Cazibə qüvvəsi

Cazibə qüvvəsi, qravitasiya qüvvəsi, çəkim qüvvəsi və ya sadəcə cazibə, çəkim (lat. gravitas—"ağırlıq") — kütləyə malik maddi obyektlərin bir-birini cəzb etməsini bildirən təbii fenomen və fizikada təbiətin dörd fundamental qüvvələrindən biridir (başqalar güclü, elektromaqnit, zəif qüvvələr olmaqla). Cazibənin qarşılıqlı təsiri cazibə sahəsi vasitasilə yayılır və zəif olduğundan elementar zərrəcik fizikasında nəzərə alınmır.

Yerin cazibə qüvvəsi nəticəsində cisimlər Yer tərəfindən cəzb edilir. Bu qüvvə həm də Yerin və başqa planetlərin trayektoriyasını təyin edir və bununla astronomiyada böyük rol oynayır.

Müasir fizika cazibəyə Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi çərçivəsində yanaşır, yəni fəza-zamanın əyriliyi kimi. Nyutonun nəzəriyyəsi cazibəni qüvvə kimi hesab edir və Nyutonun Ümumdünya Cazibə Qanunu asan olduğundan bir çox hesablamalarda təqribi qiymətləri tapmaq üçün istifadə olunur.

Yaranmasına dair

Qədim hind müəllifləri sərbəst düşməni artıq cismin kütləsi ilə mütənasib olan və yerin mərkəzinə yönəlmiş qüvvə ilə izah etmişlər. Aristotel yeri bütün cismləri özünə cəlb edən cism kimi təsvir etmişdir. Fars astronomu Məhəmməd ibn Musa IX əsrdə fəza cismlərinin hərkətini casibə qüvvəsi ilə izah etmişdir. Əl-Biruni XI əsrdə hind dilində olan materialları ərəb dilinə çevirir. XII əsrdə fars alimi Əl Xəzini yerin cazibə qüvvəsini cismlə yer arasında olan məsafədən, kütlələr arasındakı fərqdən asılı olduğunu söyləmişdir. XVİ əsrdə Qalileo Qaliley cismin sərbəst düşməsini bərabərsürətli hərəkət adlandırıb, kütlədən asılı olmadığını təsvir edir. İngilis alimi Robert Huk 1670-ci ildə cazibə qüvvəsini cismin xassələrindən və onlar arasındakı məsafədən asılı olmasını sınaqlarla göstərmişdir.

İlk dəfə yerin cazibə qüvvəsini riyazi şəkildə təsvir etməyə çalışan İsaak Nyuton olmuşdur. Onun təsvir etdiyi Nyuton qravitasiya nəzəriyyəsi astronomiyada tətbiq oluna biləcək ilk nəzəriyyə idi. XX əsrin əvvəlinə qədər bu sahədə bir çox nəzəriyyələr yaransada onlar sonradan yaranan Eynşteyn nəzəriyyəsi tərəfindən sıxışdırılmışdır.

1916-cı ildə Albert Eynşteyn tərəfindən işlənmiş Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsində qravitasiya fəza-zamanın həndəsi xassələrindən asılı olaraq verilir və Eynşteyn sahə tənliklərinin həllindən alınır. Tənliklər fəza-zamanın, verilmiş enerjiyə uyğun olaraq necə əyildiyini ifadə edir. Nyutonun Ümumdünya Cazibə Qanununa isə bu nəzəriyyənin müəyyən limitlərində özünü doğruldan xüsusi hal kimi baxılır.

Nyuton qravitasiya qüvvəsi

Nyuton qravitasiya qanununa əsasən kütlələri $m$ və $M$ olan iki cism bir-birini onların kütlələri ilə düz və arasındakı məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasib olan $\mathbf {F} (\mathbf {r} )$ qüvvəsi ilə cəzb edirlər. Cazibə qüvvəsi bu halda belə hesablanır:

$\mathbf {F} (\mathbf {r} )=-{\frac {GMm}{r^{2}}}{\frac {\mathbf {r} }{r}}$,

$\Delta \Phi (\mathbf {r} )=4\pi G\rho (\mathbf {r} )$

burada $G$ qravitasiya sabitidir = $6{,}673\cdot 10^{-11}$ m³/(kq•san²). Onu qravitasiya tərəzisi ilə təyin etmək olar.

Puasson asılılığını həll etməklə istənilən paylanmış kütlə üçün $\rho (\mathbf {r} )$. qravitasiya potensialını $\Phi (\mathbf {r} )$ tapmaq olur:

$\Delta \Phi (\mathbf {r} )=4\pi G\rho (\mathbf {r} )$

nəticədə bu düsturla qravitasiya sahəsi təyin edilir:

$\mathbf {F} (\mathbf {r} )=-m\nabla \Phi (\mathbf {r} )$

Elektrodinamikada elektrik sahəsi Qauss qanunu ilə təyin edilə bildiyi kimi, burada da bu üsulla verilmiş kütlə paylanması üçün qravitasiya təcilini $\mathbf {g} (\mathbf {r} )$ tapmaq mümkündür:

$\oint _{A}{\vec {g}}({\vec {r}})\;\mathrm {d} {\vec {A}}=-4\pi GM$,

və ya kütlə paylanmasının ümumi forması üçün differensiallamaqla:

$\nabla \cdot \mathbf {g} (\mathbf {r} )=-4\pi G\rho (\mathbf {r} )$.

Cazibə qüvvəsi yer və günəş arasında vakum vasitəsilə təsir edir. Klassik qravitasiya nəzəriyyəsində qəbul eidlir ki, sahənin dəyişməsi kütlələrin hərəkətinin təsirini nəzərə almadan paylanırlar.

Kütlə cismi təşkil edən maddənin miqdarıdır və cismin ətalət ölçüsüdür. Kütlə hesabına cismin ətrafında qravitasiya sahəsi yaranır və bu sahəyə gətirilmiş istənilən cismə cazibə qüvvəsi təsir edir. Hər bir cismin ətrafında yaratdığı cazibə sahəsi qravitasiya sahəsinin intensivliyi adlanan fiziki kəmiyyətlə xarakterizə oolunur və o cismin kütləsi ilə mütənasibdir. Buna görə bəzən kütləni qravitasiya yükü də adlandırırlar. Məsələn Yer kürəsinin öz səthində yaratdığı sahənin intensivliyi g=G•M/R²=9.81N/kq-dır. Burada g-qravitasiya sahəsinin intensivliyi , G-qravitasiya sabiti, M-Yer kürəsinin kütləsi, R-Yerin radiusudur. Düsturdan göründüyü kimi qravitasiya sahəsini intensivliyi onu yaradan cismin kütləsi ilə düz cismin mərkəzindən olan məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasibdir.

Ağırlıq qüvvəsi (A.q.) — Yer səthi yaxınlığında ixtiyari maddi nöqtəyə təsir edən yerin cazibə qüvvəsinin (F) öz oxu ətrafında fırlanması nəticəsində yaranan ətalət qüvvəsinin (I) həndəsi cəmidir. Yer səthinin hər bir nöqtəsində A.q. şaquli istiqamətlənir. Yer səthinin kiçik bir hissəsində (ölçüləri Yerin radiusundan çox az olan) A.q. hər bir maddi nöqtə üçün bərabər və bir-birinə paralel götürmək, yəni bu hissədə bircins qüvvə sahəsinin mövcudluğunu qəbul etmək olar. Ətalət qüvvəsi I cazibə qüvvəsinə, F-yə nisbətən çox kiçik olduğuna görə A.q. Yerin cazibə qüvvəsindən çox az fəqlənir, lakin Yer səthi boyunca yerdəyişmə zamanı Yerin qeyri-sferikliyinə görə I dəyişir və ekvatorda A.q.-i təxminə 0,5% qütbdəkindən azalır. Cismin çəkisi A.q.-ə bərabərdir. A.q.-nin təsiri ilə cisimlər A.q.-i təcili alır, bu təcilin istiqaməti A.q-nin istiqaməti ilə eynidir və coğrafi endən asılıdır.

Ağırlıq qüvvəsinin anomaliyası (Cazibə anomaliyası)

Ağırlıq qüvvəsinin anomaliyası- planet kütləsinin paylanmasının bu və ya digər modeli üçün ağırlıq qüvvəsinin ölçülmüş qiymətinin hesablanmış qiymətindən fərqidir. Qravimetriyada (Yer kürəsinin müxtəlif nöqtələrinə düşən ağırlıq qüvvəsini öyrənən elm) ölçü vahidi kimi (vahid kütlə üçün) 10–5m/s2yə bərabər olan milliqal (mqal) qəbul olunmuşdur. Ağırlıq qüvvəsi anomaliyası anomal kütlələrin (yəni elə kütlələtin ki, onlar planet quruluşunun qəbul olunmuş modelinə daxil deyil) təsirini əks etdirir. Ağırlıq qüvvəsi anomaliyası planetin quruluşunu, xüsusilə onun səthinə yaxın yerləşən qatları öyrənməyə imkan verir. Ağırlıq qüvvəsi müşahidə nöqtəsinin hündürlüyündən asılı olduğuna görə, eodeziya və eofizika məsələlərinin həllində qravimetrik ölçmələrin məlumları əvvəlcədən vahid səthə-geoidə gətirilir. Reduksiya üsulu ilə cazibə anomaliyası adında əks olunur. Fay (sərbəst havada), Buq, Hlen, izostatik və s. reduksiyalarda ağırlıq qüvvəsi mövcuddur.

Ağırlıq mərkəzi

Ağırlıq mərkəzi- bircinsli ağırlıq sahəsində yerləşən bərk cismin hisslərinə təsir edən ağırlıq qüvvələrinin əvəzləyicisində həndəsi nöqtənin ağırlıq mərkəzi cismin (məsələn: kütlənin) heç bir nöqtəsi ilə üst-üstə düşməyə bilər. Əgər cismi müxtəlif müxtəlif nöqtələrindən ipdən assaq, onda ipin istiqamətlərinin (əvəzləyicilərinin istiqamətləri) ağırlıq mərkəzində kəsişər. Simmetriya mərkəzinə malik bircinsli (düzbucaqlı və ya dairəvi lövhələr, kürə, kub, silindr və s.)cisimlərin ağırlıq mərkəzində elə simmetriya mərkəzində yerləşir. Bərk cisimlərin ağırlıq mərkəzi onların ətalət mərkəzi ilə üst-üstə düşür. Fərq ondadır ki, ağırlıq mərkəzi anlayışı bərk cisim üçün yalnız ağırlıq sahəsində məna kəsb edir, ətalət mərkəzi anlayışı isə heç bir güc sahəsi ilə əlaqəli deyil və ixtiyarı mexaniki sistemə aiddir. Cismin fəzadakı vəziyyətindən asılı olmayaraq, onun hisslərinə təsir edən ağırlıq qüvvələrinin əvəzləyicisinin tətbiq nöqtəsi, cismin hissələrinin çəki və forması dəyişdikdə, ağırlıq mərkəzinin vəziyyəti dəyişir. Məsələn: raketin yanacağı azaldıqda onun ağırlıq mərkəzi yerini dəyişir. Ağırlıq mərkəzinin vəziyyəti mühəndis hesablamalarında mühüm rol oynayır.

Həmçinin bax

• Qravitasiya sahəsi

Ədəbiyyat

• Azərbaycan Sovet Ensiklopediyası
• Gülbəniz Qocayeva "Rus və Azərbaycan dilində texniki terminlərin izahlı lüğəti"
• ФЭС