Að skilja lögmál alþýðunnar
Þökk sé rannsóknum vísindamanna hefur verið hægt að skilja fyrirbæri náttúrunnar og ná tækniframförum í gegnum árin. Newton, byggt á rannsóknum Galileo á lögmálum sem stjórna hreyfingu skotfæra á jörðinni, og rannsóknum Keplers á hreyfingarlögum reikistjarna í sólkerfinu, dregur þá ályktun að nauðsynlegur kraftur til að halda plánetu á braut fari eftir fjöldanum og aðskilnaðar fjarlægð. Lögmál alheimsþyngdarafls, gefið út árið 1687 af Isaac Newton, gerir okkur kleift að ákvarða kraftinn sem tveir hlutir með massa laðast að, enda mjög gagnlegir við rannsókn á brautum halastjarna, uppgötvun annarra reikistjarna, sjávarföll, hreyfing gervihnatta, meðal annarra fyrirbæra.
Grunnhugtök til að skilja „lögmál alheimsþyngdar“
Við bjóðum þér að sjá greinina Newton-lög-auðskilin
Miðfósturkraftur:
Kraftur sem neyðir farsímann til að beygja braut sína þannig að hann lýsir hringhreyfingu. Miðjuhryggurinn virkar á líkama sem beinist að miðju hringstígsins. Líkaminn upplifir miðhækkun hröðunar þar sem hraðinn, stöðugur stuðull, breytir stefnu þegar hann hreyfist. Sjá mynd 1.
Hægt er að reikna miðhjálparkraftinn með öðru lögmáli Newtons [1], þar sem miðhraðahröðun er hægt að tjá sem fall hornhraða, línulegs hraða eða sem fall af tímabili líkamans í hringhreyfingu. Sjá mynd 2.
[adinserter name = ”Block 1 ″]
Lög Keplers
Stjörnufræðingurinn Johannes Kepler útskýrði för reikistjarna sólkerfisins með þremur lögum: lögmál um brautir, svæði og tímabil. [tvö].
Fyrstu lög Keplers, eða umferðarlög:
Allar reikistjörnur sólkerfisins snúast um sólina á sporöskjulaga braut. Sólin er í einum af tveimur áherslum sporbaugsins. Sjá mynd 3.
Önnur lög Kepler, eða lög um svæði:
Radíusinn sem tengist plánetu við sólina lýsir jöfnum svæðum á jöfnum tímum. (Ímyndaða) línan sem fer frá sólinni til reikistjörnu, sópar jöfnum svæðum á jöfnum tímum; það er, hraði sem svæðið breytist er stöðugur. Sjá mynd 4.
Þriðja lög Kepler, eða lög um tímabil:
Hjá öllum reikistjörnum er sambandið milli teninga geisla brautarinnar og fernings tímabilsins stöðugt. Aðalás sporbaugsins með teningnum og deilt með tímabilinu (tími til að gera algjöra byltingu), er sami fasti fyrir mismunandi reikistjörnur. Hreyfiorka reikistjörnu minnkar sem andhverfa fjarlægð hennar frá sólinni. Sjá mynd 5.
Lögmál alheimsþyngdarafls
Lögin um alþyngdarafl, sem gefin voru út árið 1687 af Isaac Newton, gerir okkur kleift að ákvarða þann kraft sem tveir hlutir með massa dregast að. Newton komst að þeirri niðurstöðu að:
- Líkamar laðast aðeins að því að hafa messu.
- Aðdráttaraflið milli líkama er aðeins áberandi þegar að minnsta kosti einn líkama sem er í samskiptum er gífurlega mikill, eins og reikistjarna.
- Það er víxlverkun í fjarlægð, þess vegna er ekki nauðsynlegt fyrir líkama að hafa samband við aðdráttaraflið til að starfa.
- Þyngdaraflssamspil tveggja líkama birtist alltaf sem par af krafti sem er jafnt í stefnu og styrk, en í gagnstæða átt.
Yfirlýsing um lögmál alþýðunnar
Aðdráttaraflið milli tveggja massa er í réttu hlutfalli við framleiðslu fjöldans og öfugt í hlutfalli við fermetra fjarlægðarinnar sem aðskilur þá. Aðdráttaraflið hefur stefnu sem fellur saman við línuna sem tengist þeim [3]. Sjá mynd 6.
Stöðugleiki meðalhófsins G milli stærðanna er þekktur sem alhliða stöðugleiki þyngdaraflsins. Í alþjóðakerfinu jafngildir það:
Æfing 1. Finndu kraftinn sem líkamar á mynd 7 laðast að í tómarúmi.
Lausn
Á mynd 8 eru tvö lík með massann m1 = 1000 kg og m2 = 80 kg, aðskilin með 2 metra fjarlægð. Með því að beita alhliða þyngdarlögmálinu er hægt að ákvarða aðdráttaraflið á milli þeirra, eins og sýnt er á mynd 8.
Frádráttur lögmáls um alþýðuskap
Frá og með þriðja lögmáli Kepler sem tengir geisla við tímabil reikistjörnu á braut, er miðjuhraðabreyting reikistjörnunnar í öfugu hlutfalli við fermetra geisla brautar hennar. Til að finna miðjuhimnukraftinn sem verkar á jörðina er annað lögmál Newtons [] notað, miðað við miðhimnuflýtingu sem það upplifir, gefið upp sem fall af tímabilinu. Sjá mynd 9.
Gildi alhliða þyngdarafls fasta var ákvörðuð af Henry Cavendish mörgum árum eftir að þyngdarlögmál Newtons var sett á laggirnar. Stöðugleikinn G er talinn „alhliða“ þar sem gildi hans er það sama í hvaða hluta alheimsins sem þekkist og það er óháð því umhverfi sem hlutirnir finnast í.
Dæmi 2. Ákveðið massa jarðarinnar, vitandi að radíus er 6380 km
Lausn
Líkamarnir sem staðsettir eru á yfirborði jarðar laðast að miðju hennar, þessi kraftur er þekktur sem þyngd líkama (kraftur sem Jörðin dregur hann með sér). Á hinn bóginn er hægt að beita öðru lögmáli Newtons sem tjá þyngd líkamans sem fall af þyngdaraflinu, þannig er hægt að fá massa jarðarinnar, þekktur radíus hans. Sjá mynd 11.
Beiting laga um alþyngdarafl
Lögmál alþyngdarafls er gagnlegt til að útskýra braut halastjarna, uppgötvun annarra reikistjarna, sjávarföll, hreyfingu gervihnatta, meðal annarra fyrirbæra.
Lögmál Newtons eru uppfyllt nákvæmlega, þegar þess er gætt að einhver stjarna er ekki í samræmi við það, er það vegna þess að önnur stjarna sem ekki er sýnileg truflar hreyfinguna og því hefur uppgötvast tilvist reikistjarna vegna truflunarinnar sem þeir framleiða á brautum þekktra reikistjarna.
Gervitungl:
Gervihnöttur er hlutur sem er á braut um annan hlut af stærri stærð og meiri þyngdarsviði, til dæmis hefur þú tunglið, náttúrulega gervitungl jarðarinnar. Gervihnött upplifir miðhækkunarhröðun vegna þess að það verður fyrir aðdráttarafli á þyngdarsviðinu.
Æfing 3. Finndu hraðann á gervihnetti sem er á braut um jörðina 6870 km frá miðju jarðar. Sjá mynd 12
Lausn
Gervihnöttum er haldið á braut um jörðina vegna þess aðdráttarafls sem jörðin beitir henni. Með því að nota alþýðulögmálið og annað lögmál Newtons er hægt að ákvarða hraðann á gervihnöttinum. Sjá mynd 13.
Ályktanir
Sérhver efnisagnir dregur að sér allar aðrar efnisagnir með krafti sem er í réttu hlutfalli við framleiðslu massa beggja og í öfugu hlutfalli við fermetra fjarlægðarinnar sem aðskilur þá.
Þyngdaraflssamspil tveggja líkama birtist alltaf sem par af krafti sem er jafnt í stefnu og styrk, en í gagnstæða átt.
Lögmál Newtons um alþyngdarkraft .