Når du studerer et skolekursus i fysik, er et vigtigt emne i mekanikkens sektion loven om universel gravitation. I denne artikel vil vi se nærmere på, hvad det er, og med hvilken matematisk formel det er beskrevet, og også give eksempler på tyngdekraften i hverdagen og på en kosmisk skala.
Hvem opdagede tyngdeloven
Før vi giver eksempler på tyngdekraften, lad os kort beskrive, hvem der er krediteret for at opdage den.
Siden oldtiden har folk observeret stjernerne og planeterne og vidst, at de bevæger sig langs bestemte baner. Derudover forstod enhver person, der ikke havde særlig viden, at uanset hvor langt og højt han kastede en sten eller en anden genstand, faldt den altid til jorden. Men ingen af folkene gættede engang, at processerne på Jorden og himmellegemer er styret af den samme naturlov.
I 1687 udgav Sir Isaac Newton et videnskabeligt værk, hvori han først skitserede det matematiskeformulering af loven om universel gravitation. Selvfølgelig kom Newton ikke selvstændigt til denne formulering, som han personligt genkendte. Han brugte nogle af ideerne fra sine samtidige (for eksempel eksistensen af en omvendt proportionalitet til kvadratet af afstanden af tiltrækningskraften mellem kroppe), såvel som den akkumulerede eksperimentelle erfaring på planeternes baner (Keplers tre love). Newtons geni viste sig i det faktum, at videnskabsmanden efter at have analyseret al den tilgængelige erfaring var i stand til at formulere den i form af en sammenhængende og praktisk anvendelig teori.
Gravity-formel
Loven om universel gravitation kan kort formuleres som følger: mellem alle legemer i universet er der en tiltrækningskraft, som er omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem deres massecentre og direkte proportional med produktet af kroppens masser selv. For to organer med masserne m1 og m2, som er i en afstand r fra hinanden, vil loven under undersøgelse blive skrevet som:
F=Gm1m2/r2.
Her er G tyngdekraftens konstant.
Trækningskraften kan beregnes ved hjælp af denne formel i alle tilfælde, hvis afstandene mellem kroppene er store nok i forhold til deres størrelser. Ellers, og også under forhold med stærk gravitation nær massive rumobjekter (neutronstjerner, sorte huller), bør man bruge relativitetsteorien udviklet af Einstein. Sidstnævnte betragter tyngdekraften som et resultat af en forvrængning af rum-tid. I Newtons klassiske lovtyngdekraften er resultatet af vekselvirkningen mellem legemer med et eller andet energifelt, såsom elektriske eller magnetiske felter.
The Manifestation of Gravity: Eksempler fra hverdagen
For det første kan vi som sådanne eksempler navngive alle faldende kroppe fra en vis højde. For eksempel et blad eller det berømte æble fra et træ, en sten, der falder, regndråber, bjergskred og jordskred. I alle disse tilfælde har kroppene en tendens til midten af vores planet.
For det andet, når en lærer beder eleverne om at "give eksempler på tyngdekraft", skal de også huske, at alle kroppe har vægt. Når telefonen ligger på bordet, eller når en person bliver vejet på vægten, trykker kroppen i disse tilfælde på støtten. Kropsvægten er et levende eksempel på manifestationen af tyngdekraften, der sammen med støttens reaktion danner et par kræfter, der balancerer hinanden.
Hvis formlen fra det foregående afsnit bruges til terrestriske forhold (erstat planetens masse og dens radius i den), så kan følgende udtryk opnås:
F=mg
Det er det, der bruges til at løse problemer med tyngdekraften. Her er g accelerationen givet til alle legemer, uanset deres masse, i frit fald. Hvis der ikke var luftmodstand, ville en tung sten og en let fjer falde på samme tid fra samme højde.
Gravity in the Universe
Alle ved, at Jorden sammen med andre planeter kredser om Solen. Til gengæld er Solen indeen af armene i spiralgalaksen Mælkevejen, roterer sammen med hundreder af millioner af stjerner rundt om dens centrum. Galakserne selv nærmer sig også hinanden i såkaldte lokale hobe. Hvis vi går tilbage på en skala, så bør vi huske de satellitter, der kredser om deres planeter, asteroiderne, der falder på disse planeter eller flyver forbi. Alle disse tilfælde kan huskes, hvis læreren spørger eleverne: "Giv eksempler på tyngdekraften."
Bemærk, at der i de seneste årtier er blevet sat spørgsmålstegn ved spørgsmålet om hovedkraften på en kosmisk skala. I lokalrummet er det uden tvivl tyngdekraften. Men i betragtning af problemet på galaksens niveau, spiller en anden, endnu ukendt kraft, forbundet med mørkt stof, ind. Sidstnævnte manifesterer sig som anti-tyngdekraft.
