Prilikom studiranja školskog kolegija fizike, važna tema u dijelu mehanike je zakon univerzalne gravitacije. U ovom članku pobliže ćemo pogledati što je to i kojom je matematičkom formulom opisano, a također ćemo dati primjere sile gravitacije u svakodnevnom ljudskom životu iu svemirskim razmjerima.
Tko je otkrio zakon gravitacije
Prije navođenja primjera sile gravitacije, opišimo ukratko tko je zaslužan za njezino otkrivanje.
Od davnina ljudi su promatrali zvijezde i planete i znali da se kreću određenim putanjama. Osim toga, svaka osoba koja nije imala posebna znanja shvatila je da bez obzira na to koliko daleko i visoko baci kamen ili drugi predmet, on uvijek pada na zemlju. Ali nitko od ljudi nije ni slutio da procesi na Zemlji i nebeskim tijelima kontroliraju isti prirodni zakon.
Godine 1687. Sir Isaac Newton objavio je znanstveni rad u kojem je prvi iznio matematičkeformulacija zakona univerzalne gravitacije. Naravno, Newton nije samostalno došao do ove formulacije, koju je osobno prepoznao. Koristio je neke od ideja svojih suvremenika (npr. postojanje inverzne proporcionalnosti kvadratu udaljenosti sile privlačenja između tijela), kao i nagomilano eksperimentalno iskustvo o putanjama planeta (Keplerova tri zakoni). Newtonov genij pokazao se u činjenici da ga je nakon analize svih raspoloživih iskustava znanstvenik uspio formulirati u obliku koherentne i praktično primjenjive teorije.
Formula gravitacije
Zakon univerzalne gravitacije može se ukratko formulirati na sljedeći način: između svih tijela u svemiru postoji privlačna sila, koja je obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njihovih središta mase i izravno proporcionalna umnošku mase samih tijela. Za dva tijela s masama m1 i m2, koja su međusobno udaljena r, proučavani zakon će biti napisan kao:
F=Gm1m2/r2.
Ovdje je G konstanta gravitacije.
Sila privlačenja može se izračunati pomoću ove formule u svim slučajevima, ako su udaljenosti između tijela dovoljno velike u usporedbi s njihovim veličinama. Inače, a također i u uvjetima jake gravitacije u blizini masivnih svemirskih objekata (neutronske zvijezde, crne rupe), treba koristiti teoriju relativnosti koju je razvio Einstein. Potonji gravitaciju smatra rezultatom izobličenja prostor-vremena. U Newtonovom klasičnom zakonugravitacija je rezultat interakcije tijela s nekim energetskim poljem, poput električnih ili magnetskih polja.
Manifestacija gravitacije: primjeri iz svakodnevnog života
Prvo, kao takve primjere možemo nazvati bilo koja tijela koja padaju s određene visine. Na primjer, list ili poznata jabuka sa drveta, kamen koji pada, kapi kiše, planinski odroni i odroni. U svim ovim slučajevima, tijela teže središtu našeg planeta.
Drugo, kada učitelj zamoli učenike da "daju primjere gravitacije", također bi trebali zapamtiti da sva tijela imaju težinu. Kada je telefon na stolu ili kada se osoba vaga na vagi, u tim slučajevima tijelo pritišće oslonac. Tjelesna težina je živopisan primjer manifestacije sile gravitacije, koja zajedno s reakcijom oslonca tvori par sila koje se međusobno uravnotežuju.
Ako se formula iz prethodnog paragrafa koristi za zemaljske uvjete (zamijeni masu planeta i njegov polumjer u nju), tada se može dobiti sljedeći izraz:
F=mg
To je ono što se koristi u rješavanju problema s gravitacijom. Ovdje je g ubrzanje koje se daje svim tijelima, bez obzira na njihovu masu, u slobodnom padu. Da nema otpora zraka, tada bi teški kamen i lagano pero pali u isto vrijeme s iste visine.
Gravitacija u svemiru
Svi znaju da se Zemlja, zajedno s drugim planetima, okreće oko Sunca. Zauzvrat, Sunce, koje je unutrajedan od krakova spiralne galaksije Mliječni put, rotira zajedno sa stotinama milijuna zvijezda oko svog središta. Same galaksije također se približavaju jedna drugoj u takozvanim lokalnim skupovima. Ako se vratimo na ljestvicu, onda se trebamo sjetiti satelita koji se okreću oko svojih planeta, asteroida koji padaju na te planete ili lete. Svi se ovi slučajevi mogu zapamtiti ako učitelj zamoli učenike: "Navedite primjere sile gravitacije."
Napomenimo da je posljednjih desetljeća pitanje glavne sile na kozmičkoj ljestvici dovedeno u pitanje. U lokalnom prostoru to je nesumnjivo sila gravitacije. No, s obzirom na problem na razini galaksije, u igru dolazi još jedna, još nepoznata sila, povezana s tamnom materijom. Potonje se manifestira kao antigravitacija.
