Kodėl gravitacija viską traukia į centrą?
Trumpas atsakymas: Gravitacija traukia daiktus link centro, nes kiekvienas masės dalelis traukia visus kitus. Apvalaus kūno, tokio kaip Žemė, visų jo dalių bendra trauka nukreipta į masės centrą, todėl daiktai krenta į vidų.
Išsamesnis paaiškinimas
Gravitacija yra jėga, traukianti mases vieną prie kitos. Kiekvienas Žemės gabalėlis traukia jus. Tie daugybė traukos jėgų susikaupia ir nukreipia į Žemės centrą.
Apvalioje planetoje traukos jėgos iš visų krypčių subalansuojamos, išskyrus vidų. Štai kodėl objektai krenta žemyn, link žemės. Toli nuo planetos traukos jėga vis tiek nukreipta į tą patį centrą.
Tai pasakytina ir apie mėnulius, planetas bei žvaigždes. Taigi centras yra ta vieta, kur atrodo, kad visos šios traukos jėgos susitinka ir traukia daiktus į vidų.
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio/dėsnio pavadinimas: Niutono visuotinės gravitacijos dėsnis ir apvalkalo teorema; išsamesnis paaiškinimas remiantis Einšteino bendruoju reliatyvumu.
Niutono dėsnis teigia, kad kiekvienų dviejų masių gravitacinė trauka veikia viena kitą jėga, kuri veikia išilgai linijos, jungiančios jų centrus. Sferiniams arba beveik sferiniams kūnams apvalkalo teorema rodo, kad grynoji viso kūno gravitacinė trauka elgiasi taip, tarsi visa jo masė būtų sutelkta jo centre. Štai kodėl objektai, esantys netoli Žemės, traukiami link Žemės centro.
Einšteinas gravitaciją aprašė kitaip: masė ir energija iškreipia erdvėlaikį, o objektai juda toje išlenktoje erdvėje. Abu aprašymai numato į vidų nukreiptą trauką apvaliems kūnams, tačiau Einšteino aprašymas paaiškina ekstremalesnius atvejus, tokius kaip juodosios skylės.
Kaip mes tai žinome: Žmonės eksperimentuose matavo gravitacines jėgas ir gravitacinę konstantą (pavyzdžiui, Kavendišo eksperimente), o mes tikrinome prognozes stebėdami, kaip planetos ir šviesa juda šalia masės. Planetų orbitų ir šviesos lenkimo stebėjimai atitinka šias teorijas skirtingose ribose .
Kasdieniai pavyzdžiai
- Nuo medžio krintantis obuolys krenta tiesiai į Žemės centrą.
- Vanduo lieka Žemėje, o ne nuplaukia tolyn, nes gravitacija jį traukia į vidų.
- Palydovai skrieja aplink Žemę krisdami link centro, tuo pačiu judėdami į šonus.
- Mėnulis krinta link Žemės, bet vis prasilenkia, todėl sukasi aplink ją.
- Didesnėje planetoje objektai sveria daugiau, nes didesnė masė traukia link jos centro.
Praktinis bandymas
Pavadinimas: Padarykite gravitacinį šulinį
Sauga: Maži rutuliukai kelia pavojų užspringti; darykite tai ant žemo stalo ir, jei nerimaujate, dėvėkite apsauginius akinius.
Priemonės
- tamprus audinys arba plona lakštinė medžiaga
- didelis apvalus sunkus kamuolys (pvz.
- boulingo kamuolys arba medicininis kamuolys)
- keli rutuliukai arba maži kamuoliukai
Žingsniai
- Ištempkite audinį ant lanko arba naudokite tvirtą rėmą, kad jis būtų lygus ir lygus.
- Padėkite sunkų rutuliuką į vidurį; audinys įdubs ir sukurs šulinį.
- Ridenkite rutuliuką prie krašto ir stebėkite, kaip jis lenkiasi link sunkaus rutulio.
- Išbandykite skirtingus greičius ir kampus, kad pamatytumėte, kaip rutuliukas sukasi arba krenta. Ką tai rodo: Masė daro įdubimą (kaip išlenktą erdvę), kuris nukreipia kitus objektus link centro.
Svarbūs žodžiai
- Gravitacija: Jėga, traukianti mases vieną link kitos.
- Masės centras: Taškas, kuriame, galima manyti, sutelkta objekto masė.
- Masė: Materijos kiekis objekte; didesnė masė reiškia didesnę gravitacinę trauką.
- Kiaulės teorema: Rezultatas, rodantis, kad sferinis masės apvalkalas traukia išorinius objektus taip, tarsi jų masė būtų centre.
Trumpi klausimai
Ar gravitacija visada traukia į centrą?
Maždaug apvalius objektus, tokius kaip planetos ir žvaigždės, taip – trauka nukreipta į masės centrą.
Kodėl mes nekrentame per Žemę?
Žemės kietojo ir skystojo sluoksniai stumia atgal su kitomis jėgomis (pvz., elektromagnetinėmis jėgomis), todėl mes stovime ant jos paviršiaus.
Ar gravitacija visur vienoda?
Gravitacija kinta priklausomai nuo masės kiekio ir atstumo iki tos masės; skirtingose vietose ji šiek tiek skiriasi.
Ar gravitacija gali traukti aukštyn?
Gravitacija traukia link kitos masės; „aukštyn“ arba „žemyn“ priklauso nuo to, kur esate, palyginti su ta mase.