16 декабря, 2017 22:13
Егер денеге бірінші ғарыштық жылдамдық берілсе, ол Жердің жа- санды серігі болып калатыны белгілі. Бүл кезде ол мына теңдеуге
та = Ғ (5.24)
бағына козғалады. Мүнда т — жасан- ды серік массасы; а > центрге тартқыш үдеу; Ғ — серікті Жерге тарту күші.
|
Жердің жасанды серігімен (ғарыштық кеме) байланыстырылған санак жүйесі инерциялык емес болады. Сондыктан кеме ішіндегі кез кел- ген денеге Жерге тартылыс күшінен басқа, шамасы гравитациялық күшке тең, бірақ оған қарсы бағытталған центрден тепкіш инерция күші әсер етеді. Осының нэтижесінде дене салмақсыздық жағдайда болады. Салмақсыздық күйді Жер бетінде де тудыруға болады, мысалы, ғарышкерлерді алыс сапарға дайын- дағанда осы мүмкіншілікті пайда |
| ланады. Ол үшін ұшу барысында ұшқыш ұшақты оның үдеуі ауырлық күші үдеуіне тең болатындай етіп Жерге тік бағыштайды. Бұл кезде ғарышкерлер өздерін салмақсыз сезіп, ғарыштық сапарда керек болатын кейбір қимылдарға машықтанады.
Еркін түсу үдеуінен аз үдеумен (а < §) төмен түсіп келе жатқан лифт ішіндегі адам жарым-жартылай салмаксыздық күйде болады, яғни оған салмақ күшінен басқа, жоғары бағытталған инерция күші эсер етеді. Ал егер а үдеумен лифт жоғары қозғалса, оның ішіндегі адам қосымша салмақ сезеді: себебі бұл жолы инерция күшімен салмақ күші бір бағытталған. Осындай жағдайларға ұшып-қонған ұшақтағы, ылдиға немесе дөңеске үдеумен қозғалған автомобильдегі жолаушылар ұшырайды. Бұл мысалдарда назарды масса- ның гравитациялық қасиеттері бай- қалатын гравитациялық күш жэне массаның инерттілігі байқалатын инерция күші туралы айтылып отыр- ғанына аудару керек. Осыған байла- нысты, дененің инерттік жэне гра- витациялық массаларының өзара пропорционал екенін дәлелдейік. Гравитациялық массасы А/, Жер тарапынан гравитациялық массасы т денеге әсер ететін күш Жер бетін- де мынаған тең: |
| У |
| М ,тг К2 |
| ) |
| мұндағы у — гравитациялық тұрақты; К — Жер радиусы. Егер дененің инертті массасы т болса, ол күш әсерінен |
| Ғ М т т
§= — = ү —Г—-=сотІ— |
| үдеу алады. Жер бетінде барлық де- нелер үшін § үдеу бірдей болған- дықтан, (5.26) формулаға қарағанда олардың гравитациялық массасы мен инерттік массасының қатынасы тұрақты, яғни олар өзара пропор- ционал. Өлшем бірліктерін арнайы таңдау арқасында оларды бір-біріне тең етіп алуға болады, яғни массаның түрі туралы сөз қозғамауға болады.
Шын мәнісінде, гравитациялық жэне инерттік массалар бір-біріне тең болғандықтан, еркін құлау кезінде ауырлық жэне инерция күштері өзара теңесіп, дене салмақсыздық жағдай- да болады. Инерттік жэне гравита- циялық массалардың теңдігі өте ма- ңызды болуына байланысты мұқият тексерілді. Қазіргі кезеңде инерттік жэне гравитациялық массалардың бір-біріне теңдігі шамалардьщ 10″12 бө- лігіндей дэлдікпен дэлелденді деп санауға болады. Гравитациялық жэне инерттік массалар теңдігінің тағы бір салдар- лары бар: егер санақ жүйесі инер- циялық санақ жүйесіне (бұл жүйеде анықтама бойынша тартылыс өрісі жоқ) қарағанда бірқалыпты үде- мелі түзусызықты қозғалса, ондағы |
| шыккан жарык сэулесі вертикаль бағытта таратылсын «Жарық жиілігі һ биіктікте неге тең болады?» деген сүраққа ауырлық күшінің жиілікке әсері белгісіз болғандықтан, жалпы түрғыдан жауап беру мүмкін емес. Жауапты, ауырлық күші жоқ болса, жарық сәулесінің таралу жиілігі өзгермейтінін ескере отырып беруге болады. Тәжірибені ауырлык өрісінде еркін құлаған са- нак жүйесінде талдайык. Бүл коорди- наталар жүйесінде кандай да болсын күштер жоқ жэне оның кеңістігінде процестер инерциялык жүйедегідей жүреді. Сондыктан таралу барысын- да жарық жиілігі өзгермейді. Яғни, А нүктесінде орналаскан бақылаушы О нүктесінен шыккан жарык сэуле- сінің бастапқы жиілігін тіркейді |
| кұбылыстар мен процестер еркін түсу үдеуі қозғалмалы санак жүйесінің үдеуіне тең тартылыс өрісінде жүргендей болар еді. Механикалык құбылыстар үшін бұлақиқат. Ал осы пайымдаудың барлық физикалық құбылыстар үшін жалпылауы экви- валенттілік принципі деп аталады.
Эквиваленттілік принципі бойынша, кез келген санақ жүйесінің үдеуі болуын сол жүйеде сәйкес тартылыс өрісінің болуынан ажырату мүмкін емес. Нақты тартылыс өрісі кеңістіктің бір нүктесінен екінші нүктесіне ауысқанда өзгеріп отыра-ды. Сондықтан, жалпы айтқанда, кеңістіктің кез келген нүктесінде әсері сол жердегі тартылыс өрісінің әсеріне эквивалентті үдеумен қозғалатын санак жүйесін таңдап алу мүмкін емес. Бірак, егер тартылыс өрісін кеңістіктің жеткілікті аз бөлігінде қарастыру керек болса, бірінші жуықтау шектеуінде бұл ай- мақта өріс түрақты деп санауға бола- ды. Ендеше, кеңістіктің аз бөлігінде эквиваленттілік принципін колда- нып, соның негізінде жүріп жатқан процестер туралы кейбір тұжырым- дар жасауға мүмкіндік бар. Осыған орай мынадай мысал келтірейік. Тартылыс өрісі жарык жиілігін өзгертуге тиіс. Мүның міндеттілігі эквиваленттілік принципінен туады. Жердің тартылыс өрісінде жүріп жатқан мына тәжірибені ойша елес- тетейік. Бір нүктеден у жиілікпен |
| Енді осы тәжірибені Жермен бай- ланыскан зертханалық координаталар жүйесінде еркін кұлаған инерция- лық емес санақ жүйесінде карасты- райық. О нүктесінен жарык шыққан уақыт мезетіндегі кұлаған жүйенің |
| жылдамдығы нөлге тең болсын, бі- рақ, әрине, үдеу нөлге тең емес, ол еркін түсу үдеуіне тең. Сәуле О нүкте- сінен А бақылау нүктесіне жеткенше
л Һ өткен М = — уақыт аралығында ер- с һ кін түскен жүие о = &Д? = % жылдам- с дық қабылдайды. Олай болса, осы жүйеде орналасқан бақылаушы Доп- плер эффектісінің арқасында жиілігі … V сәуле жиілігінен Дг = V шамаға с үлкен жарык сэулесін көреді. Бірақ, инерциялық емес санақ жүйесінде жүргізілген сараптаудан бақылаушы жиіліктің еш өзгеруін тіркемегені белгілі. Бұдан сәуле О нүктесінен А нүктесіне жеткенше оның жиілігі л һ Ду = -у# — шамаға өзгереді деген ои с2 туады. Көрінетін жарык үшін бұл — жиілік спектрдің «қызыл бөлігіне» ығысты деген сөз. Сондықтан жа- рық ауырлық күшіне қарсы бағыт- та таратылғанда оның жиілігінің азаюын қызыл ыгысу деп атайды. Жер бетінде оның шамасы өте аз: егер һ=10 м болса, |
| і°±°_.*ю-и. у (з-ю8)2 |
| Жиіліктің мұндай өзгеруі уақыт өлшеуде жүз миллион жыл аралы- ғында 1 сек қателік жасаумен пара- пар екенін атап кетейік. Дегенмен, осындай шексіз аз ығысу 1960 жылы сенімді түрде өлшенді. |
| Қызыл ығысу тартылыс өрістері Жер өрісіне қарағанда анағұрлым күштірек жұлдыздардың сәуле шы- ғаруын бақылағанда айқын байқалады. Мысалы, Сүмбілені (Сириус) бақылау кезінде карастырылып отыр- ған сұраққа байланысты деректер алынды. Тек бұл жерде тартылыс өрісі әсерінен туған қызыл ығысуды әлем кеңейуімен байланысты ғарыштық қызыл ығысумен шатастырмау керек. |
Автор публикации
