Реферат: Пятое состояние вещества или Гравитационный коллапс
Реферат
По физике
Учащегося 9-Б класса
СОШ №24 г.Симферополя
Толкуева Олега.
ТЕМА:
«Пятое состояние веществаили Гравитационный коллапс »
План
1). Различные состояния вещества.
2). Гравитация.
3). Понятие «Гравитационный коллапс»
В настоящее время науке известны следующие состояниявещества:
1- газообразное — это когда молекулывещества (газа) двигаются хаотически не имея устойчивых связей друг с другом.Плотность от 0-17 по водороду.
Вакуум — это один атом водорода на 1 куб\кмпространства
Плотность – это количество вещества в единице объема.
2- жидкое — молекулы жидкости какправило дипольные и имеют связи друг с другом, молекулы находящиеся на границежидкости, не имея связи с молекулами газа реализуют эти связи с соседнимипограничными молекулами жидкости образуя слой ПАН (поверхностно активноенатяжение) так называемый «мениск». Плотность жидкости выше плотности газа.
3- твёрдое — молекулы связаны вкристаллической решетке, плотность твёрдого вещества выше плотности жидкости.
4- плазма — это когда все электроны — общиеи ядра находятся рядом друг с другом. Плазма может быть холодная или горячая.Пример холодной плазмы это – пламя спички, костра, кухонного газа – температураее от нескольких сотен до нескольких тысяч градусов (ацетиленовая горелка 7000-11000градусов). Горячая плазма – тела звезд – температура достигает миллионовградусов. Плотность плазмы выше плотности твердого вещества.
Есть еще одно состояние вещества – аморфное,скорее это промежуточное между жидким и твердым, так как оно имеет свойства какжидкости так и твердого.
Чтобы понять, что такое пятое состояниевещества рассмотрим общую формулу закона силы гравитации
m1 х m2
F = ---------------------------
2
R
Где : F– силапритяжения двух тел с массами m1 и m2
m1–масcапервого тела;
m2– масcа второго тела ;
R– расстояниемежду центрами массэтих тел .
Представим себе, что m1 — массапланеты, а m2 – масса вашего тела. Для планеты Земля формулавыглядит так :
m1 х m2
F = ----------------------------- G
земли 2
R
где G– гравитационная постоянная – коэффициентхарактеризующий конкретный состав химических элементов из которых состоит нашапланета.
G– отбросим и будем рассматривать общий вид формулыгравитации.
Для того чтобы оторваться от планеты нужнопреодолеть силу гравитации, приложить другую, противоположную силу, чтобысообщить вашему телу определенную скорость, на пример для земли:
I — первая космическая скорость ( 7,91 км/сек) – выход на круговую орбиту;
II — втораякосмическая скорость( 11,18 км/сек) — выход на эллиптическуюорбиту;
III -третьякосмическая скорость (16,66 км/сек) –выход на гиперболическую орбиту.
Если скорость больше третьей – вы освободились отсилы 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 падаетоколо 300 тонн метеоритного вещества), m2 – массавашего тела –не изменилась – const, R – средний радиус Земли = 6,378 тыс.км, тоже неизменился — const, подставив этизначения в формулу гравитации увидим, что сила притяжения F– увеличилась, а значит необходима большаясила и соответственно большаяскорость, чтобыпреодолеть эту новую силу притяжения и отправиться в свободный полет.
Продолжая увеличивать массу m1 и подставляя ее в формулугравитации, каждый раз будем получать новую, большую по величине, силупритяжения и соответственно, большую скорость необходимую для преодоления силыгравитации.
Увеличивая массу m1 и подставляя ее в формулу гравитации, в конце концовпридем к тому, что сила притяжения увеличилась настолько, что необходимаскорость света (300 тыс. км/сек) чтобы преодолеть эту силу притяжения.
Теперь представим, что масса планеты m1 увеличилась ещё на несколькокилограмм и теперь уже скорости света не достаточно для преодоления этой новойчудовищной силы притяжения!
Образно это можно себе представить так: выстоите на этой планете, включаете фонарик, направляя его вверх, а луч света невыходит за орбиту, а по траектории загибается и падает в низ, обратно напланету – это означает, что звёздное тело сколлапсировало. Такие объекты внастоящее 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 Fтакже возрастает и в свою очередь еще сильнее сжимая звёздное телоуменьшает его радиусR,очередноеуменьшение размеров тела опять приводит к увеличению силы гравитации и этотнеобратимый процесс сжатия заканчивается тем, что звёздное тело коллапсирует– сжимается до невероятно малых размеров и становится невидимым, ибо неизлучает и не отражает свет.
Коллапс — по-гречески — сжатие. Плотностьвещества этих объектов огромна — в настоящий момент вычислен гравитационныйрадиус нашей планеты Земля он равен 2,5м.
К счастью, наша ближайшая звездаСолнце, никогда не сколлапсирует ибо для этого нужна 1,2 массыСолнца.
Открытиегравитационного коллапса или пятого состояния вещества принадлежит
русским профессорам Шкловскому иЗельдовичу в конце 20-го века. Вот как описывает Зельдович космический корабльпопавший в зону гравитационного притяжения «Чёрной дыры»: «сначала корабльразрывает на куски, куски разрываются на молекулы, молекулы разрываются наатомы, атомы разрываются на элементарные частицы, элементарные частицыразрываются на кварки, все это устремляется и сжимается в одну точку!»
/>
Рисунок чёрной дыры ввиде воронки.