Gravitaatio mahdollinen
Yllä oleva yhtälö johtaa yhtälö siirtämisessä tehty työ massa säde R äärettömään, joka saadaan yhdistämällä painovoiman yli tämän etäisyyden:

Työ siirryttäessä massan äärettömästä säde R on siis
, ja tätä kutsutaan painovoiman potentiaalienergiaa .
Käyttämällä maapalloa esimerkiksi työn siirtymässä massa Maan pinnasta äärettömään saadaan:

is the Earth's mass. jossa G on yleinen gravitaatiovakio, m on esineen massasta, r e on maapallon säde, ja m e on Maan massasta.
Yleinen suhteellisuusteoria
Newtonin käsitys ja kvantifiointi gravitaation järjestettiin vasta alussa 20.-luvulla, jolloin saksalaissyntyinen fyysikko Albert Einstein ehdotti yleisen suhteellisuusteorian . Tässä teoriassa Einstein ehdotti, että inertia-liikettä tapahtuu, kun esineitä vapaan pudotuksen sijaan, kun ne ovat lepo suhteessa massiivinen esine, kuten maa (kuten klassisen mekaniikan). Ongelmana on, että tasainen spacetimes kuten klassisen mekaniikka ja suhteellisuusteorian , ei ole mitään tapaa, että inertia-tarkkailijan voidaan nopeuttaa suhteessa toisiinsa, koska vapaa-kuuluvan elimet voidaan tehdä, koska ne kukin kiihdytetään kohti keskustaa massiivisen esine.
Voit käsitellä tätä ongelmaa, Einstein ehdotti, että aika-avaruuteen on kaareva läsnäolo asian, ja että vapaa-esineiltä Seuraamme geodesics on aika-avaruuden. Tarkemmin Einstein löysi alan yhtälöitä yleistä suhteellisuusteoria, jotka koskevat läsnäoloa asiasta ja kaarevuus aika-avaruuteen. Einstein alan yhtälöitä on 10 kpl samanaikaisesti , epälineaarinen , differentiaaliyhtälöt , joiden ratkaisut antavat komponentit metrisen tensor aika-avaruuteen. Tämä metrinen tensor sallii laskea paitsi kulmat ja etäisyydet tila-aikavälejä (segmentit) mitattuna koordinaatit , joita vastaan mittasymmetriaksi imusarjan on yhdistetty myös affiini-yhteys, joka kaarevuus on saatu, mikä kuvataan mittasymmetriaksi n geometrinen rakenne . Merkittäviä ratkaisuja Einstein kentän yhtälöt ovat:
Yleinen suhteellisuusteoria on nauttinut suurta suosiota, koska miten sen ennustukset ovat säännöllisesti vahvistaneet. Esimerkiksi:
Yksityiskohdat
Maan painovoima
Southern Ocean painovoimakentän
Jokainen planeetan kehoon, mukaan lukien maa, ympäröi sen oma gravitaatiokentän, joka kykenee houkutteleva voimaan esineen kuuluu sen vaikutuksen. Tämä kenttä on verrannollinen kehon painon ja vaihtelee käänteisesti neliön etäisyyden päässä runko. Gravitaatiokentän on numeerisesti sama kiihtyvyys esineiden sen vaikutuksen, ja sen arvo maapallon pinnasta merkitään g, on noin 9,81 m / s ² tai 32,2 m / s ². Tämä merkitsee sitä, että jättäen ilmanvastusta, esine putoavat lähellä maanpintaa kasvaa nopeudella 9,81 m / s (noin 22 h) kullekin toinen sen laskeutumisen. Siten esine alkaen loput saavuttaa nopeus 9,81 m / s ja sekunnin kuluttua, 19,62 m / s kahden sekunnin kuluttua, ja niin edelleen. Mukaan Newtonin kolmas laki, maa itse kokee yhtäläinen ja vastakkainen voima kuin toimii kuuluvaa esinettä, jolloin maa myös kiihdyttää kohti esinettä. Kuitenkin, koska massa maa on valtava, kiihtyvyys tuotettu maahan tämän saman voima on vähäinen.
Yhtälöt ja kuuluvan elimen
Normaalisti maa-bound olosuhteissa, kun objektit siirtyvät koska jatkuva vetovoima joukko kinemaattinen ja dynaaminen yhtälöt kuvaavat tuloksena liikeradat. Esimerkiksi, Newtonin painovoimalain yksinkertaistuu F = mg, jossa m on massaa ja kehon. Tämä oletus on kohtuullista esineiden putoaa maa yli suhteellisen lyhyitä pystysuora etäisyys jokapäiväisen kokemuksesta, mutta on paljon epätosi yli suurilla etäisyyksillä, kuten avaruusaluksia liikeradat, koska kiihtyvyys kaukana maanpintaan ei yleensä ole g . Toinen esimerkki on ilmaus siitä, että käytämme laskettaessa potentiaalienergia ruumiin = mgh. Tätä ilmaisua voidaan käyttää vain yli pieniä matkoja maasta. Vastaavasti lauseke maksimikorkeus saavutettu pystysuunnassa ennustetaan elin, "h = u ^ 2/2g" on hyödyllinen pienten korkeuksia ja pieni alkuperäinen nopeudet vain. Kun kyseessä ovat suurten alkuperäisen nopeuksilla meidän on käytettävä periaatetta säästö löytää suurimman korkeuden saavutettu.
Painovoima ja tähtitiede
Löytäminen ja soveltaminen Newtonin painovoiman osuus yksityiskohtaiset tiedot meillä on planeettoja aurinkokunnan, Auringon massa, etäisyys tähdet ja jopa teoria pimeän aineen . Vaikka emme ole matkustanut kaikkia planeettoja eikä aurinkoa, me tiedämme niiden massa. Massa saadaan soveltamalla painovoimalakeja on mitattu ominaisuudet kiertoradalla. Avaruudessa esine pysyy kiertoradalla johtuen painovoimasta toimii sen päälle. Planeetat kiertävät tähdet, tähdet kiertävät galaksin keskusta , galakseista kiertoradan painopisteen klustereissa ja klustereiden kiertoradalle superjoukot .
Gravity vs. gravitaatio
On tärkeää huomata, joissakin yhteyksissä, että painovoima ei ole painovoima, per se. Gravitaatio on ilmiö mihinkään yksittäiseen syystä. Jotkut spekuloida, että on mahdollista gravitaatio olemassa ilman voimaa, mukaan yleinen suhteellisuusteoria, että on todella kyse. Yleisessä käytössä "painovoima" ja "gravitaatio" joko käytetään synonyymeina tai erotetaan joskus, että "painovoima" on nimenomaan vetovoimaa maan, kun taas "gravitaatio" on yleinen ominaisuus keskinäisen vetovoiman välisen toimielinten asia. Vuonna tekninen käyttö "gravitaatio" on taipumus elinten nopeuttaa toisiaan kohti, ja "painovoima" on voima, että jotkut teoriat käyttävät selittämään tätä kiihtyvyys.
Gravity oli melko huonosti, kunnes Isaac Newtonin muotoiltu hänen painovoimalain vuonna 17. vuosisadalla . Newtonin teoria on edelleen laajalti käytetty moniin käytännön tarkoituksiin, mutta kokeneemmille työstä on korvannut Einstein 's yleinen suhteellisuusteoria . Vaikka paljon on nyt tiedetään ominaisuuksia painovoiman perimmäinen syy gravitaation vielä avoin kysymys, ja painopiste on edelleen tärkeä aihe tieteellistä tutkimusta.
Sovellukset
Lukuisat mekaanisen contrivances riippuu jossain määrin siitä painovoiman niiden toiminnan kannalta. Esimerkiksi, korkeusero voi olla hyödyllinen paine-ero neste, kuten on tiputukseen tai vesitornin . Painovoiman potentiaalista energiaa veden voidaan käyttää tuottamaan vesivoimasähkö ja vetämään raitiovaunu ylöspäin kalteva, käyttäen järjestelmää vesisäiliöihin ja hihnapyörien, Lynton ja Lynmouth Cliff Railway [1] in Devonin , England työskentelee juuri tällaisen järjestelmän . Lisäksi, paino roikkuu kaapelin päälle hihnapyörän tarjoaa jatkuvan jännitettä kaapelin, esimerkiksi osittain toisella puolella hihnapyörän painosta.
Esimerkkejä ovat lukuisat: esimerkiksi sulan lyijyn , kun se kaadettiin yläosaan shot tornin , sulautetaan osaksi sateen pallomaisten lyijyhaulien, ensimmäisen erotusyksikön pisaroiksi, jotka muodostavat sulan palloja, ja lopuksi jäädytys kiinteä aine, joille monet samat vaikutukset kuin meteoriittisiruset tektites , joka jäähdyttää pallomaisia tai lähes pallomaisia kuvioita vapaan pudotuksen . Lisäksi, fraktiointi tornin voidaan valmistaa joidenkin materiaalien erottamalla pois materiaalista komponentit perustuu niiden ominaispaino . Paino-odotuksiin kellot ovat powered by painovoima potentiaalienergia ja heiluri kellot riippuvat painovoima säännellä aikaa. Keinotekoinen satelliitit ovat soveltamiseen gravitaation joka matemaattisesti kuvattu Newtonin Principia .
Gravity käytetään geofysiikan etsintä tutkia tiheyden kontrasteja pinnanalainen maapallon. Herkkiä gravimetrit käyttää monimutkaisia jousi-ja massa-järjestelmän (useimmissa tapauksissa) mitata lujuuden "alaspäin", osa gravitaatiovoimien pisteessä. Mittaus monet asemat ympäri aluetta paljastaa poikkeavuuksia mitataan mgal tai mikrogal (1 gal on 1 cm / s ^ 2. Keskimääräinen putoamiskiihtyvyys on noin 981 gal eli 981000 mgal.). Kun korjaukset viistous maapallon, korkeus, maasto, instrumentti drift, jne., nämä poikkeavuudet paljastavat alueita korkeampi tai matalampi tiheys kuoresta. Tätä menetelmää käytetään laajasti mineraalien ja öljyn etsintä sekä aika-raukeavat pohjaveden mallinnusta. Uusin välineet ovat riittävän herkkiä lukea vetovoiman operaattorin seisovan päälle.
Vaihtoehtoiset teoriat
Historiallinen vaihtoehtoiset teoriat
Viimeaikaiset vaihtoehtoiset teoriat
electrogavitics, magnetogravitics, painovoima aalto harmoniset: electrogravitics: (esim. katso kirjoja eheys tutkimuslaitoksen [2] ) perusperiaate: elektroneja push, protonit vetää - käyttäen tätä periaatetta, Nikola Tesla ennusti painovoiman vastenmielisyys 1880, kokeiltiin sitä 1890-luvulla, ja suunnitellut sikarin muotoinen ilma jo 20-luvulla. Biefeld-Brown vaikutus (1923) osoittaa tämän & Thomas Townsend Brown myöhemmin suunniteltu epäsymmetriset kondensaattoreita suchas levyn muotoinen lentokoneita negatiivisesti sähköinen ladattu (inho) levy pohjassa ja positiivisesti varautuneet (attraction) levy päälle. painovoima aalto yliaallot (esim. katso kirja: Miten rakentaa lentävän lautasen ja muita ehdotuksia Spekulatiivinen Engineering, TB Pawlicki): painovoima on aalto kuten mikä tahansa - kaikki planeetat loput on harmoninen välein seisovan aallon lähteen aalto, aurinko.
Katso myös
Huomautuksia
- Huomautus 1 : Proposition 75, Lause 35: p.956 - I.Bernard Cohen ja Anne Whitman, kääntäjä: Isaac Newton, Principia: Mathematical Principles of Natural Philosophy. Edeltäjä Opas Newtonin Principia, I. Bernard Cohen. University of California Press 1999 ISBN 0-520-08816-6 ISBN 0-520-08817-4
- Huomautus 3 : Max Born ( 1924 ), Einsteinin suhteellisuusteoria (1962 Dover painos, sivu 348 luetellaan taulukossa dokumentointi tarkkailla ja lasketut arvot prekessiota ja perihelissä Merkurius, Venus ja Maa.)
Referenssit
- ^ Clark, John, OE (2004). Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8 .
- Halliday, David, Robert Resnick, Kenneth S. Krane (2001). Fysiikka v. 1. New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-32057-9 .
- Serway, Raymond A., Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers, 6th ed., Brooks / Cole. ISBN 0-534-40842-7 .
- Tipler, Paul (2004). Physics for Scientists and Engineers: Mekaniikan, värähtelyt ja aallot, Termodynamiikka, 5. painos, WH Freeman. ISBN 0-7167-0809-4 .
- Jefimenko, Oleg D. , "Syy, sähkömagneettinen induktio, ja gravitaatio: erilainen lähestymistapa teorian sähkömagneettisten ja gravitaatiokentissä". Star City [West Virginia]: Electret Scientific Co, c1992. ISBN 0-917406-09-5
- Heaviside, Oliver , " painovoiman ja sähkömagneettisen vastaavasti ". Electrician, 1893.