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 7000−11 000 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 = —————————————;

R.

Где: F - сила притяжения двух тел с массами m1 и m2.

m1 — масcа первого тела ;.

m2 - масcа 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 G - гравитационная 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 = ——————————————-;

R.

Представим, что m1 — масса планеты — увеличилась (по данным статистических наблюдений, ежегодно на Землю падает около 300 тонн метеоритного вещества), m2 — масса вашего телане 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 = —————————————;

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 2,5 м.

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.