Gravitasjonsfelt potensiell
Ligningen over fører til ligningen for arbeidet som er gjort i å flytte en masse fra en radius R til uendelig, som oppnås ved å integrere tyngdekraften over denne distansen:

Arbeidet som er gjort når du flytter en masse fra uendelig til en radius R er derfor
og dette er kjent som gravitasjonen potensiell energi .
Bruke Jorden som et eksempel, er arbeidet utført i å flytte en masse fra jordens overflate til uendelig gitt ved:

is the Earth's mass. hvor G er den universelle gravitasjonskonstanten, er m objektets masse, r e jordas radius, og m e er jordas masse.
Generell relativitetsteori
Newtons oppfatning og kvantifisering av gravitasjon holdt til begynnelsen av det 20. århundre, da tyskfødte fysikeren Albert Einstein foreslo generelle relativitetsteorien . I denne teorien Einstein foreslo at treghet bevegelse oppstår når gjenstander er i fritt fall i stedet for når de er på hvile med hensyn til en massiv objekt som Jorden (som tilfellet er i klassisk mekanikk). Problemet er at i flate spacetimes som de av klassisk mekanikk og spesiell relativitetsteori , er det ingen måte at treghet observatører kan akselerere med hensyn til hverandre, som fritt fall organer kan gjøre som de hver blir akselerert mot sentrum av en massiv objekt.
For å håndtere denne vanskeligheten, foreslo Einstein at rom og tid er krummet av tilstedeværelsen av saken, og at gratis-fallende gjenstander følger de geodesics av rom og tid. Mer spesifikt, oppdaget Einstein feltet ligninger av generell relativitet, som relaterer tilstedeværelse av materie og krumningen på rom og tid. Einstein feltet ligningene er et sett med 10 samtidige og ikke-lineære og differensiallikninger hvis løsninger gir komponentene i metriske tensor på rom og tid. Denne beregningen tensor gjør det mulig å beregne ikke bare vinkler og avstander mellom space-tidsintervaller (segmenter) målt med koordinater mot som rom og tid fordeleren blir kartlagt , men også den affine-tilkoblingen fra der krumningen er oppnådd, og dermed beskriver rom og tid i geometriske struktur . Kjente løsninger av Einsteins ligninger feltet inkluderer:
Generell relativitetsteori har hatt mye suksess på grunn av hvordan dets spådommer har vært regelmessig bekreftet. For eksempel:
Spesifikk
Jordas tyngdekraft
Sørishavet gravitasjonsfelt
Hver planetarisk kroppen, inkludert Jorden, er omgitt av sin egen tyngdefelt, som utøver en tiltrekkende kraft på en gjenstand som faller inn under dens innflytelse. Dette feltet er proporsjonal med kroppens masse og varierer inverst med kvadratet av avstanden fra kroppen. Gravitasjonsfeltet er numerisk lik akselerasjonen av objekter under sin innflytelse, og dens verdi på jordens overflate, betegnet g, er ca 9.81 m / s ² eller 32,2 ft / s ². Dette betyr at ignorerer luftmotstand, en gjenstand som faller fritt nær jordoverflaten øker i hastighet etter 9,81 m / s (rundt 22 km / h) for hvert sekund av nedstigningen sin. Dermed vil et objekt fra resten oppnå en hastighet på 9,81 m / s etter ett sekund, 19,62 m / s etter to sekunder, og så videre. Ifølge Newtons tredje lov, opplever selve jorden en lik og motsatt kraft til at handle på den fallende gjenstand, noe som betyr at jorden også akselererer mot objektet. Men fordi massen av jorden er stort, er akselerasjonen produsert på jorden ved denne samme makt ubetydelig.
Ligninger for en fallende kropp
Under normale jordbundne forhold, når objekter beveger seg på grunn av en konstant gravitasjonskraft et sett av kinematiske og dynamisk ligninger beskriver de resulterende baner. For eksempel Newtons lov om gravitasjon forenkler til F = mg, der m er massen av kroppen. Denne antakelsen er rimelig for fallende gjenstander til jorden i løpet av de relativt korte vertikale avstander vår hverdag, men er veldig mye utro over større avstander, for eksempel romfartøyer baner, fordi akselerasjonen langt fra jordoverflaten ikke vil generelt være g . Et annet eksempel er uttrykket som vi bruker for beregning av potensiell energi av en kropp = mgh. Dette uttrykket kan brukes bare over små avstander fra jorden. Tilsvarende uttrykk for den maksimale høyden nås med en vertikalt anslått kropp, "h = u ^ 2/2g" er nyttig for små høyder og små innledende hastigheter bare. I tilfelle av store innledende hastighetene må vi bruke prinsippet om bevaring av energi for å finne den maksimale høyden nådd.
Gravity og astronomi
Oppdagelsen og anvendelse av Newtons lov om gravitasjon regnskap for detaljert informasjon vi har om planetene i vårt solsystem, massen av sola, avstanden til stjerner og selv teorien om mørk materie . Selv om vi ikke har reist til alle planetene heller til solen, kjenner vi deres masse. Massen oppnås ved anvendelse av tyngdekraften til de målte egenskapene til bane. I verdensrommet et objekt opprettholder sin bane på grunn av tyngdekraften virker på den. Planetene rundt stjerner, stjerner går i bane galaktiske sentre og galakser bane et senter av masse i klynger, og klynger bane i superclusters .
Gravity versus gravitasjon
Det er viktig å merke seg, i noen sammenhenger, er at gravitasjon ikke er tyngdekraften, per se. Gravitasjon er en fenomen uavhengig av en bestemt årsak. Noen teoretisere at det er mulig for gravitasjon til å eksistere uten en styrke, i henhold til generell relativitetsteori, er at faktisk er tilfelle. I vanlig bruk "gravitasjonen" og "gravitasjon" er enten brukes om hverandre, eller skillet er ofte laget at "gravitasjonen" er spesielt tiltrekkende kraft på jorden, mens "tyngdekraften" er den generelle eiendom gjensidig tiltrekning mellom legemer av saken. I teknisk bruk, "tyngdekraften" er tendensen av organer for å akselerere mot hverandre, og "gravitasjonen" er kraften som noen teorier bruke til å forklare denne akselerasjonen.
Gravity ble heller dårlig forstått før Isaac Newton formulerte sin lov om gravitasjon i det 17. århundre . Newtons teori er fortsatt mye brukt for mange praktiske formål, men for mer avansert arbeid det har blitt erstattet av Einstein 's generelle relativitetsteorien . Mens mye er nå kjent om egenskapene til gravitasjon, forblir den ultimate årsaken til gravitasjon et åpent spørsmål og tyngdekraft er fortsatt et viktig tema for vitenskapelig forskning.
Søknader
Et utall av mekaniske innretninger avhengige på noen måte av tyngdekraften for sin drift. For eksempel kan en høydeforskjell gi en nyttig trykkforskjellene i en væske, som i tilfelle av en intravenøst drypp eller et vanntårn . Den gravitasjonelle potensielle energien i vann kan brukes til å generere vannkraft , samt å trekke en sporvogn opp en skråning, ved hjelp av et system av vanntanker og remskiver, den Lynton og Lynmouth Cliff Railway [1] i Devon , England benytter nettopp et slikt system . Også en vekt hengende fra en kabel over en trinse gir en konstant spenning i kabelen, inkludert den delen på andre siden av skivene til vekten.
Eksempler er mange: For eksempel smeltet bly , da strømmet inn i toppen av et skudd tårn , vil coalesce til et regn av sfærisk blyhagl, første skille i dråper, forming smeltede sfærer, og til slutt fryser fast, gjennomgår mange av de samme effektene som meteoritic tektites , som vil kjøle inn sfæriske, eller nær sfærisk form i fritt fall . Også en fraksjonering tårn kan brukes til å produsere noen materialer ved å skille ut de materielle komponenter basert på deres egenvekt . Vekt-drevet klokker er drevet av tyngdekreftene potensiell energi, og pendelen klokker avhengig tyngdekraften å regulere tid. Kunstige satellitter er et program om gravitasjon som ble matematisk beskrevet i Newtons Principia .
Gravity brukes i geofysisk leting for å undersøke tetthet kontraster i undergrunnen av jorden. Sensitive gravimeters bruke en komplisert vår og masse system (i de fleste tilfeller) for å måle styrken på "nedover" komponent av gravitasjonskraft på et punkt. Måling mange stasjoner over et område avslører anomalier målt i mGal eller microGal (1 Gal er 1 cm / s ^ 2. Gjennomsnittlig gravitasjonsakselerasjonen er ca 981 gal, eller 981 000 mGal.). Etter korrigeringer for obliqueness av jorden, høyde, terreng, instrument drift, etc., disse anomaliene avsløre områder av høyere eller lavere tetthet i jordskorpen. Denne metoden brukes mye i mineral-og petroleumsvirksomhet, samt time-lapse grunnvann modellering. De nyeste instrumentene er sensitive nok til å lese gravitasjonskraft til operatøren stå over dem.
Alternative teorier
-
Historiske alternative teorier
Aktuelle alternative teorier
electrogavitics og magnetogravitics, tyngdekraften bølge harmoniske: electrogravitics: (eg. se bøker utgitt av integritet forskningsinstitutt [2] ) grunnleggende prinsipp: elektroner push, protoner pull - ved hjelp av dette prinsippet, Nikola Tesla spådd gravitasjonen frastøting i 1880, eksperimenterte med det i 1890-tallet, og utviklet den sigarformet flyet tidlig i det 20. århundre. Den Biefeld-Brown effekt (1923) demonstrerer dette og Thomas Townsend Brown senere utviklet asymetric kondensatorer suchas platen formet flyet med en negativt elektrisk ladet (frastøting) plate på bunnen og de positivt ladede (tiltrekning) plate på toppen. gravitasjon bølge harmoniske (eg. se boken: Hvordan bygge en flygende tallerken og andre forslag i spekulative bygg, TB Pawlicki): tyngdekraften er en bølge som alle andre - alle planetene resten ved harmoniske intervaller i en stående bølge fra kilden til bølge, sol.
Se også
Merknader
- Merknad 1 : 75 proposisjonen Theorem 35: p.956 - I.Bernard Cohen og Anne Whitman, oversettere: Isaac Newton, The Principia: Matematiske Principles of Natural Philosophy. Forgjenger A Guide to Newtons Principia, av I. Bernard Cohen. University of California Press 1999 ISBN 0-520-08816-6 ISBN 0-520-08817-4
- Merknad 3 : Max Born ( 1924 (. i 1962 Dover utgave, side 348 lister en tabell som dokumenterer de observerte og beregnede verdier for presesjon av perihel av Merkur, Venus, og Jorden)), Einsteins relativitetsteori
Referanser
- ^ Clark, John, OE (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8 .
- Halliday, David, Robert Resnick; Kenneth S. Krane (2001) Fysikk v. 1. New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-32057-9 .
- Serway, Raymond A., Jewett, John W. (2004). Fysikk for forskere og ingeniører, 6. utg., Brooks / Cole. ISBN 0-534-40842-7 .
- . Tipler, Paul (2004) Fysikk for forskere og ingeniører:. Mekanikk, Svingninger og bølger, termodynamikk, 5. utgave, WH Freeman. ISBN 0-7167-0809-4 .
- Jefimenko, Oleg D. , "Kausalitet, elektromagnetisk induksjon, og gravitasjon: en annen tilnærming til teorien om elektromagnetiske og gravitasjons felt". Star City [West Virginia]:. Elektret Scientific Co, c1992 ISBN 0-917406-09-5
- Unit, Oliver , " A tyngdekreftene og elektromagnetiske analogi ". elektrikeren, 1893.