Wanneer jy 'n skoolkursus in fisika bestudeer, is 'n belangrike onderwerp in die afdeling meganika die wet van universele gravitasie. In hierdie artikel gaan ons nader kyk na wat dit is, en met watter wiskundige formule dit beskryf word, en ook voorbeelde gee van die swaartekrag in die alledaagse menslike lewe en op 'n kosmiese skaal.
Wie het die wet van swaartekrag ontdek
Voordat ons voorbeelde van die swaartekrag gee, laat ons kortliks beskryf wie gekrediteer word om dit te ontdek.
Sedert antieke tye het mense die sterre en planete waargeneem en geweet dat hulle langs sekere bane beweeg. Daarbenewens het enige persoon wat nie spesiale kennis gehad het nie, verstaan dat dit nie saak maak hoe ver en hoog hy 'n klip of ander voorwerp gegooi het nie, dit het altyd op die grond geval. Maar nie een van die mense het eers geraai dat die prosesse op Aarde en hemelliggame deur dieselfde natuurwet beheer word nie.
In 1687 het sir Isaac Newton 'n wetenskaplike werk gepubliseer waarin hy die eerste keer die wiskundige uiteensettingformulering van die wet van universele gravitasie. Natuurlik het Newton nie onafhanklik tot hierdie formulering gekom nie, wat hy persoonlik erken het. Hy het van die idees van sy tydgenote gebruik (byvoorbeeld die bestaan van 'n omgekeerde proporsionaliteit tot die kwadraat van die afstand van die aantrekkingskrag tussen liggame), sowel as die opgehoopte eksperimentele ervaring op die bane van die planete (Kepler se drie wette). Newton se genialiteit het homself getoon in die feit dat die wetenskaplike, nadat hy al die beskikbare ervaring ontleed het, dit in die vorm van 'n samehangende en prakties toepaslike teorie kon formuleer.
Swaartekragformule
Die wet van universele gravitasie kan kortliks soos volg geformuleer word: tussen alle liggame in die Heelal is daar 'n aantrekkingskrag, wat omgekeerd eweredig is aan die kwadraat van die afstand tussen hul massamiddelpunte en direk eweredig aan die produk van die massas van die liggame self. Vir twee liggame met massas m1 en m2, wat op 'n afstand r van mekaar is, sal die wet onder studie geskryf word as:
F=Gm1m2/r2.
Hier is G die konstante van swaartekrag.
Die aantrekkingskrag kan in alle gevalle met behulp van hierdie formule bereken word, as die afstande tussen die liggame groot genoeg is in vergelyking met hul groottes. Andersins, en ook in toestande van sterk gravitasie naby massiewe ruimtevoorwerpe (neutronsterre, swart gate), moet 'n mens die relatiwiteitsteorie wat deur Einstein ontwikkel is, gebruik. Laasgenoemde beskou swaartekrag as die resultaat van 'n vervorming van ruimte-tyd. In Newton se klassieke wetswaartekrag is die resultaat van die interaksie van liggame met een of ander energieveld, soos elektriese of magnetiese velde.
The Manifestation of Gravity: Voorbeelde uit die alledaagse lewe
Eerstens, as sulke voorbeelde kan ons enige vallende liggame vanaf 'n sekere hoogte noem. Byvoorbeeld, 'n blaar of die bekende appel van 'n boom, 'n klip wat val, reëndruppels, bergverskuiwings en grondverskuiwings. In al hierdie gevalle neig die liggame na die middel van ons planeet.
Tweedens, wanneer 'n onderwyser studente vra om "voorbeelde van swaartekrag te gee", moet hulle ook onthou dat alle liggame gewig het. Wanneer die foon op die tafel is of wanneer 'n persoon op die weegskaal geweeg word, druk die liggaam in hierdie gevalle op die steun. Liggaamsgewig is 'n aanskoulike voorbeeld van die manifestasie van die swaartekrag, wat saam met die reaksie van die ondersteuning 'n paar kragte vorm wat mekaar balanseer.
As die formule van die vorige paragraaf gebruik word vir aardse toestande (vervang die massa van die planeet en sy radius daarin), dan kan die volgende uitdrukking verkry word:
F=mg
Dit is dit wat gebruik word om probleme met swaartekrag op te los. Hier is g die versnelling wat aan alle liggame gegee word, ongeag hul massa, in vrye val. As daar geen lugweerstand was nie, sou 'n swaar klip en 'n ligte veer in dieselfde tyd van dieselfde hoogte af val.
Swaartekrag in die heelal
Almal weet dat die Aarde, saam met ander planete, om die Son wentel. Op sy beurt, die Son, wat ineen van die arms van die spiraalsterrestelsel die Melkweg, roteer saam met honderde miljoene sterre om sy middelpunt. Die sterrestelsels self nader mekaar ook in sogenaamde plaaslike trosse. As ons teruggaan op 'n skaal, dan moet ons die satelliete onthou wat om hul planete wentel, die asteroïdes wat op hierdie planete val of verbyvlieg. Al hierdie gevalle kan onthou word as die onderwyser studente vra: "Gee voorbeelde van die swaartekrag."
Let daarop dat die kwessie van die hoofkrag op 'n kosmiese skaal in die afgelope dekades in twyfel getrek is. In die plaaslike ruimte is dit ongetwyfeld die swaartekrag. As ons egter die kwessie op die vlak van die sterrestelsel oorweeg, kom 'n ander, nog onbekende krag, wat met donker materie geassosieer word, ter sprake. Laasgenoemde manifesteer hom as anti-swaartekrag.
