La þyngdarafl er krafturinn sem dregur hluti með massa hver til annars. Styrkur hans fer eftir massa hlutarins. Það er ein af fjórum þekktum grunnvíxlverkunum efnis og má einnig kalla „þyngdarafl“ eða „þyngdarvíxlverkun“. Þyngdarkraftur er krafturinn sem við finnum þegar jörðin togar hluti í kringum sig að miðju sinni, alveg eins og krafturinn sem veldur því að hlutir falla. Það er líka ábyrgt fyrir plánetunum sem eru á braut um sólina, þó þær séu langt frá sólinni, draga þær samt að massa hennar.
Í þessari grein ætlum við að segja þér hvað þyngdarafl er, hver eru einkenni þess og mikilvægi.
Index
Hvað er þyngdarafl og hvernig var það uppgötvað
Styrkur þessa krafts er tengdur hraða plánetanna: pláneturnar næst sólinni eru hraðari og plánetur lengra frá sólu eru hægari. Þetta sýnir að þyngdarafl er kraftur og þó að hann hafi áhrif á mjög stóra hluti jafnvel á langri fjarlægð, þá minnkar kraftur hans eftir því sem hlutirnir fjarlægast hver annan.
Fyrsta þyngdaraflskenningin kom frá gríska heimspekingnum Aristótelesi. Frá fyrstu stundu hafa manneskjur skilið að þegar engir kraftar eru til að halda þeim uppi hrynja hlutirnir. Það var þó ekki fyrr en á XNUMX. öld f.Kr. C. að formlegar rannsóknir á þeim öflum sem myndu „steypa þeim niður“ hófust. C, þegar gríski heimspekingurinn Aristóteles útlistaði fyrstu kenninguna.
Í almennu hugtaki sínu er jörðin miðja alheimsins og því aðalpersóna ósýnilegs afls sem dregur allt að sér. Þessi kraftur var kallaður "gravitas" á tímum Rómverja og tengdist hugtakinu þyngd, því það gerði ekki greinarmun á þyngd og massa hluta á þeim tíma.
Þessum kenningum var síðar gjörbreytt af Copernicus og Galileo Galilei. Hins vegar var það Isaac Newton sem kom með hugtakið "þyngdarafl". Á þeim tíma var gerð fyrsta formlega tilraunin til að mæla þyngdarafl og þróuð kenning sem kallast alhliða þyngdarlögmálið.
Þyngdarafl er mælt út frá áhrifum þess, sem er hröðunin sem þú prentar á hluti á hreyfingu, til dæmis hluti í frjálsu falli. Á yfirborði jarðar er þessi hröðun reiknuð til að vera um það bil 9.80665 m/s2, og þessi tala getur verið lítillega breytileg eftir landfræðilegri staðsetningu okkar og hæð.
Mælieiningar
Það mælir hröðun hlutar sem dreginn er að öðrum hlut með meiri massa.
Það fer eftir því hvað þú vilt rannsaka, þyngdaraflið er mælt í tveimur mismunandi stærðum:
- Styrkur: Þegar það er mælt sem kraftur er Newton (N) notað, sem er eining alþjóðakerfisins (SI) til heiðurs Isaac Newton. Þyngdarkraftur er krafturinn sem finnst þegar einn hlutur laðast að öðrum.
- Hröðun. Í þessum tilvikum skaltu mæla hröðunina sem fæst þegar einn hlutur laðast að öðrum hlut. Vegna þess að það er hröðun er einingin m/s2 notuð.
Það skal tekið fram að miðað við tvo hluti er þyngdarafl hvers hlutar það sama vegna meginreglunnar um virkni og viðbrögð. Munurinn er hröðunin, því massinn er mismunandi. Til dæmis er krafturinn sem jörðin beitir á líkama okkar jafn krafturinn sem líkami okkar beitir á jörðina. En vegna þess að massi jarðar er svo miklu meiri en massi líkama okkar mun jörðin ekki hraða eða hreyfast neitt.
Hvað er þyngdarafl í klassískri vélfræði
Þyngdarafl er reiknað út með alhliða þyngdarlögmáli Newtons. Þyngdarafl í klassískri eða nýtónskri aflfræði fylgir reynsluformúlu Newtons sem fjallar um krafta og eðlisfræðilega þætti í nauðsynlegum föstu viðmiðunarramma. Þessi þyngdarafl gildir í tregðuathugunarkerfum, sem eru taldar algengar í rannsóknarskyni.
Samkvæmt klassískri aflfræði er þyngdarafl ákvarðað sem:
- Alltaf aðlaðandi afl.
- Það táknar óendanlegt umfang.
- Gefur til kynna hlutfallslegan styrk miðjugerðarinnar.
- Því nær sem það er líkamanum, því meiri er styrkurinn og því nær sem hann er, því veikari er styrkurinn.
- Það er reiknað út með alhliða þyngdarlögmáli Newtons.
Þetta náttúrulögmál er mjög mikilvægt fyrir rannsóknir á mörgum náttúrufyrirbærum í heiminum og alheiminum. Kenning Newtons um alhliða þyngdarafl var og er talin af breskum eðlisfræðingum. Hins vegar fullkomnasta kenningin um þyngdarafl Einstein setti hana fram í hinni frægu almennu afstæðiskenningu sinni.
Kenning Newtons er nálgun við kenningu Einsteins, sem skiptir sköpum þegar rannsakað er svæði geimsins þar sem þyngdarafl er miklu meira en það sem við upplifum á jörðinni.
Samkvæmt afstæðisfræði og skammtafræði
Samkvæmt afstæðisfræðilegri vélfræði er þyngdarafl afleiðing aflögunar tímarúmsins. Afstæðisfræðileg vélfræði af Einstein braut kenningu Newtons á ákveðnum sviðum, sérstaklega þau sem eiga við um rýmissjónarmið. Þar sem allur alheimurinn er á hreyfingu missa klassísku lögmálin gildi sínu í fjarlægð milli stjarna og það er enginn alhliða og stöðugur viðmiðunarstaður.
Samkvæmt afstæðisfræðilegri aflfræði er þyngdarafl ekki eingöngu til vegna samspils tveggja massamikilla hluta þegar þau eru nálægt hvor öðrum, heldur vegna rúmfræðilegrar aflögunar tímarúms sem stafar af massamiklum stjörnumassanum. Þetta þýðir að þyngdarafl getur jafnvel haft áhrif á veðrið.
Sem stendur er engin skammtafræði um þyngdarafl. Þetta er vegna þess að undiratómaeðlisfræðin sem skammtaeðlisfræðin fjallar um er mjög ólík mjög massamiklum stjörnum og þyngdaraflskenningunni sem tengir tvo heima (skammtafræði og afstæðisfræði).
Settar hafa verið fram kenningar sem reyna að gera þetta, ss lykkjuskammtaþyngdarafl, ofurstrengjafræði eða torsion magnafræði. Hins vegar er ekkert þeirra hægt að sannreyna.
Ég vona að með þessum upplýsingum getið þið lært meira um hvað þyngdarafl er og mikilvægi þess í vísindum.