Når du studerer et skolekurs i fysikk, er et viktig tema i delen av mekanikk loven om universell gravitasjon. I denne artikkelen skal vi se nærmere på hva det er, og med hvilken matematisk formel det er beskrevet, og også gi eksempler på tyngdekraften i hverdagslivet og på en kosmisk skala.
Who Discovered the Law of Gravity
Før vi gir eksempler på tyngdekraften, la oss kort beskrive hvem som er kreditert for å oppdage den.
Siden antikken har folk observert stjernene og planetene og visste at de beveger seg langs bestemte baner. I tillegg forsto enhver person som ikke hadde spesiell kunnskap at uansett hvor langt og høyt han kastet en stein eller en annen gjenstand, f alt den alltid til bakken. Men ingen av menneskene gjettet engang at prosessene på jorden og himmellegemer er kontrollert av den samme naturloven.
I 1687 publiserte Sir Isaac Newton et vitenskapelig arbeid der han først skisserte det matematiskeformulering av loven om universell gravitasjon. Selvfølgelig kom ikke Newton uavhengig til denne formuleringen, som han personlig anerkjente. Han brukte noen av ideene til sine samtidige (for eksempel eksistensen av en omvendt proporsjonalitet til kvadratet av avstanden til tiltrekningskraften mellom kropper), så vel som den akkumulerte eksperimentelle erfaringen på banene til planetene (Keplers tre lover). Newtons geni viste seg i det faktum at forskeren etter å ha analysert all tilgjengelig erfaring var i stand til å formulere den i form av en sammenhengende og praktisk anvendelig teori.
Gravity-formel
Loven om universell gravitasjon kan kort formuleres som følger: mellom alle legemer i universet er det en tiltrekningskraft, som er omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden mellom deres massesentre og direkte proporsjonal med produktet av massene av kroppene selv. For to organer med massene m1 og m2, som er i avstand r fra hverandre, vil loven som studeres bli skrevet som:
F=Gm1m2/r2.
Her er G tyngdekraftens konstant.
Trukningskraften kan beregnes ved hjelp av denne formelen i alle tilfeller, hvis avstandene mellom kroppene er store nok i forhold til størrelsene deres. Ellers, og også under forhold med sterk gravitasjon nær massive romobjekter (nøytronstjerner, sorte hull), bør man bruke relativitetsteorien utviklet av Einstein. Sistnevnte anser tyngdekraften som et resultat av en forvrengning av rom-tid. I Newtons klassiske lovtyngdekraften er et resultat av samspillet mellom legemer med et energifelt, som elektriske eller magnetiske felt.
The Manifestation of Gravity: Eksempler fra hverdagen
For det første kan vi som slike eksempler navngi eventuelle fallende kropper fra en viss høyde. For eksempel et blad eller det berømte eplet fra et tre, en stein som faller, regndråper, fjellskred og jordskred. I alle disse tilfellene har kroppene en tendens til midten av planeten vår.
For det andre, når en lærer ber elevene om å «gi eksempler på tyngdekraften», bør de også huske at alle kropper har vekt. Når telefonen ligger på bordet eller når en person blir veid på vekten, trykker i disse tilfellene kroppen på støtten. Kroppsvekt er et levende eksempel på manifestasjonen av tyngdekraften, som sammen med støttens reaksjon danner et par krefter som balanserer hverandre.
Hvis formelen fra forrige avsnitt brukes for terrestriske forhold (erstatt massen til planeten og dens radius inn i den), kan følgende uttrykk oppnås:
F=mg
Det er det som brukes til å løse problemer med gravitasjon. Her er g akselerasjonen gitt til alle legemer, uavhengig av deres masse, i fritt fall. Hvis det ikke fantes luftmotstand, ville en tung stein og en lett fjær falle på samme tid fra samme høyde.
Gravity in the Universe
Alle vet at Jorden, sammen med andre planeter, kretser rundt Solen. På sin side er solen inneen av armene til spiralgalaksen Melkeveien, roterer sammen med hundrevis av millioner stjerner rundt midten. Galaksene selv nærmer seg også hverandre i såk alte lokale klynger. Hvis vi går tilbake på en skala, bør vi huske satellittene som kretser rundt planetene deres, asteroidene som faller på disse planetene eller flyr forbi. Alle disse tilfellene kan huskes hvis læreren spør elevene: «Gi eksempler på tyngdekraften.»
Merk at de siste tiårene har spørsmålet om hovedkraften på en kosmisk skala blitt stilt spørsmål ved. I lokalrommet er det utvilsomt tyngdekraften. Men med tanke på problemet på galaksens nivå, kommer en annen, ennå ukjent kraft, assosiert med mørk materie, inn i bildet. Sistnevnte manifesterer seg som antigravitasjon.
