Пятое состояние вещества или Гравитационный коллапс

Рефераты по авиации и космонавтике » Пятое состояние вещества или Гравитационный коллапс

Реферат

По физике

Учащегося 9-Б класса

СОШ №24 г.Симферополя

Толкуева Олега.

ТЕМА:

«Пятое  состояние вещества или Гравитационный коллапс »

           

План

 

1).  Различные  состояния вещества.

2).  Гравитация.

3).  Понятие «Гравитационный коллапс»

                       

            В настоящее время науке известны следующие состояния вещества:

            1- газообразное - это когда молекулы вещества (газа) двигаются хаотически не имея устойчивых связей друг с другом. Плотность от 0-17 по водороду.

Вакуум - это один атом водорода на 1 кубкм пространства                                               

Плотность – это количество вещества  в единице объема.

            2- жидкое - молекулы жидкости как правило дипольные и имеют связи друг с другом молекулы находящиеся на границе жидкости не имея связи с молекулами газа реализуют эти связи с соседними пограничными молекулами жидкости образуя слой ПАН (поверхностно активное натяжение) так называемый «мениск».  Плотность жидкости выше плотности газа.

            3- твёрдое - молекулы связаны в кристаллической решетке плотность твёрдого вещества выше плотности жидкости.         

            4- плазма - это когда все электроны - общие и ядра находятся рядом друг с другом. Плазма может быть холодная или горячая. Пример холодной плазмы это – пламя спички костра кухонного газа – температура ее от нескольких сотен до нескольких тысяч градусов (ацетиленовая горелка 7000-11000 градусов). Горячая плазма – тела звезд – температура достигает миллионов градусов. Плотность плазмы выше плотности твердого вещества.

            Есть еще одно состояние вещества – аморфное скорее это промежуточное между жидким и твердым так как оно имеет свойства как жидкости так и твердого. 

 

            Чтобы понять что такое пятое состояние вещества рассмотрим общую формулу закона силы гравитации

                m1   х  m2

    F   =      ---------------------------

                                               2

                        R

Где :                Fсила притяжения двух тел с массами                 m1   и  m2

                     m1 масcа первого тела ;

 

                   m2масcа второго тела ;

 

                   R расстояние между центрами масс этих тел .

            Представим себе что  m1 - масса планеты а  m2 – масса вашего тела. Для планеты Земля  формула выглядит так :

                        m1   х  m2

    F       =             ----------------------------- G                                           

                земли                                     2

                                 R

где  Gгравитационная постоянная – коэффициент характеризующий конкретный состав  химических элементов из которых состоит наша планета.

G – отбросим  и будем рассматривать общий вид формулы гравитации.

           

            Для того чтобы оторваться от планеты  нужно преодолеть силу гравитации приложить другую противоположную силу чтобы сообщить вашему телу определенную скорость на пример для земли:

            I - первая космическая скорость ( 7 91 км/сек) – выход на круговую орбиту;

            II - вторая космическая скорость ( 11 18 км/сек) - выход на эллиптическую орбиту;

            III -третья космическая скорость (16 66 км/сек) –выход на гиперболическую орбиту.

Если скорость больше третьей – вы освободились от силы притяжения планеты и ушли в свободный полет .                                                               

Теперь в формуле:

                 m1   х  m2

    F   =       ------------------------------

                                               2

                        R

            Представим что m1 – масса планеты – увеличилась (по данным статистических наблюдений ежегодно на Землю падает около 300 тонн метеоритного вещества) m2 – масса вашего тела –не изменилась – const   R – средний радиус  Земли = 6 378 тыс.км тоже не изменился - const подставив эти значения в формулу гравитации увидим что сила притяжения  F – увеличилась а значит необходима большая сила и соответственно большая скорость чтобы преодолеть эту новую силу притяжения и отправиться в свободный полет.

            Продолжая увеличивать массу  m1   и подставляя ее в формулу гравитации каждый раз будем получать новую большую по величине силу притяжения и соответственно большую скорость необходимую для преодоления силы гравитации.

            Увеличивая массу  m1   и подставляя ее в формулу гравитации в конце концов придем к тому что сила притяжения увеличилась настолько что необходима скорость света (300 тыс. км/сек)  чтобы преодолеть эту силу притяжения.

            Теперь представим что масса планеты m1 увеличилась ещё на несколько килограмм и теперь уже скорости света не достаточно для преодоления этой новой чудовищной силы притяжения!

            Образно это можно себе представить так: вы стоите на этой планете включаете фонарик направляя его вверх а луч света не выходит за орбиту а по траектории загибается и падает в низ обратно на планету – это означает что звёздное тело сколлапсировало. Такие объекты в настоящее время найдены в космосе их называют «Чёрными дырами» или «Гравитационными гробами».     

  Аналогичный эффект получается если в формуле менять R – расстояние между центрами масс

                m1   х  m2

    F   =      ---------------------------

                                               2

                        R

При  уменьшении R сила притяжения F также возрастает и в свою очередь еще сильнее  сжимая  звёздное тело уменьшает его радиус R очередное уменьшение размеров тела опять приводит к увеличению силы гравитации и этот необратимый  процесс сжатия заканчивается тем что звёздное тело коллапсирует – сжимается до невероятно малых размеров и становится невидимым ибо не излучает и не отражает свет.

 

Коллапс - по-гречески - сжатие. Плотность вещества этих объектов огромна - в настоящий момент вычислен гравитационный радиус нашей планеты Земля он равен 2 5м.

К счастью наша ближайшая звезда Солнце никогда не сколлапсирует ибо для этого нужна           1 2 массы Солнца.

               Открытие гравитационного коллапса или пятого состояния вещества принадлежит

русским  профессорам Шкловскому и Зельдовичу в конце 20-го века. Вот как описывает Зельдович космический корабль попавший в зону гравитационного притяжения «Чёрной дыры» : «сначала корабль разрывает на куски куски разрываются на молекулы молекулы разрываются на атомы атомы разрываются  на элементарные частицы элементарные частицы разрываются на кварки все это устремляется и сжимается в одну точку

Рисунок чёрной дыры в виде воронки.