie. Są jednak sytuacje, w których uniwersalna grawitacja prowadzi do zupełnie nieoczekiwanych skutków. Właśnie o tych nietypowych przypadkach chciałbym porozmawiać.

Wyobraźmy sobie nieskończony wszechświat wypełniony wodą. W jaki sposób różne ciała we wszechświecie będą ze sobą oddziaływać? Wydaje się, że odpowiedź jest oczywista: będą się przyciągać, przestrzegając prawa powszechnego ciążenia. Ale... nie spiesz się z wnioskami. Przyjrzyjmy się kilku szczególnym przypadkom.

Najpierw przeanalizujmy interakcję dwóch kulek ołowianych. Warto od razu wspomnieć, że termin „interakcja” nie jest tu zbyt odpowiedni, ponieważ na granulki wpływają nie tylko siły wzajemnego przyciągania grawitacyjnego, ale także grawitacja wszechświata i siły sprężystości środowiska wodnego. Przede wszystkim postaramy się uwzględnić wszystkie siły, które mają naturę grawitacyjną.

Biorąc pod uwagę oddziaływanie grawitacyjne. Rozważmy siły działające na kulkę 1 (rys. 1). Narysujmy płaszczyznę przechodzącą przez jej środek prostopadle do linii łączącej obie kulki. Podzieli wszechświat na dwa półwszechświaty. Dla wygody nazwijmy je lewą i prawą stroną. Te dwa półwszechświaty są symetryczne względem oddzielającej je płaszczyzny, jednak po prawej stronie znajduje się dodatkowa kulka 2. Symetryczne części półwszechświatów działają na kulkę 1 z zupełnie równymi siłami przyciągania. Siła wypadkowa jest wynikiem działania dwóch różnych elementów kulistych. Po prawej stronie znajduje się pellet, a po lewej stronie znajduje się woda w objętości pelletu. Ponieważ masa pastylki jest większa niż masa odpowiedniego elementu wody, całkowita siła \(\vec F_1,\) działająca na kulkę 1 będzie skierowana w prawo, ale będzie mniejsza niż siła przyciągania grawitacyjnego do pelletu 2. Obliczmy tę siłę:

\(~F_1 = F_(dr)-F_(vodi) = G\frac( m_(dr) m_(dr) )(r^2) - G\frac( m_(dr) m_(vodi) )(r^ 2) = G\frac( m_(dr) )(r^2) (m_(dr) m_(vodi)) = G\frac( m_(dr)^2 )(r^2) \left(1 - \ frac( \rho_(vodi) )(\rho_(dr)) \right),\)

gdzie r jest odległością pomiędzy granulkami.

Łatwo pokazać, że wzór ten w przypadku pelletów o różnej masie przechodzi w postać

\(~F_1 = G\frac(m_1m_2)(r^2)\left(1 - \frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dr) ) \right),\)

a w przypadku oddziaływania cząstek dowolnej substancji w dowolnym nieskończonym ośrodku przybiera postać

\(~F_1 = G\frac(m_1m_2)(r^2)\left(1 - \frac( \rho_(sredy) )( \rho_(veschestva) ) \right),\)

Wyrażenie przed nawiasami całkowicie pokrywa się z prawem powszechnego ciążenia, a jeśli gęstość ośrodka zostanie ustawiona na zero, wówczas otrzymamy standardowe sformułowanie prawa. (Co powinno się zdarzyć, ponieważ w tym przypadku wzór opisuje oddziaływanie grawitacyjne ciał w próżni.)

Jeśli gęstość ośrodka będzie stopniowo zwiększana, wówczas siła wzajemnego przyciągania będzie malała, aż osiągnie zero, gdy gęstości ośrodka i substancji będą równe. Jeżeli gęstość ośrodka będzie większa od gęstości umieszczonych w nim pierwiastków materii, wówczas siła stanie się ujemna, co odpowiada odpychaniu tych pierwiastków. W ten sposób dwie drewniane kule w wodnym wszechświecie będą się odpychać z siłą

\(~F_1 = G\frac(m_1m_2)(r^2) \left| 1 - \frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dereva) ) \right| ,\)

W ten sposób może generować grawitacja odpychanie!

Ten efekt wzajemnego odpychania można wyjaśnić, uwzględniając „pola” powstałe w wyniku wprowadzenia elementów materii o różnej gęstości do nieskończonego jednorodnego ośrodka. Pojawienie się gęstszej materii prowadzi do powstania „pola” grawitacyjnego. Co więcej, grawitacja powstaje tylko z powodu „nadmiernej” gęstości w objętości materii. Jeśli gęstość substancji jest mniejsza niż gęstość ośrodka, powstaje „pole” odpychania. Osobliwością tych „pól” jest to, że manifestują one swoje właściwości niezależnie od tego, na jaką substancję (o gęstości większej czy mniejszej od gęstości ośrodka) działają. Siłę takiego „pola” można obliczyć ze wzoru (mówimy o polu centralnym)

\(~E = G\frac(m_(veschestva))(r^2) \left| 1 - \frac( \rho_(sredy) )( \rho_(veschestva) ) \right|.\)

Spróbujmy teraz zbadać bardziej złożony przypadek. Do tej pory rozważaliśmy elementy materii o tej samej gęstości. Jak ciała o różnych gęstościach będą oddziaływać na siebie? Mówiąc konkretnie, wybierzmy drewnianą kulę i ołowiany śrut i skorzystajmy z pojęć „pola” odpychania i grawitacji. Pellet, posiadający nadmierną gęstość, tworzy „pole” grawitacyjne i dlatego będzie przyciągał drewnianą kulę (rys. 2). A ta kula, mając niewystarczającą gęstość, tworzy „pole” odpychania i dlatego będzie odpychać ołowiany granulat. Tym samym siły działające na pellet i kulkę będą skierowane w jednym kierunku. Można wykazać, że w tym przypadku moduł każdej siły, z odpowiednią zamianą wskaźników 1 (dla kulki) i 2 (dla kulki), oblicza się ze wzoru

\(~F_(12) = G\frac(m_1m_2)(r^2) \left| 1 - \frac( \rho_(sredy) )( \rho_(veschestva) ) \right|.\)

Ale naruszenie trzeciego prawa Newtona (siły nie tylko nie są skierowane ku sobie, ale w ogólnym przypadku nie są równe pod względem wielkości), a także prawa powszechnego ciążenia, jest tylko pozorne. Faktem jest, że siły opisane ostatnim wzorem nie są siłami interakcje. Wzór ten, obok grawitacyjnego oddziaływania ciał, uwzględnia wpływ grawitacyjny Wszechświata generowany przez jego asymetrię w stosunku do każdego z ciał. A różnica w siłach „oddziaływania” jest generowana właśnie przez różny wpływ wszechświata na jego elementy.

Podsumowując, możemy zauważyć, że uwzględnienie wszystkich sił o charakterze grawitacyjnym pokazuje, że prawo powszechnego ciążenia powoduje nie tylko przyciąganie ciał. Należy jednak pamiętać, że nie uwzględniliśmy jeszcze obecności sił sprężystych w środowisku wodnym. To właśnie zrobimy.

Obliczanie siły Archimedesa. Wydaje się całkiem oczywiste, że w jednorodnym wodnym wszechświecie ciśnienie jest takie samo we wszystkich punktach. Siła Archimedesa powstaje tylko wtedy, gdy pojawia się niejednorodna inkluzja. Obliczmy tę siłę dla przypadku, gdy jest ona spowodowana pojawieniem się ołowianej pastylki.

Rozważmy dowolnie wybrany element wody (ryc. 3). Znajduje się w spoczynku, co oznacza, że ​​siła działająca z „pola” grawitacyjnego kulki jest całkowicie kompensowana przez siłę Archimedesa. Znajdźmy tę siłę:

\(~F_A = F_(pr) = m_(el-ta"vodi)E_(polya) = \rho_(vodi)V_(el-ta"vodi)E_(polya).\)

Jest oczywiste, że tę formułę, tak kojarzącą się z klasyczną szkolną wersją \(~F_A = \rho V g ,\) można zastosować także dla odpychającego „pola” (w tym przypadku będzie to także skierowane przeciwko „polu” ).

Teraz możesz spróbować uwzględnić wszystkie siły. Wróćmy do przypadku dwóch śrutów ołowianych. Całkowita siła \(\vec F_1,\) działająca na pierwszą kulkę jest równa sumie wektorowej siły wywołanej przez „pole” drugiej pastylki i siły Archimedesa (ryc. 4):

\(~F_1 = F_(polya2) - F_A = m_1 E_(polya2) - \rho_(vody) V_1 E_(polya2) = \left(1 - \frac( \rho_(vody) )( \rho_(dr) ) \right) m_1 E_(polya2) = \left(1 - \frac( \rho_(vody) )( \rho_(dr) ) \right) m_1 G \frac(m_2)(r^2) \left(1 - \frac( \rho_(vody) )( \rho_(dr) ) \right) = G \frac(m_1m_2)(r^2) \left(1 - \frac( \rho_(vody) )( \rho_(dr ) ) \prawo)^2.\)

Całkowita symetria tego wzoru względem indeksów pokazuje, że całkowita siła działająca na drugą kulkę będzie tej samej wielkości\[~F_2 = F_1.\] Obecność wyrażenia kwadratowego w nawiasach w tym wzorze również nie jest przypadkowy. Jeżeli gęstość ośrodka okaże się większa od gęstości substancji, wówczas znak siły nie ulegnie zmianie. Oznacza to, że dwie drewniane kule w wodnym wszechświecie również będą się przyciągać. A następnie ostatnią formułę można przepisać w bardziej ogólnej formie:

\(~~F = G\frac(m_1m_2)(r^2) \left(1 - \frac( \rho_(sredy) )( \rho_(veschestva) ) \right)^2.\)

Jednakże wzoru tego nie można zastosować do obliczenia sił działających na ciała o różnej gęstości. Wróćmy do sytuacji z drewnianą kulą i ołowianym śrutem. Znajdźmy siłę działającą na kulkę ołowiu. Drewniana kula wytwarza siłę odpychającą, ale siła Archimedesa działa w przeciwnym kierunku (ryc. 5). Całkowitą siłę \(\vec F_(dr)\) obliczamy jako sumę wektorów odpowiednich sił:

\(~F_(dr)=F_A - F_(ottalk) = \rho_(vodi)V_(dr)E_(ottalk) - m_(dr)E_(ottalk) = \left(\frac( \rho_(vodi) ) ( \rho_(dr) ) -1 \right)m_(dr)E_(ottalk) = \left(\frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dr) )-1 \right)m_(dr)G \frac(m_(dereva))(r^2)\left(1 - \frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dereva) ) \right) = G\frac(m_(dereva)m_(dr) )(r^2)\left(\frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dr) ) -1 \right) \left(1 - \frac( \rho_(vodi) )( \rho_(dereva) ) \Prawidłowy).\)

Widzimy, że \(~F_(dr)< 0\) , а значит, сила отталкивания больше архимедовой силы. Таким образом, деревянный шарик и свинцовая дробинка будут отталкиваться друг от друга. Можно показать, что такая же по модулю, но противоположно направленная сила будет действовать и на деревянный шарик.

Zatem ogólny wzór opisujący „oddziaływanie” dwóch ciał w nieskończonym ośrodku ciekłym ma następującą postać:

\(~F = G\frac(m_1m_2)(r^2)\left(\frac( \rho_(vesch1) - \rho_(sredy) )( \rho_(vesch1) ) \right) \left(\frac( \rho_(vesch2) - \rho_(sredy) )( \rho_(vesch2) ) \right).\)

Jest oczywiste, że w konkretnym przypadku, gdy gęstości ciał są takie same, niezależnie od ich związku z gęstością ośrodka, ciała te będą się przyciągać \(~(F > 0).\) Przyciąganie również będzie obserwuje się w przypadku, gdy gęstości nie są równe, ale obie są albo większe, albo mniejsze od gęstości ośrodka. Wtedy wyrażenia w nawiasach w ostatniej formule będą miały ten sam znak, a siła będzie dodatnia. Odpychanie ciał jest możliwe tylko wtedy, gdy gęstość jednego ciała jest większa od gęstości ośrodka, a gęstość drugiego jest mniejsza. W tym przypadku siła zmienia znak na ujemny, co wskazuje na odpychanie ciał. Jeżeli gęstość jednego z ciał pokrywa się z gęstością ośrodka, wówczas siła wynosi zero.