Gravitational potensyal na
Ang itaas na equation humahantong sa equation para sa trabaho tapos na sa paglipat ng masa mula sa isang R radius sa kawalang-hanggan, na kung saan ay nakuha sa pamamagitan ng pagsasama ng puwersa ng grabidad sa layo na ito:
Ang gawain tapos kapag gumagalaw ng masa mula sa kawalang-hanggan sa isang R radius ay samakatuwid
at ito ay kilala bilang ang gravitational potensyal na enerhiya .
Gamit ang Earth bilang isang halimbawa, ang mga trabaho na tapos na sa paglipat ng masa mula sa ibabaw ng Earth sa kawalang-hanggan ay ibinigay sa pamamagitan ng:
is the Earth's mass. kung saan G ay ang unibersal na gravitational pare-pareho, m ay mass ng bagay, r e radius ng Earth, at m e ay mass ng Earth.
Pangkalahatang kapamanggitan
Newton ng kuru-kuro at pagtiyak ng dami ng grabitasyon gaganapin hanggang sa simula ng ika-20 siglo, kapag ang Aleman-ipinanganak pisisista Albert Einstein iminungkahi ang pangkalahatang teorya ng kapamanggitan . Sa teorya ng Einstein iminungkahi na ang ang inertial paggalaw nangyayari kapag ang mga bagay ay sa libreng-mahulog sa halip na kapag ang mga ito sa natitirang may paggalang sa isang napakalaking bagay na tulad ng sa Earth (bilang ay ang kaso sa mga classical mekanika). Ang problema ay na sa patag spacetimes tulad ng mga ng mga classical mekanika at mga espesyal na kapamanggitan , walang paraan na inertial mga observers maaaring mapabilis na may paggalang sa bawat isa, tulad ng libreng-bumabagsak na katawan ay maaaring gawin habang ang mga ito sa bawat ay pinabilis na patungo sa gitna ng isang napakalaking object.
Sa makitungo sa paghihirap na ito, Einstein iminungkahi na spacetime ay Kurbadong sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga bagay, at na ang libreng-pagbagsak ng mga bagay ay pagsunod ang mga geodesics ang spacetime sa. Higit na partikular, Einstein natuklasan ang field equation ng pangkalahatang kapamanggitan, na kaugnay ng pagkakaroon ng mga bagay at ang kurbada ng spacetime. Ang patlang ng Einstein equation ay isang hanay ng mga 10 sabay-sabay , non-linear , kaugalian equation na solusyon bigyan ang mga bahagi ng panukat tensor ng spacetime. Ito panukat tensor ay nagbibigay-daan upang makalkula hindi lamang mga anggulo at distansya sa pagitan ng mga puwang-oras na pagitan (segment) sinusukat sa ang coordinates laban kung saan ang spacetime marami ay na -mapa kundi pati na rin ang affine-koneksyon mula sa kung saan kurbada ang ay nakuha, sa gayong paraan na naglalarawan sa spacetime ng heometriko istraktura . Kabilang sa mga mga memorable solusyon ng Einstein equation patlang ang:
Pangkalahatang kapamanggitan ay kinawiwilihan magkano ang tagumpay dahil sa kung paano ang kanyang mga paghuhula ay regular na nakumpirma. Halimbawa:
Pagtutukoy
Lupa ng gravity
Southern Ocean gravity patlang
Bawat planetary katawan, kabilang ang Daigdig, ay napapaligiran ng kanyang sariling gravitational field, na exerts isang kaakit-akit na puwersa sa anumang bagay na dumating sa ilalim ng kanyang impluwensiya. Ang patlang na ito ay proporsyonal sa masa ng katawan at nag-iiba-iba inversely sa parisukat ng layo mula sa katawan. Ang gravitational field ay pantay-pantay ayon sa bilang sa ang pagpabibilis ng mga bagay sa ilalim ng kanyang impluwensiya, at ang halaga nito sa ibabaw ng Earth, denoted g, ay humigit-kumulang 9.81 m / s ² o 32.2 ft / s ². Ito ay nangangahulugan na, hindi papansin ang paglaban ng hangin, isang bagay na bumabagsak na malayang malapit sa pagtaas sa ibabaw ng lupa sa bilis ng 9.81 m / s (sa paligid ng 22 mph) para sa bawat ikalawang ng kanyang paglusong. Kaya, ang isang bagay na nagsisimula mula sa pahinga ay makuha sa isang bilis ng 9.81 m / s matapos ang isang segundo, 19.62 m / s pagkatapos ng dalawang segundo, at iba pa. Ayon sa ang 3rd Batas ng Newton, sa lupa mismo ay karanasan ng isang pantay at kabaligtaran na puwersa na kumikilos sa mga bumabagsak na bagay, ibig sabihin na lupa din accelerates tungo sa bagay. Gayunman, dahil ang masa ng lupa ay malaking, ang pagpabibilis na ginawa sa earth sa pamamagitan ng parehong lakas na ito ay bale-wala.
Equation para sa isang bumabagsak na katawan
Sa ilalim ng normal na lupa-Bound kondisyon, kapag ang mga bagay na ilipat ang utang sa isang pare-pareho ang lakas ng gravitational isang hanay ng mga kinematical at dynamical equation na naglalarawan sa mga nanggagaling trajectories. Halimbawa, ang Newton ng mga batas ng grabitasyon simplifies sa F = mg, kung saan m ang masa ng katawan. Palagay ito ay makatwirang para sa mga bagay na bumabagsak sa lupa sa ibabaw ng relatibong maikling vertical distansya ng aming araw-araw na karanasan, ngunit ay napaka hindi totoo sa mas malaking distansya, tulad ng mga trajectories spacecraft, dahil ang pagpabibilis ng malayo mula sa ibabaw ng Earth ay hindi sa pangkalahatan ay g . Isang karagdagang halimbawa ay ang expression na ginagamit namin para sa pagkalkula ng mga potensyal na enerhiya ng isang katawan ng = mgh. Ang expression na ito ay maaaring gamitin lamang sa mga maliit na distansya mula sa lupa. Katulad nito ang expression para sa maximum na taas na naabot ng isang patayo inaasahang katawan, "h = u ^ 2/2g ang" ay kapaki-pakinabang para sa mga maliliit na taas at maliit na unang velocities lamang. Sa kaso ng malaking paunang velocities ay may namin na gamitin ang prinsipyo ng konserbasyon ng enerhiya upang mahanap ang pinakamataas na taas na naabot.
Gravity at astronomiya
Ang pagtuklas at application ng Newton ng mga batas ng mga account ng gravity sa para sa detalyadong impormasyon na mayroon kami tungkol sa mga planeta sa ating solar system, ang masa ng araw, ang layo sa mga bituin at kahit na ang teorya ng dark matter . Kahit hindi pa namin manlalakbay sa lahat ng mga planeta ni sa sa araw, alam namin ang kanilang mga masa. Ang masa ay nakuha sa pamamagitan ng paglalapat ng mga batas ng grabidad sa mga mga sinusukat katangian ng ang orbit. Sa puwang sa isang bagay na nagpapanatili nito orbit dahil sa puwersa ng grabidad na kumikilos sa dito. Ang planeta orbit bituin, bituin orbit galactic sentro , ang mga kalawakan ng orbit ng isang sentro ng masa sa kumpol, at kumpol ng orbit sa superclusters .
Gravity kumpara grabitasyon
Ito ay mahalaga na tandaan, sa ilang mga contexts, grabitasyon na hindi gravity, per se. Grabitasyon ay isang kababalaghan malayang ng anumang partikular na dahilan. Ilang magteorya na ito ay posible para sa grabitasyon sa umiiral nang walang isang puwersa; ayon sa pangkalahatang kapamanggitan, na talaga ang kaso. Sa karaniwang paggamit ng "gravity" at "grabitasyon" ay alinman ginagamit interchangeably, o pagkakaiba ay minsan ginawa na "gravity" ay partikular ang kaakit-akit na puwersa ng lupa, habang ang "grabitasyon" ay ang pangkalahatang ari-arian ng kapwa-akit sa pagitan ng katawan ng matter. Ang Sa teknikal paggamit, "grabitasyon" ay ang ugali ng mga katawan upang mapabilis ang isa't isa, at ang "gravity" ay ang lakas na ang ilang mga theories gamitin upang ipaliwanag ito pagpabibilis.
Gravity ay sa halip mahina nauunawaan hanggang Isaac Newton formulated kanyang mga batas ng grabitasyon sa ika-17 siglo . Ng teorya ng Newton ay pa rin malawak na ginagamit para sa maraming mga praktikal na layunin, bagaman para sa mas advanced na trabaho ito ay nai-supplanted sa pamamagitan ng Einstein ' pangkalahatang kapamanggitan . Habang ang isang mahusay na pakikitungo ngayon ay kilala tungkol sa mga katangian ng grabidad, ang tunay na dahilan ng grabitasyon ay nananatiling isang bukas na katanungan at Ang gravity nananatiling isang mahalagang paksa ng siyentipikong pananaliksik.
Aplikasyon
Ang isang malawak na bilang ng mga makina contrivances ay depende sa ilang mga paraan sa gravity para sa kanilang operasyon. Halimbawa, ang isang taas pagkakaiba ay maaaring magbigay ng isang kapaki-pakinabang na presyon ng kaugalian sa isang likido, tulad ng sa kaso ng isang ugat kumayat o ng isang tore ng tubig . Ang gravitational potensyal na enerhiya ng tubig ay maaaring gamitin upang makabuo ng hydroelectricity pati na rin sa paghatak ng tramcar up ng isang sandal, gamit ang isang sistema ng mga tangke ng tubig at pulleys; ang Lynton at Lynmouth Cliff tren [1] sa Devon , England employs lamang tulad ng isang sistema . Gayundin, ang isang timbang na nakalawit mula sa isang cable sa loob ng isang kalo ay nagbibigay ng isang patuloy na pag-igting sa cable, kabilang ang mga bahagi sa iba pang bahagi ng ang kalo sa timbang.
Halimbawa ay maraming: Halimbawa ng nilusaw nangunguna , kapag poured sa tuktok ng isang tower shot , ay sumanib sa isang ulan ng spherical nangunguna shot, unang separating sa droplets, bumubuo ang mga tinunaw spheres, at sa wakas nagyeyelo na matatag, sumasailalim sa maraming ng parehong epekto bilang mga meteoritic tektites , na Cool sa spherical, o malapit-pabilog na hugis sa libreng-pagkahulog . Gayundin, ang isang fractionation tower ay maaaring gamitin upang yariin ang ilang mga materyales sa pamamagitan ng separating ang mga bahagi ng materyal na batay sa kanilang mga tiyak na gravity . Timbang-hinimok na clocks ay pinalakas ng gravitational potensyal na enerhiya, at palawit clocks depende sa gravity upang mangasiwa ng oras. Artipisyal na satellite ay isang application ng grabitasyon na na mathematically inilarawan sa Newton ng Principia .
Gravity ay ginagamit sa geopisiko paggalugad upang siyasatin ang mga contrasts sa density sa ang subsurface ng Earth. Mga sensitibong gravimeters gamitin ang isang komplikadong sistema ng tagsibol at mass (sa karamihan ng mga kaso) upang masukat ang lakas ng ang "pababa" na bahagi ng ang gravitational puwersa sa isang punto. Ng pagsukat maraming mga istasyon ng higit sa isang lugar ay nagpapakita ng mga anomalies na sinusukat sa mGal o microGal (1 gal ay 1 cm / s ^ 2. Ang Average gravitational pagpabibilis ay tungkol 981 gal, o 981,000 mGal na.). Pagkatapos pagwawasto para ang obliqueness ng Earth, elevation, lupain, naaanod na ng instrumento, atbp, ang mga anomalies na ito ibinubunyag ng mga lugar ng mas mataas o mas mababang density sa ang crust. Ang paraang ito ay ginagamit nang husto sa mineral at paggalugad ng petrolyo, pati na rin oras-pagkalimot tubig bukal modeling. Ang pinakabagong mga instrumento ay sensitibo sapat upang basahin ang gravitational pull ng operator na nakatayo sa mga iyon.
Alternatibong theories
Makasaysayang alternatibo theories
Kamakailang mga alternatibong theories
mga electrogavitics, magnetogravitics, gravity alon harmonika: electrogravitics: (hal. makita ang mga librong nailathala sa pamamagitan ng integridad pananaliksik instituto [2] ) pangunahing prinsipyo: electron push, protons hilahin - gamit ang prinsipyo, Nikola Tesla hinulaang ng gravitational pankamuhi sa ang 1880s, experimented sa mga ito sa ang mga 1890s, at dinisenyo ang na tabako hugis sasakyang panghimpapawid sa unang bahagi ng ika-20 siglo. Ng Ang Biefeld-Brown epekto (1923) nagpapakita na ito & Thomas Townsend Brown ang mamaya dinisenyo asymetric capacitors suchas ang disc na hugis sasakyang panghimpapawid na may isang negatibong electrical sisingilin (pangangani) plate sa ibaba at ang positibo sisingilin (akit) plate sa itaas. gravity alon harmonika (hal. makita ang libro: Paano Gumawa ng paglipad platito at Iba pang mga Panukala sa teorya Engineering, ang TB Pawlicki): gravity ay isang alon tulad ng anumang iba pang mga - ang lahat ng mga mga planeta natitirang sa maharmonya agwat sa isang nakatayo alon mula sa pinagmulan ng mga alon, ng araw.
Tingnan din
Mga Tala
- Tandaan 1 : ang suliranin 75, teorama 35: p.956 - I.Bernard Cohen at Anne Whitman, tagasalin: Isaac Newton, sa Ang Principia: mathematical Prinsipyo ng Natural na Pilosopiya. Preceded sa pamamagitan ng Isang Gabay sa Newton ng Principia, sa pamamagitan ng I. Bernard Cohen. University of California Pindutin ang 1999 ISBN 0-520-08816-6 ISBN 0-520-08817-4
- Tandaan 3 : Max ipinanganak ( 1924 (Ang 1962 Dover edition, pahina 348 mga listahan ng isang talahanayan na documenting ang sinusunod at kinakalkula ang mga halaga para sa pangunguna ng ang periheliyon ng Mercury, Venus, at Earth)), ang teorya ng kapamanggitan ng Einstein
Mga sanggunian
- ^ Clark, John, OE (2004). Ang Mahalagang Diksyunaryo ng Science. Barnes & Noble Books. ISBN 0-7607-4616-8 .
- Halliday, David, ang Robert Resnick; Kenneth S. Krane (2001) Physics v 1. New York: John Wiley & anak. ISBN 0-471-32057-9 .
- Serway, Raymond A., Jewett, John W. (2004). Physics para sa mga siyentipiko at inhinyero, 6 ed., Brooks / Cole. ISBN 0-534-40842-7 .
- . Ng Tipler, Paul (2004) Physics para sa mga siyentipiko at inhinyero:. Mekanika, Oscillations at mga waves, termodinamika, ika-5 ed, WH Freeman. ISBN 0-7167-0809-4 .
- Jefimenko, Oleg D. , "pananahilan, electromagnetic pagtatalaga sa tungkulin, at-grabitasyon: isang iba't ibang mga diskarte sa teorya ng electromagnetic at gravitational patlang". Star City [West Virginia]: Electret Siyentipiko Co., C1992 ISBN 0-917406-09-5
- Ng Heaviside, Oliver , " Ang isang gravitational at electromagnetic pagkakatulad ". Ang electrician, 1893.
