Gravitasi potensial
Persamaan di atas mengarah pada persamaan untuk kerja yang dilakukan dalam menggerakkan massa dari radius R hingga tak terbatas, yang diperoleh dengan mengintegrasikan gaya gravitasi lebih jarak ini:

Kerja yang dilakukan ketika pindah massa dari infinity ke jari-jari R karena itu
dan ini dikenal sebagai energi potensial gravitasi .
Menggunakan Bumi sebagai contoh, kerja yang dilakukan dalam menggerakkan massa dari permukaan bumi hingga tak terbatas diberikan oleh:

is the Earth's mass. di mana G adalah konstanta gravitasi universal, m adalah massa benda, r e adalah radius Bumi, dan m e adalah massa bumi.
Relativitas umum
Konsepsi Newton dan kuantifikasi gravitasi diadakan sampai awal abad ke-20, ketika ahli fisika kelahiran Jerman Albert Einstein mengusulkan teori relativitas umum . Dalam teori ini Einstein mengusulkan bahwa gerak inersia terjadi ketika benda berada dalam jatuh bebas , bukan ketika mereka berada di seluruh sehubungan dengan objek besar seperti bumi (seperti halnya dalam mekanika klasik). Masalahnya adalah bahwa dalam ruang waktu datar seperti mekanika klasik dan relativitas khusus , tidak ada cara yang pengamat inersia dapat mempercepat dengan menghormati satu sama lain, seperti jatuh bebas badan dapat melakukan apa yang mereka masing-masing yang dipercepat ke arah pusat besar-besaran objek.
Untuk mengatasi kesulitan ini, Einstein mengusulkan bahwa ruang-waktu yang melengkung oleh kehadiran materi, dan bahwa benda jatuh bebas mengikuti geodesics dari ruang-waktu. Lebih khusus, Einstein menemukan persamaan bidang relativitas umum, yang berhubungan kehadiran materi dan kelengkungan ruang-waktu. Persamaan medan Einstein adalah satu set 10 simultan , non-linear , persamaan diferensial yang solusi memberikan komponen tensor metrik dari ruang-waktu. Ini tensor metrik memungkinkan untuk menghitung tidak hanya sudut dan jarak antara ruang-waktu interval (segmen) yang diukur dengan koordinat dikompensasi dengan ruang-waktu berjenis sedang dipetakan tetapi juga koneksi-affine dari mana kurva ini diperoleh, dengan demikian menggambarkan struktur geometri ruang-waktu yang . Solusi penting dari persamaan medan Einstein meliputi:
Relativitas umum telah menikmati banyak keberhasilan karena bagaimana prediksi telah teratur dikonfirmasi. Sebagai contoh:
Spesifik
Gravitasi bumi
Samudra Selatan gravitasi lapangan
Setiap tubuh planet, termasuk Bumi, dikelilingi oleh medan gravitasinya sendiri, yang diberikannya kekuatan menarik pada setiap obyek yang berada di bawah pengaruhnya. Bidang ini sebanding dengan massa tubuh dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari tubuh. Medan gravitasi secara numerik sama dengan percepatan benda di bawah pengaruhnya, dan nilainya di permukaan bumi, dinotasikan g, adalah sekitar 9,81 m / s ² atau 32,2 ft / s ². Ini berarti bahwa, mengabaikan hambatan udara, sebuah benda jatuh bebas dekat kenaikan permukaan bumi dalam kecepatan dengan 9,81 m / s (sekitar 22 mph) untuk setiap kedua turun. Dengan demikian, obyek mulai dari yang lain akan mencapai kecepatan 9,81 m / detik setelah satu detik, 19,62 m / detik setelah dua detik, dan sebagainya. Menurut UU 3 Newton, bumi sendiri mengalami kekuatan yang sama dan berlawanan dengan yang bekerja pada benda jatuh, yang berarti bahwa bumi juga mempercepat menuju objek. Namun, karena massa bumi sangat besar, percepatan diproduksi di bumi oleh gaya yang sama diabaikan.
Persamaan untuk tubuh jatuh
Di bawah normal bumi yang terikat kondisi, ketika benda bergerak karena gaya gravitasi konstan satu set persamaan kinematical dan dinamis menggambarkan lintasan yang dihasilkan. Misalnya, hukum gravitasi Newton disederhanakan menjadi F = mg, di mana m adalah massa tubuh. Asumsi ini wajar untuk benda jatuh ke bumi selama jarak vertikal yang relatif singkat pengalaman sehari-hari kita, tetapi sangat tidak benar melalui jarak yang lebih besar, seperti lintasan pesawat ruang angkasa, karena akselerasi jauh dari permukaan bumi tidak akan secara umum menjadi g . Contoh lebih lanjut adalah ekspresi yang kita gunakan untuk perhitungan energi potensial dari sebuah tubuh = mgh. Ungkapan ini dapat digunakan hanya jarak kecil dari bumi. Demikian pula ekspresi untuk tinggi maksimum yang dicapai oleh tubuh secara vertikal diproyeksikan, "h = u ^ 2/2g" berguna untuk ketinggian kecil dan kecepatan awal kecil saja. Dalam hal kecepatan awal yang besar kita harus menggunakan prinsip konservasi energi untuk menentukan tinggi maksimum tercapai.
Gravitasi dan astronomi
Penemuan dan penerapan hukum Newton tentang gravitasi account untuk informasi rinci kita miliki tentang planet-planet di tata surya kita, massa matahari, jarak ke bintang-bintang dan bahkan teori materi gelap . Meskipun kami tidak melakukan perjalanan ke semua planet atau matahari, kita tahu massa mereka. Massa itu diperoleh dengan menerapkan hukum gravitasi dengan karakteristik diukur dari orbit. Dalam ruang obyek yang mempertahankan orbit karena gaya gravitasi yang bekerja pada itu. Bintang orbit planet-planet, mengorbit bintang pusat galaksi , galaksi mengorbit sebuah pusat massa dalam cluster, dan cluster orbit pada superkluster .
Gravitasi dibandingkan gravitasi
Penting untuk dicatat, dalam beberapa konteks, gravitasi yang tidak gravitasi, per se. Gravitasi adalah fenomena independen dari setiap penyebab tertentu. Beberapa berteori bahwa adalah mungkin untuk gravitasi untuk ada tanpa kekuatan; menurut relativitas umum, bahwa memang terjadi. Dalam penggunaan umum "gravitasi" dan "gravitasi" yang baik digunakan secara bergantian, atau perbedaan ini kadang-kadang dibuat bahwa "gravitasi" secara khusus kekuatan menarik dari bumi, sedangkan "gravitasi" adalah milik umum saling tertarik antara tubuh materi. Dalam penggunaan teknis, "gravitasi" adalah kecenderungan tubuh untuk mempercepat ke arah satu sama lain, dan "gravitasi" adalah kekuatan yang menggunakan beberapa teori untuk menjelaskan percepatan ini.
Gravitasi agak kurang dipahami sampai Isaac Newton merumuskan hukum gravitasinya di abad ke-17 . Teori Newton masih banyak digunakan untuk tujuan praktis, meskipun untuk pekerjaan yang lebih maju telah digantikan oleh Einstein 's teori relativitas umum . Sementara banyak yang sekarang dikenal tentang sifat-sifat gravitasi, penyebab utama gravitasi tetap merupakan pertanyaan terbuka dan gravitasi tetap merupakan topik penting dari penelitian ilmiah.
Aplikasi
Sejumlah besar penemuan-penemuan mekanis tergantung dalam beberapa cara pada gravitasi untuk operasi mereka. Misalnya, perbedaan ketinggian dapat memberikan perbedaan tekanan berguna dalam cairan, seperti dalam kasus sebuah infus atau menara air . Energi potensial gravitasi air dapat digunakan untuk menghasilkan listrik tenaga air serta untuk mengangkut wagon trem up sebuah lereng, menggunakan sistem tangki air dan katrol, yang Lynton dan Lynmouth Cliff Railway [1] di Devon , Inggris mempekerjakan hanya sistem seperti . Juga, berat tergantung dari kabel melalui katrol menyediakan tegangan konstan di kabel, termasuk bagian di sisi lain dari katrol dengan berat.
Contohnya adalah berbagai: Misalnya cair memimpin , ketika dituangkan ke atas sebuah menara tembakan , akan menyatu menjadi sebuah hujan tembakan timah bulat, pertama memisahkan menjadi tetesan, membentuk bola cair, dan padat akhirnya pembekuan, menjalani banyak efek yang sama seperti meteor tektites , yang akan mendinginkan menjadi bentuk bulat, atau mendekati bola dalam jatuh bebas . Juga, fraksinasi menara dapat digunakan untuk memproduksi beberapa bahan dengan memisahkan komponen materi mereka berdasarkan berat jenis . Berat-driven jam yang didukung oleh energi potensial gravitasi, dan jam pendulum tergantung pada gravitasi untuk mengatur waktu. Buatan satelit adalah sebuah aplikasi gravitasi yang secara matematis digambarkan dalam Newton Principia .
Gravitasi digunakan dalam eksplorasi geofisika untuk menyelidiki kontras densitas di bawah permukaan Bumi. Gravimeters sensitif menggunakan sistem pegas dan massa rumit (dalam banyak kasus) untuk mengukur kekuatan dari komponen "bawah" dari gaya gravitasi pada suatu titik. Mengukur banyak stasiun atas area mengungkapkan anomali diukur dalam mGal atau microGal (1 gal adalah 1 cm / s ^ 2 percepatan gravitasi rata-rata adalah sekitar 981 gal, atau 981.000 mGal..). Setelah koreksi untuk keoblikan bumi, elevasi, dataran, drift instrumen, dll, anomali mengungkapkan daerah padat yang lebih tinggi atau lebih rendah dalam kerak. Metode ini digunakan secara luas dalam eksplorasi mineral dan minyak bumi, serta selang waktu pemodelan air tanah. Instrumen terbaru adalah cukup sensitif untuk membaca tarikan gravitasi operator berdiri atas mereka.
Alternatif teori
Sejarah alternatif teori
Terakhir alternatif teori
electrogavitics, magnetogravitics, gravitasi gelombang harmonik: electrogravitics: (misalnya melihat buku terbitan integritas lembaga penelitian [2] ) prinsip dasar: elektron push, proton menarik - menggunakan prinsip ini, Nikola Tesla diprediksi tolakan gravitasi di tahun 1880-an, bereksperimen dengan itu di 1890-an, & merancang pesawat berbentuk cerutu di awal abad 20. Efek Biefeld-Brown (1923) menunjukkan ini & Thomas Townsend Brown kapasitor asimetris kemudian dirancang suchas pesawat berbentuk cakram dengan pelat bermuatan negatif listrik (tolakan) di bagian bawah & pelat (daya tarik) bermuatan positif di atas. gravitasi gelombang harmonik (misalnya lihat buku: Cara Buat Piring Terbang dan Proposal lain dalam Teknik Spekulatif, TB Pawlicki): gravitasi adalah gelombang seperti yang lain - semua sisa planet pada interval harmonik dalam gelombang berdiri dari sumber gelombang, matahari.
Lihat juga
Catatan
- Catatan 1 : Proposisi 75, Teorema 35: p.956 - I.Bernard Cohen dan Anne Whitman, penerjemah: Isaac Newton, The Principia: Prinsip Matematis Filsafat Alam. Didahului oleh A Guide to Principia Newton, oleh I. Bernard Cohen. University of California Press 1999 ISBN 0-520-08816-6 ISBN 0-520-08817-4
- Catatan 3 : Max Born ( 1924 (. The 1962 edisi Dover, halaman 348 daftar meja mendokumentasikan nilai-nilai diamati dan dihitung untuk presesi dari perihelion Merkurius, Venus, dan Bumi)), Teori Relativitas Einstein
Referensi
- ^ Clark, John, OE (2004). Kamus Esensial Science. Barnes & Noble Buku. ISBN 0-7607-4616-8 .
- Halliday, David, Robert Resnick; Kenneth S. Krane (2001) Fisika v 1.. New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-32057-9 .
- Serway, Raymond A., Jewett, John W. (2004). Fisika untuk ilmuwan dan Insinyur, 6th ed, Brooks / Cole.. ISBN 0-534-40842-7 .
- . Tipler, Paul (2004) Fisika untuk ilmuwan dan Insinyur: Mekanika, Osilasi dan Gelombang, Termodinamika, ed 5, WH Freeman.. ISBN 0-7167-0809-4 .
- Jefimenko, Oleg D. , "Kausalitas, induksi elektromagnetik, dan gravitasi: pendekatan yang berbeda untuk teori medan elektromagnetik dan gravitasi". Star City [West Virginia]:. Electret Scientific Co, c1992 ISBN 0-917406-09-5
- Heaviside, Oliver , " Sebuah analogi gravitasi dan elektromagnetik "The Electrician,. 1893.