Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
На основании эмпирических исследований, сопряженных с грандиозными вычислениями, И. Кеплер (1571 — 1630) установил законы движения планет"Солнечной системы. Кеплер^уже^начал‘осознавать, что планеты на орбитах удерживаются силой притяжения Солнца; тяжесть тел он рассматривал как результат притяжения тел Землей. В 1610 г. Кеплер писал: «...тяготение есть взаимное телесное расположение (аффектация) двух сродственных тел к объединению и соединению, каковыми по их при-
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЗАКОНА ТЯГОТЕНИЯ
И
роде являются магнитные свойства; так что гораздо более Земля притягивает камень, чем камень стремится к Земле... Если бы Земля перестала притягивать свои воды, то все воды морей поднялись бы и вытекли в тело Луны». Более того, Кеплер объяснял приливы моря притяжением Солнца и Луны. Однако он, не зная еще самого закона тяготения, не мог увязать механику движения планет Солнечной системы с силой, вызывающей эти движения, а также не мог построить удовлетворительную теорию приливов.
В то же самое время, когда Кеплер открывал законы движения планет Солнечной системы, Г. Галилей (1564 — 1642), опираясь на умело поставленные в земных условиях опыты, установил ряд принципов и закономерностей механики. Он сформулировал принцип относительности равномерного прямолинейного движения, установил законы инерции, сложения скоростей, движения маятника и др. Особенно большое значение имели для установления закона всемирного тяготения исследования Галилеем закономерностей падения тел. Он пришел к выводу, что под действием постоянной силы тело совершает равноускоренное движение, а не движется с постоянной скоростью, как считали до него. В частности, в своей книге «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой» Галилей применяет открытый им закон равноускоренного движения для расчета времени t падения Луны на Землю, используя хорошо известную нам формулу
I=VisTJ,
где S — путь, проходимый телом, g — ускорение силы тяжести. Поскольку он не знал закона тяготения, то ошибочно предполагал ускорение силы тяжести постоянным на всем пути падения Луны.
Большее сожаление вызывает не эта ошибка, а то, что Галилей был далек от мысли, что само движение Луны вокруг Земли, Земли и планет вокруг Солнца связано с притяжением центрального тела. Он не предполагал, что сила притяжения Земли сдерживает Луну на ее орбите при обращении вокруг Земли. Галилей думал, что сила притяжения не может действовать на расстоянии и
12
НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ
[ГЛ. I
действует только в ближайшей окрестности поверхности Земли. Он возражал Кеплеру, считавшему, что морские приливы вызываются притяжением Солнца и Луны, называя эти идеи Кеплера «детской выдумкой». Установив ряд законов в механике, сделав большое число открытий в наблюдательной астрономии, Галилей все же не воспринял законов планетных движений Кеплера.
Современник Ньютона X. Гюйгенс (1629—1695) провел ряд существенных исследований по механике. В 1673 г. он опубликовал формулу для определения центростремительной силы, возникающей при движении тела по кругу. В одной из работ Гюйгенса, вышедшей из печати в 1703 г., уже после его смерти, проведена аналогия между законом движения по окружности и законом падения тел. Гюйгенс считал, что центростремительная сила как бы заставляет тело непрерывно «падать» с касательной на соответствующую точку окружности, т. е. центростремительная сила уподоблялась им силе тяжести. Он вывел зависимость периода колебаний маятника от его длины и от силы тяжести, нашел закон сохранения суммы количества движений и суммы живых сил и открыл другие закономерности механики.
Помимо развития общих принципов и законов механики, подготовивших открытие закона всемирного тяготения, важно указать еще на работы ряда ученых, пытавшихся сформулировать непосредственно закон тяготения. На них ссылается Ньютон в своих «Началах», как на своих непосредственных предшественников. Французский астроном И. Бульо (1605—1694) в 1645 г., полемизируя с Кеплером, считал притяжение между телами убывающим обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Итальянец Д. Борелли (1608—1679), изучая движение спутников Юпитера, пришел в 1666 г. к выводу, что спутники обращаются вокруг планеты под действием притяжения, стремясь удалиться от центрального тела по касательной к орбите. Однако это стремление сдерживается притяжением центрального тела. Именно зта идея Борелли была развита в дальнейшем Гюйгенсом.
Особенно большой вклад в окончательную формулировку закона тяготения внес Р. Гук (1635—1703). Он исходил из предположений, что: а) все небесные тела об-
§ 1] ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЗАКОНА ТЯГОТЕНИЯ
13
ладают силой притяжения, направленной к их центру; б) тело, раз приведенное в равномерное прямолинейное движение, будет двигаться по прямой до тех пор, пока на него не подействуют другие силы, изменяющие направление его движения; в) притяжение между телами тем больше, чем меньше между ними расстояние. В работе, относящейся к 1674 г., где формулировались эти предположения, Гук еще не упоминает закона изменения притяжения с расстоянием. Ho уже через шесть лет, при расчете отклонения падающего с высоты тела, Гук предполагает, что сила притяжения изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между телом и центром Земли. Он ставит специальные опыты для установления закона изменения силы тяжести с высотой, но вследствие недостаточной точности измерений не получает положительного результата. О законе тяготения Гук строил только догадки, его утверждения не всегда последовательны. Они делались на основании интуиции экспериментатора, которая у Гука была необычайно высока, о чем свидетельствуют и многие другие его исследования по физике и механике.
