Kandungan
- Pasukan Gravity
- Pecutan Kerana Graviti
- Contoh Dengan Graviti
- Newtons Universal Law of Gravitation
- Contohnya dengan Newtons Universal Law of Gravitation
- Albert Einsteins Teori Relativiti Am
- Graviti adalah penting
Seorang pelajar fizik mungkin mengalami graviti dalam fizik dalam dua cara: sebagai pecutan akibat graviti di Bumi atau badan angkasa lain, atau sebagai daya tarikan antara dua benda di alam semesta. Sesungguhnya graviti adalah salah satu daya yang paling asas dalam alam semula jadi.
Sir Isaac Newton mengembangkan undang-undang untuk menggambarkan kedua-duanya. Newtons Second Law (Fbersih = ma) terpakai kepada mana-mana kuasa bersih yang bertindak ke atas objek, termasuk daya graviti yang dialami di dalam kawasan mana-mana badan besar, seperti planet. Undang-undang Newtons Law of Universal Gravitation, undang-undang persegi songsang, menerangkan tarikan graviti atau tarikan antara dua objek.
Pasukan Gravity
Daya graviti yang dialami oleh objek dalam medan graviti sentiasa diarahkan ke pusat jisim yang menghasilkan medan, seperti pusat bumi. Dengan ketiadaan sebarang kuasa lain, ia boleh digambarkan menggunakan hubungan Newtonian Fbersih = ma, di mana Fbersih adalah gaya graviti dalam Newtons (N), m adalah jisim kilogram (kg) dan a adalah pecutan kerana graviti dalam m / s2.
Mana-mana objek dalam medan graviti, seperti semua batu di Marikh, mengalami perkara yang sama pecutan ke arah pusat padang bertindak atas massa mereka. Oleh itu, satu-satunya faktor yang mengubah gaya graviti yang dirasakan oleh objek yang berlainan di planet yang sama adalah jisimnya: Semakin banyak massa, semakin besar gaya graviti dan sebaliknya.
Daya graviti adalah berat badannya dalam fizik, walaupun berat badan biasa sering digunakan secara berbeza.
Pecutan Kerana Graviti
Newtons Undang-undang Kedua, Fbersih = ma, menunjukkan bahawa a kekuatan bersih menyebabkan jisim untuk mempercepatkan. Sekiranya kekuatan bersih adalah dari graviti, pecutan ini dipanggil pecutan kerana graviti; untuk objek berhampiran badan besar tertentu seperti planet percepatan ini adalah kira-kira malar, bermakna semua objek jatuh dengan pecutan yang sama.
Berhampiran permukaan Bumi, pemalar ini diberikan pemboleh ubah khasnya sendiri: g. "Sedikit g," sebagai g sering dipanggil, sentiasa mempunyai nilai tetap 9.8 m / s2. (Ungkapan "g sedikit" membezakan pemalar ini daripada satu lagi pemalar graviti penting, G, atau "G besar," yang terpakai kepada Undang-Undang Gravitasi Universal.) Sebarang objek yang jatuh berhampiran permukaan Bumi akan jatuh ke tengah-tengah bumi pada kadar yang semakin meningkat, setiap detik akan bergerak lebih cepat 9.8 m / s yang kedua sebelum ini.
Di Bumi, gaya graviti pada objek jisim m adalah:
Fgrav = mg
Contoh Dengan Graviti
Angkasawan mencapai planet yang jauh dan mendapati lapan kali lebih banyak daya untuk mengangkat objek di sana daripada di Bumi. Apakah pecutan yang disebabkan oleh graviti di planet ini?
Di planet ini daya graviti adalah lapan kali lebih besar. Oleh kerana jisim objek adalah harta asas objek tersebut, mereka tidak boleh berubah, itu bermakna nilai g mesti lapan kali lebih besar juga:
8Fgrav = m (8g)
Nilai g di Bumi adalah 9.8 m / s2, jadi 8 × 9.8 m / s2 = 78.4 m / s2.
Newtons Universal Law of Gravitation
Undang-undang Newtons kedua yang digunakan untuk memahami graviti dalam fizik yang dihasilkan oleh Newton membingungkan melalui penemuan fizik lain. Dia cuba untuk menjelaskan mengapa planet-planet sistem solar mempunyai orbit elips dan bukannya orbit pekeliling, seperti diperhatikan dan secara matematik diterangkan oleh Johannes Kepler dalam set undang-undang eponimnya.
Newton memutuskan bahawa daya tarikan graviti di antara planet ketika mereka semakin dekat dan semakin jauh dari satu sama lain sedang bermain dalam gerakan planet. Planet-planet ini sebenarnya jatuh bebas. Dia mengukur daya tarikan ini dalam dirinya Undang-undang Gravitasi Universal:
F_ {grav} = G frac {m_1m_2} {r ^ 2}Di mana Fgrav _again adalah gaya graviti dalam Newtons (N), _m1 dan m2 adalah massa objek pertama dan kedua, masing-masing, dalam kilogram (kg) (contohnya, jisim Bumi dan jisim objek berhampiran Bumi), dan d2 ialah kuadrat jarak antara mereka dalam meter (m).
Pembolehubah G, yang dipanggil "G besar," adalah pemalar graviti sejagat. Ia mempunyai nilai yang sama di mana-mana di alam semesta. Newton tidak menemui nilai G (Henry Cavendish mendapati percubaannya selepas kematian Newtons), tetapi dia mendapati perkadaran kekuatan untuk massa dan jarak tanpanya.
Persamaan menunjukkan dua hubungan penting:
Teori Newtons juga dikenali sebagai undang-undang persegi songsang kerana titik kedua di atas. Ia menerangkan mengapa tarikan graviti antara dua objek jatuh dengan cepat kerana mereka memisahkan, lebih cepat daripada jika mengubah jisim sama ada atau kedua-duanya.
Contohnya dengan Newtons Universal Law of Gravitation
Apakah daya tarik antara komet 8,000 kg yang 70,000 m dari komet 200 kg?
begin {aligned} F_ {grav} & = 6.674 × 10 ^ {- 11} frac {m ^ 3} {kgs ^ 2} ( dfrac {8,000 kg × 200 kg} {70,000 ^ = 2.18 × 10 ^ {- 14} end {aligned}Albert Einsteins Teori Relativiti Am
Newton melakukan kerja yang luar biasa yang meramalkan usul objek dan mengukur daya graviti pada tahun 1600-an. Tetapi kira-kira 300 tahun kemudian, satu lagi pemikiran yang hebat - Albert Einstein - mencabar pemikiran ini dengan cara yang baru dan cara yang lebih tepat untuk memahami graviti.
Menurut Einstein, graviti adalah penyelewengan ruang masa, fabrik alam semesta itu sendiri. Ruang warnak besar, seperti bola boling mencipta inden pada lembaran tempat tidur, dan objek yang lebih besar seperti bintang atau lubang hitam meledingkan dengan kesan yang mudah diperhatikan dalam teleskop - membongkok cahaya atau perubahan gerakan objek yang berdekatan dengan orang ramai .
Teori relativiti umum Einsteins membuktikan dirinya dengan menjelaskan mengapa Mercury, planet kecil yang paling dekat dengan matahari dalam sistem solar kita, mempunyai orbit dengan perbezaan yang dapat diukur dari apa yang diramalkan oleh Undang-undang Newtons.
Walaupun relativiti umum lebih tepat dalam menjelaskan graviti daripada Undang-undang Newtons, perbezaan dalam pengiraan menggunakan sama ada nyata untuk sebahagian besar hanya pada skala "relativistik" - melihat objek yang sangat besar dalam kosmos, atau kelajuan cahaya yang hampir-hampir. Oleh itu, Undang-undang Newtons tetap berguna dan relevan hari ini dalam menerangkan banyak situasi dunia sebenar yang manusia biasa mungkin menghadapi.
Graviti adalah penting
Bahagian "universal" Newton Universal Law of Gravitation bukan hiperbolik. Undang-undang ini berlaku untuk segala-galanya di alam semesta dengan jisim! Mana-mana dua zarah menarik satu sama lain, seperti mana-mana dua galaksi. Sudah tentu, pada jarak yang cukup jauh, tarikan menjadi sangat kecil untuk menjadi sifar berkesan.
Memandangkan betapa pentingnya graviti adalah untuk menerangkan bagaimana semua perkara berinteraksi, takrif Bahasa Inggeris dari bahasa Inggeris graviti (mengikut Oxford: "kepentingan melampau atau membimbangkan; keseriusan") atau gravitas ("maruah, kesungguhan atau kesungguhan cara") mengambil makna tambahan. Yang berkata, apabila seseorang merujuk kepada "graviti keadaan" seorang ahli fizik mungkin masih memerlukan penjelasan: Adakah maksudnya dari segi besar G atau sedikit g?