Pri študiju šolskega predmeta fizike je pomembna tema v oddelku mehanike zakon univerzalne gravitacije. V tem članku si bomo podrobneje ogledali, kaj je in s kakšno matematično formulo je opisano, ter navedli tudi primere sile gravitacije v vsakdanjem človeškem življenju in v kozmičnem merilu.
Kdo je odkril zakon gravitacije
Preden podamo primere sile gravitacije, naj na kratko opišemo, kdo je zaslužen za njeno odkritje.
Ljudje so že od antičnih časov opazovali zvezde in planete in vedeli, da se premikajo po določenih poteh. Poleg tega je vsaka oseba, ki ni imela posebnega znanja, razumela, da ne glede na to, kako daleč in visoko je vrgel kamen ali drug predmet, je vedno padel na tla. Toda nihče od ljudi ni niti slutil, da procese na Zemlji in nebesnih telesih nadzoruje isti naravni zakon.
Leta 1687 je Sir Isaac Newton objavil znanstveno delo, v katerem je prvič orisal matematičnoformulacija zakona univerzalne gravitacije. Seveda Newton ni samostojno prišel do te formulacije, ki jo je osebno priznal. Uporabil je nekatere ideje svojih sodobnikov (na primer obstoj inverzne sorazmernosti s kvadratom razdalje privlačne sile med telesi), pa tudi nabrane eksperimentalne izkušnje o poteh planetov (Keplerjevi trije zakoni). Newtonov genij se je pokazal v dejstvu, da ga je znanstvenik po analizi vseh razpoložljivih izkušenj uspel oblikovati v obliki koherentne in praktično uporabne teorije.
Gravitna formula
Zakon univerzalne gravitacije lahko na kratko formuliramo takole: med vsemi telesi v vesolju obstaja privlačna sila, ki je obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njihovimi masnimi središči in premo sorazmerna produktu mase samih teles. Za dve telesi z maso m1 in m2, ki sta med seboj oddaljeni r, bo preučevani zakon zapisan kot:
F=Gm1m2/r2.
Tukaj je G konstanta gravitacije.
Silo privlačnosti je mogoče izračunati s to formulo v vseh primerih, če so razdalje med telesi v primerjavi z njihovimi velikostmi dovolj velike. Sicer pa tudi v pogojih močne gravitacije v bližini masivnih vesoljskih objektov (nevtronske zvezde, črne luknje) je treba uporabiti teorijo relativnosti, ki jo je razvil Einstein. Slednji obravnava gravitacijo kot rezultat popačenja prostor-časa. V Newtonovem klasičnem zakonugravitacija je rezultat interakcije teles z nekim energijskim poljem, kot sta električna ali magnetna polja.
Manifestacija gravitacije: primeri iz vsakdanjega življenja
Prvič, kot take primere lahko poimenujemo vsa padajoča telesa z določene višine. Na primer list ali znamenito jabolko z drevesa, padec kamna, dežne kaplje, gorski plazovi in plazovi. V vseh teh primerih se telesa nagibajo k središču našega planeta.
Drugič, ko učitelj prosi učence, naj "navedejo primere gravitacije", se morajo spomniti tudi, da imajo vsa telesa težo. Ko je telefon na mizi ali ko je oseba stehtana na tehtnici, v teh primerih telo pritiska na oporo. Telesna teža je nazoren primer manifestacije sile gravitacije, ki skupaj z reakcijo podpore tvori par sil, ki se medsebojno uravnotežita.
Če za zemeljske razmere uporabimo formulo iz prejšnjega odstavka (v njo nadomestimo maso planeta in njegov polmer), lahko dobimo naslednji izraz:
F=mg
Prav to se uporablja pri reševanju težav z gravitacijo. Tukaj je g pospešek, ki je pri prostem padu dodeljen vsem telesom, ne glede na njihovo maso. Če ne bi bilo zračnega upora, bi težak kamen in lahko pero padla v istem času z iste višine.
Gravitacija v vesolju
Vsi vedo, da se Zemlja skupaj z drugimi planeti vrti okoli Sonca. Po drugi strani pa je Sonce, ki je notrieden od krakov spiralne galaksije Rimska cesta se vrti skupaj s stotinami milijonov zvezd okoli svojega središča. Tudi same galaksije se približujejo druga drugi v tako imenovanih lokalnih kopicah. Če se vrnemo na lestvico, se moramo spomniti satelitov, ki se vrtijo okoli svojih planetov, asteroidov, ki padajo na te planete ali letijo mimo. Vse te primere si lahko zapomnimo, če učitelj vpraša učence: "Navedite primere sile gravitacije."
Upoštevajte, da je bilo v zadnjih desetletjih vprašanje glavne sile na kozmični lestvici postavljeno pod vprašaj. V lokalnem prostoru je nedvomno sila gravitacije. Vendar pa glede na vprašanje na ravni galaksije pride v poštev še ena, še neznana sila, povezana s temno snovjo. Slednje se kaže kot antigravitacija.
