Astronomiya

Bir planetin və ya digər cismin 'səthi sürətlənməsi' nədir? Onun 'g' (cazibə) əksinə?

Bir planetin və ya digər cismin 'səthi sürətlənməsi' nədir? Onun 'g' (cazibə) əksinə?

NASA-dakı Mars Fakt Cədvəlində (NSSDC və ya NSSDCA bölmələri, nə deməkdirsə) 'səth cazibəsi' üçün 'səthi cazibə' üçün birdən aşağıda bir dəyər verilmişdir. Müqayisə üçün də Yer üçün dəyərlərə sahibdirlər. Səthi sürətləndirmə üçün dəyərlər cazibə qüvvəsi ilə çox oxşardır, biraz daha kiçikdir ...


NASA-nın veb səhifələrinin texniki məzmunu illər keçdikcə təəssüf ki azaldı. Planetin məlumat vərəqələri bu azalmanın nümunəsidir. Bu səhifənin 8 dekabr 2002-ci il tarixli versiyasında "səth cazibəsi" başlıqlı iki əvəzinə yalnız bir dəyər verilir. Dəyərlər 3.69 m / s-dir2 Mars üçün və 9.78 m / s2 Yer üçün.

Yerin (və ya Marsın) səthindəki cazibə sürətlənməsi sabit deyil. Genişlik və hündürlüklə dəyişir. 9.78 m / s dəyəri2 çünki Dünya, Yerin ekvatorundakı dəniz səviyyəsində, mərkəzdənqaçma sürətlənmə də daxil olmaqla, cazibə sürətlənməsini təmsil edir. Yerin Şimal qütbündə cazibə sürətlənməsi bundan bir qədər böyükdür, təxminən 9.834 m / s2. Yerin qütblərində mərkəzdənqaçma bir sürətlənmə yoxdur və Yerin qütbləri, Yerin fırlanması sayəsində ekvatora nisbətən Yerin mərkəzinə bir qədər yaxındır. Eyni anlayışlar Marsa aiddir.

9.80 m / s dəyəri2 istinad səhifəsinə bir az sonra əlavə edildiyi mübahisəsiz səhvdir; 9.81 m / s olmalıdır2 (və ya daha yaxşı, 9.80665 m / s)2) 9.80 m / s-dən çox2. Vikipediya ilə bağlı başqa yerdə dediyim kimi, "bu sizin üçün Vikipedi." Təəssüf ki, eyni şey NADA-nın veb səhifələrinə də aiddir.


Məlumat vərəqlərindəki miqdar burada izah olunur. Səth sürətlənməsi səthi cazibə qüvvəsindən bir qədər aşağıdır, çünki birincisi cazibə qüvvəsini biraz əvəzləyən fırlanma təsirlərini də əhatə edir.


Jupiterin Günəş Sistemindəki Digər Cisimlərlə Müqaisəli Cazibəsi

Yerin cazibə qüvvəsi, digər səma cisimlərinin cazibəsini hesablamaq üçün elmdə istifadə olunan standartdır. Planetimizin cazibə qüvvəsi saniyədə 9.807 metrə bərabərdir (kvadrat başına saniyədə 32.18 fut). Bunun adi insan ifadəsi mənası budur ki, bir şey yerin üstündə tutulub sonra düşsə, düşən hər saniyə üçün 9.8 metr sürətlə səthə doğru düşəcəkdir.

Bu məlumatı bilmək, Yupiterin cəmi 24.79 m / s² (81.33 ft / s²) olan cazibəsini daha yaxşı başa düşmək imkanı verir. Ancaq Yupiter haqqında xatırlamaq vacib olan bir qaz nəhəngi olaraq həqiqi bir səthə sahib olmamasıdır. Planetin 'səthində' dayanmağın nüvəsinə çatana qədər bircə batmasına gətirib çıxaracağı düşünülür. Buna görə Yupiter və digər qaz nəhənglərinin səthi cazibə qüvvələri bulud zirvələrində cazibə qüvvəsi ilə təyin olunur.

Müqayisə üçün deyək ki, digər qaz nəhəngləri Yupiterin cazibə qüvvəsinə uyğundur. Neptun 11.15 m / s² (36.58 ft / s²) ilə ikinci yerdədir, ardından Saturn 10.44 m / s² (34.25 ft / s²) və Uran 8.69 m / s² (29.4 ft / s²) ilə gəlir. Qaya planetləri, 9.807 m / s², Venera 8.87 m / s² (29.1 fut / s²), Mars 3.711 m / s² (12.8 ft / s²) və Merkürə, 3.7 m / s² (12.4 ft) olan Yer kürəsi ilə heç bir uyğunlaşmır. / s²). Bununla birlikdə, Yupiterin cazibə gücü 274 m / s² (898.95 ft / s²) olan Günəşə qarşı şansı yoxdur.


Yer üzünə bənzər bir çox ekzoplanetdə səthi cazibə, araşdırma tapır

Ulduz Döyüşlər personajları yaşadıqları dünyadan asılı olmayaraq təbii olaraq gəzə bilərmi? Elmi fantastika filmlərindəki aktyorlar ümumiyyətlə uzaq planetlərin səthindən çətinlik çəkmədən, yəni yer üzündə olduğu kimi, böyük sıçrayışlar və boş hərəkətlər olmadan gəzirlər. Bütün ekzotik planetlərin quru cazibəsinə bənzər bir səth cazibəsi olsaydı, bu inandırıcı olardı: g = 9,8 m / s 2.

Bir cismin bir planet səthində yaşadığı sürətlənmə, səthdəki cazibə, Nyutonun sadə bir düsturuna görə M kütləsinə və R radiusuna bağlıdır: a = GM / R 2, burada G ümumdünya cazibə sabitini ifadə edir. Bu səbəblə kütlələri və ölçüləri Dünyadan fərqli olan planetlərin səthlərində çox fərqli cazibə dəyərləri göstərəcəyini gözləyirik.

Əslində, bu, məsələn, səthi cazibə qüvvəsi g / 6 olan ayımızda baş verir və bu sənədli filmlərdə gördüyümüz astronavtların Ayda yeriməsinin xüsusi yolunu izah edir. Film ssenariləri fizika qanunlarına sadiqdirsə, Tatooine və ya Star Wars of Alderaan kimi bir çox qondarma planetlərdə oxşar təsirləri görməməliyikmi?

Təəccüblüdür ki, belə görünmür. Bu yaxınlarda nəşr olunan bir araşdırma Astrobiologiya Jurnalı kütlə və ölçüdə görünən fərqliliklərə baxmayaraq, bu günə qədər kəşf edilmiş çox sayda xarici planetin yer üzünə nisbətən çox oxşar bir səth cazibəsinə sahib olduğunu tapdı.

Məqalə "Ekzoplanetlərdə gəzinti: Ulduz müharibələr haqlıdırmı?" və Validia Universidad'daki Observatorio Astron & oacutemico'dan və Bartol Luque'den, Universidad Polit & eacutecnica de Madrid'ten Fernando J. Ballesteros'un müəllifləri, planet meydana gəlməsi modellərinin izah etmədiyi bu maraqlı cazibə xüsusiyyətini ortaya qoyur.

Bu işi həyata keçirmək üçün tədqiqatçılar exoplanets.org verilənlər bazasından istifadə etdilər və kütləsi və radiusu artıq bilinən ekzoplanetlərin səth cazibəsini qiymətləndirdilər (aşkar edilmiş 3500 ekzoplanetdən təxminən 1200 ekzoplanet). Planetlərin kütlələri (Yerin kütlə vahidləri) səth cazibələrinə baxaraq (quru cazibə vahidlərində) ikiqat log-log planında təmsil olunsaydı, üç ölçülü bölgəni açıq şəkildə fərqləndirirdik.

Birincisi, Günəş sistemindəki kiçik cisimlərin və Veneradan kiçik qayalı planetlərin səth cazibəsi kütlənin kvadrat kökü ilə böyüyür. İkincisi, qazlı nəhəng ekzoplanetlərdə səth cazibə kütləsi ilə xətti olaraq böyüyür. Və təəccüblüdür ki, keçid zonasında (1 ilə 100 quru kütləsi arasında) təxminən Yer kürəsinə bənzər sabit bir səth cazibə göstəricisi olan bir növ plato tapırıq.

Ballesteros və Luque tərəfindən ortaya çıxarılan nəticələr öz planet sistemimizdə təsdiqlənir: Uran, Neptun və Saturn sırasıyla Yerdən 14, 17 və 95 qat daha böyük olsalar da, səth cazibələri 0,9 q ilə 1,1 q arasında dəyişir. Müəlliflərin fikrincə, mövcud planet formalaşma modelləri bu sabit qanunu əvvəlcədən bilmir, ancaq tamamilə qayalı planetlərdən qaz nəhənglərinə keçərkən göstəricisi rəvan dəyişən güc qanunlarını proqnozlaşdırırlar.


Ethan-a soruşun: Kosmosda sürətlənməyi necə hiss edirik?

Komanda / Xidmət Modulundan Apollo 9 pilotu David Scott, Ay modulunu içində çəkir. [+] eniş konfiqurasiyası. İstər Yerin, istər Ayın, istərsə də kosmosun dərinliklərində, hər cisim hələ də cazibə qüvvəsini və sürətlənməsini yaşayır. Ancaq hiss etdikləriniz tamamilə fərqli bir hekayədir.

Çoxumuzun kosmosa getmək fürsəti heç vaxt olmadığı halda, hamımızın bu barədə xəyal qurmağın və bunun necə olacağını düşünmə şansımız var. Çox müxtəlif elmi fantastik şoularda sürətlənmənin Kainatda gəzən hər kəsi və hər şeyi necə təsir etdiyinə dair bir sıra fərqli təsvirləri tapa bilərsiniz. Ancaq həqiqətən belə bir uzay gəmisində olsaydınız və fizika qanunları ilə tanış olduğumuz kimi məhdudlaşsanız, əslində nə yaşayacaqsınız? Twitter istifadəçisi Love The Cat bunu bilmək istədiyi şeydir:

Əgər kifayət qədər cazibə qüvvəsi olan bir obyektə yaxın deyilsinizsə, kosmosda sürətlənmə hiss edirsiniz? Bu, televiziya hərəkəti göstərmək üçün bir yoldur, amma hiss edirəm ki, cazibə qüvvəsi olmadan bu dəqiq olmayacaq. Əgər cazibə qüvvəsini saxta etsək, bu da sürətlənməzmi?

Əksinə, nə hiss edirsinizsə və əslində sizə nə gəlirsə, o qədər də sıraya girmir.

Bir dəfə cism cazibə qüvvəsinin təsiri altında kosmosda gəzir, başqa qüvvələr olmadan. [+] (itələmə, fırlanma və s. kimi), gəmidə olan hər kəs çəkisizlik hissini yaşayır. Cazibə qüvvəsi həqiqətən orada olmasına, gəmini və içindəki hər şeyi sürətləndirməsinə baxmayaraq, bu hissedilən bir sensasiya deyil.

NASA / Marshall Kosmik Uçuş Mərkəzi

Kainatın harasında olmağınızdan asılı olmayaraq cazibə qüvvəsi həmişə mövcuddur. Budur, Yer səthində, ümumi təcrübəmizin dediyi kimi, planetimizin cazibə sahəsi və ondan yaranan qüvvənin hakim olduğunu düşünmək istərdik. Həqiqətən, Yer səthindəki hər bir cisim 9.8 m / s²lik bir sürətlənmə yaşayır, ümumiyyətlə aşağı kimi təyin etdiyiniz istiqamətdə: Yerin mərkəzinə doğru.

Ancaq kresloda oturub bu sözləri oxuduğun zaman, yaşadığın hiss etdiyin sürətlənmə deyil. Yəqin ki, cazibə qüvvəsi bədəninizə təsir göstərən həqiqi bir qüvvə olsa da, sürətlənməməyinizi hiss edir. Səbəb eyni zamanda sadə və dərindir. Cazibə qüvvəsini ləğv edən və Yerin mərkəzinə doğru sürətlənməyinizə mane olan bərabər və əks bir qüvvə var: kreslonun bədəninizə itələməsi.

Kresloda oturduğunuzda hiss etdiyiniz güc iki qüvvənin birləşməsidir: güc. [+] cazibə qüvvəsi və ağırlıq qüvvəsinə qarşı duraraq kürəyinizin yuxarıya doğru itələməsi “normal qüvvəsi”. Sənə qarşı itələyəcək bir kreslo, döşəmə və Dünya olmasaydı, yalnız cazibə qüvvəsi sənə mükəmməl bir çəkisizliklə eyni hissi verərdi.

Kreslonuz olmasaydı, yer cazibə qüvvəsinə qarşı çıxaraq əvəzinə üstünə basacaqdı. İçində olduğunuz bina olmasaydı, Yerin səthi sizin yerinə geri çəkiləcəkdi. Yalnız bütün mümkün baryeri - Yerin cazibə qüvvəsi sizi özünə çəksə geri çəkəcək hər bir cismi götürsəniz - sürətlənməyinizi əslində hiss edərdiniz.

Bunun əvəzinə hiss etdiyiniz şey bu iki qüvvənin birləşməsidir: cazibə qüvvəsi və ümumiyyətlə “normal qüvvə” dediyimiz şey, çünki sizi normal (dik) səthinə itələyir. Bir meyl edirsinizsə, sizi yerində saxlamaq üçün sürtünmə gücünü də yaşayırsınız, buna görə də səthiniz ayaqqabılarınız üçün çox sürüşkəndirsə, bunun əvəzinə bu meyldən aşağı sürüşməyə başlayacaqsınız. Cazibə qüvvəsi sizi daim Yerin mərkəzinə doğru sürətləndirərdi, ancaq digər qüvvələr bu cazibə qüvvəsinə qismən və ya tamamilə qarşı çıxa bilər.

Cazibə qüvvəsi (qırmızı) və normal qüvvə (mavi), bunlar bərabər və əks qüvvələrdir. [+] Yer səthindəki istənilən kütləyə təsir göstərir. Kütləyə qarşı itələyən səth götürülərsə, sensasiya sürətlənmə deyil, əksinə çəkisizlik hiss olunur.

Ancaq bir şərtə cavab versəniz, əks təsir göstərən qüvvələrin hamısı uzaqlaşır. Sərbəst şəkildə düşən bir cisim, bütün Kainatdakı hər şey kimi, hələ də cazibə qüvvəsini yaşayır. Ancaq sizə qarşı itələmək və cazibə qüvvəsinə müqavimət göstərmək üçün bir obyekt olmadan, artıq normal bir gücünüz yoxdur.

Sərbəst düşmə hissi, ümumiyyətlə "çəkisizlik" hissi kimi tanınır. Bunu aşağıdakı vaxtlarda hiss edirsən:

  • yenidən aşağı enməyə başlamazdan bir dəqiqə əvvəl bir təpəyə sürətlə sürürsən,
  • anında "düşmə" roller sahil gəmisində olduğunuzda baş verir,
  • ilk saniyə havaya atıldığınızda və ya təyyarədən atladığınızda, hava müqaviməti vacib olmazdan əvvəl,
  • ya da - xoşbəxt bir neçə nəfərimiz üçün - sıfır cazibə uçuşu həyata keçirəndə təyyarənin mühərriklərini söndürdüyü an.

Stephen Hawking, 2007-ci ildə, hissini yaşamaq üçün sıfır cazibə uçuşu etdi. [+] çəkisizlik. Hawking'in dediyi kimi, 'insanlar mənəvi cəhətdən əlil olmadıqları müddətcə fiziki qüsurlarla məhdudlaşdırılmamalıdır.' Təyyarənin sərbəst yıxıldığı anlarda, gəmidəki hər kəs çəkisizlik hissini yaşayır.

Jim Campbell / Aero-News Network

İnanın, inanmayın, çəkisizliyin sizi sürətləndirən tək qüvvə olduğunda hiss etdiyiniz o çəkisiz hiss. İnanmaq çətindir, çünki bu çox zidddir, amma hazırda yaşadıqlarınız tarazlıq vəziyyətidir. Sizi sürətləndirən bir cazibə qüvvəsi var, ancaq bərabər və əks bir qüvvə sizi geri itələyir. Bu, Yer səthində 35.000 fut təyyarədə uçarkən (səviyyə) olduğu qədər də doğrudur: altındakı cisim səni yerin cazibə qüvvəsinə bərabər və əks qüvvə ilə itələyir. .

Məsələn, Beynəlxalq Kosmik Stansiyadakı astronavtlar Yer səthindən 400 kilometrdən (250 mil) bir qədər yüksəkdədirlər. Yüksəkliklərində, Yerin cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənmə Yer səthindəki ilə müqayisədə daha kiçikdir: 9.8 m / s² əvəzinə 8.7 m / s², yalnız% 12 azalma.

Xarici məkanda, Kainatdakı bütün kütlələr normal dərəcədə cazibə göstərsə də, yoxdur. [+] Yerdəki kimi 'yuxarı' və ya 'aşağı', çünki kosmik gəmi və göyərtədəki hər kəs eyni dərəcədə cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənir. Bu, Yerdən gələn cazibə qüvvəsinin qalmasına baxmayaraq Beynəlxalq Kosmik Stansiyada da tətbiq olunur

Yer səthindəki dəyəri% 88.

NASA / ESA / ISS Ekspedisiya 37

Ancaq oradakı hər bir astronavt hər zaman eyni hissi yaşayır: tamamilə çəkisizlik hissi. Yenə də burada işdə sərbəst düşmənin eyni nəticəsidir. Beynəlxalq Kosmik Stansiyadakı astronavtlar Yerin mərkəzinə doğru 8.7 m / s²-də sürətlənirlər, lakin kosmik stansiyanın özü də eyni 8.7 m / s² dəyərində sürətlənir və buna görə nisbi bir sürətlənmə və heç bir qüvvə yoxdur. təcrübə.

Eyni prinsip həddindən artıq tərəzidə də işləyir. Aya səyahət edən astronavtlar Yerdən və Aya doğru gedərkən heç bir zaman xüsusi bir şey hiss etmirdilər. Ayın ətrafında dövr etdikləri zaman heç vaxt çəkisizlikdən başqa bir şey hiss etmirdilər. Yalnız səyahət etdikləri iki epizodda - kosmik gəmiləri sürətləndirmək üçün itələyicilərini istifadə etdikdə və həqiqətən Ayın səthində olduqlarında - sürətlənmə ilə əlaqələndirdiyimiz fiziki hissi yaşadılar.

Apollon 11, 1969-cu ildə ilk dəfə insanları Ay səthinə çıxardı. Burada Buzz göstərilir. [+] Aldrin, Apollon 11-in bir hissəsi olaraq Solar Wind təcrübəsini qurur, Neil Armstrong fotoşəkili çəkir. Ayın cazibə qüvvəsi astronavtları aşağıya doğru sürətləndirərkən və Ayın səthi yuxarıya doğru irəlilədikdə, astronavtlar Yerin çəkisi ilə Ayda olarkən təxminən 1/6 hissəsini hiss edirlər, lakin ətrafdakı orbitdə olduqları zaman deyil Ay.

Ona görə ki, sürətlənmə hissinin cazibə qüvvəsi ilə heç bir əlaqəsi yoxdur. Bu, yalnız normal gücün böyüklüyü ilə əlaqəlidir: sizə fiziki bir güc tətbiq edən bir cisim. Budur, Yer üzündə bunu edə biləcəyiniz ən yaxşı sınaqlardan biri də özünüzlə bir liftə bir tərəzi gətirməkdir. Tərəzidə dayanıb yuxarı qalxsanız, bunların fərqinə varacaqsınız:

  • tərəzidəki çəkiniz əvvəl normal güc (yerdən) artdıqca yuxarı sürətlənən kimi artmağa başlayır,
  • onda xalis sürətlənməyiniz sıfıra döndüyündən və sabit bir sürətlə hərəkət etdiyiniz üçün çəkiniz normala dönəcəkdir,
  • və sonra ağırlığınız sürət azaldıqca lift yavaşladığında normal gücünüzü (yerdən) azaldıqca azalır.

Eyni sürətlənmə hissi sürətlənən və ya sürətini itirən bir avtomobildə olduğunuzda, kimsə sizi birdən itələdikdə və ya raket gəmisində olduğunuz zaman meydana gəlir.

1992-ci ildə Kolumbiya kosmik gəmisinin bu buraxılışı sürətlənmənin yalnız ani olmadığını göstərir. bir raket üçün [+], lakin uzun bir müddət ərzində bir neçə dəqiqə ərzində meydana gəlir. Bu raketin göyərtəsindəki birinin hiss edəcəyi sürət aşağıya doğru: raketin sürətlənməsinin əks istiqamətindədir.

Elmi fantastika aləminə gəldikdə, bu səbəbdən bu qədər ulduz gəmisi bir süjet quruluşu olaraq bir növ "süni cazibə" səsləndirir. Onsuz bu sürətlənmə hissini yalnız cazibə qüvvəsinin təsiri altında yaşamazsınız, hətta bir aya, planetə, ulduza və ya qalaktikaya doğru düşsəniz də, yalnız o çəkisiz hissi yaşayacaqsınız, çünki bədəniniz gəmiyə nisbətən hər hansı bir sürətlənmə yaşanmazdı.

Ya gəminizin Yerin cazibə qüvvəsi sayəsində hiss etdiyiniz eyni sürətlənmə ilə daim sürətlənməsini təmin etmək üçün bir yolunuz olmalıdır, 9.8 m / s² və sonra gəminin sürətləndirdiyi istiqamət sizin "yuxarı" istiqamətinizi hiss edəcək, "aşağı" nın Yerin mərkəzinə tərəf yönəlməsinə bənzəyir və ya böyük bir fırlanan gəmiyə sahib olmalısan ki, aşağı istiqamət kimi "xarici" təcrübəni yaşayasan, bir fikir filmdə böyük təsir bağışladı. 2001: A Space Odyssey.

Böyük, dairəvi bir uzay gəmisi fikri 2001 filmində mərkəzi yer tutdu: A Space Odyssey. [+] süni cazibə yaratmaq üçün realist vasitələr. Uzay gəmisinin xarici radiusuna əsaslanan müəyyən bir sürətdə fırlanaraq, "aşağı" kimi qəbul etdiyimizə uyğun "xarici" istiqamətdə süni cazibə hissi yarana bilər. (Getty Images vasitəsilə Sunset Bulvarı / Corbis)

Eynşteyn məhz bu kimi tapmacalar və fenomenlər haqqında düşünərək Ümumi Nisbilik üçün əsas ideyanı - ekvivalentlik prinsipini vurdu. Sadə dillə desək, ekvivalentlik prinsipi deyir ki, qapalı, pəncərəsiz bir otaqda olsanız - məsələn, bir lift kimi - sizi aşağı çəkən cazibə qüvvəsi (və ya sürətlənmə) ilə dəyişikliyə görə bir sürət arasında fərq edə bilməzsiniz. sizi "aşağı" çəkən hərəkətiniz.

Sahib olduğunuz yeganə göstərici odur ki, cisimlər otağınızın içərisində vahid bir istiqamətdə sürətlənmiş kimi görünür. Edə biləcəyiniz yeganə gerçək test, fərqli nöqtələrə fərqli cisimlər atmaq və bir nöqtəyə (cazibə qüvvəsi verəcək) doğru sürətlənib istəmədiklərini ölçmək üçün kifayət qədər dəqiq bir şəkildə ölçmək olacaqdır. fırlanma nümunəsi) və ya paralel xətlərdə (xətti sürətlənmə olacaq).

Sürətləndirilmiş bir roketdə (solda) və Yerdə yerə düşən bir topun eyni davranışı. [+] (sağda) Einşteynin bərabərlik prinsipinin nümayişidir. Sürətlənməni tək bir nöqtədə ölçmək, cazibə sürətlənməsi ilə digər sürətlənmə formaları arasında heç bir fərq göstərməsə də, ətrafdakı fəzanın qeyri-bərabər cazibə qradiyenti səbəbindən bu yol boyunca birdən çox nöqtənin ölçülməsi bir fərq göstərəcəkdir. Cazibə qüvvəsinin hər hansı bir sürətlənmədən fərqlənmədən davrandığını qeyd etmək, Einşteynin cazibə qüvvəsini Xüsusi Nisbiliklə birləşdirməsinə səbəb olan epifaniya idi.

Wikimedia Commons istifadəçisi Markus Poessel, Pbroks13 tərəfindən düzəldilmişdir

Reallıq budur ki, öz bədəninizdə hiss etdiyiniz tək hisslər sizə toxunan cisimlər nəticəsində yaranan qüvvələrdir. Əgər möhürlənmiş bir otaqda olsaydınız və otaqdan kənar bir şey həm sizinlə həm otağın birlikdə hərəkət etməsinə səbəb olsaydı - istər o qüvvə cazibə qüvvəsi, elektromaqnit və ya başqa bir təbiət olsun - tərəflər olduğu müddətdə bunu hiss edə bilməzdiniz. otağın sənə qarşı bir şəkildə itələməməsi.

Cazibə qüvvəsi üçün, heç bir şey başqa bir şeyə qarşı itələməzsə, heç bir şey hiss etməyəcək və güc və ya sürətlənmə hissini tapmazsa, sizinlə gəminin və hər şeyin tam eyni sürətlə sürətlənməsinə səbəb olur. Cazibə qüvvəsi sizi eyni dərəcədə sürətləndirsə də, sərbəst düşmə, çəkisiz olma ilə eyni sürətlənməni təmin edir. Bu, cazibə qüvvəsinin, hətta 330 yaşında Newton versiyasının bizi heyrətləndirməyə davam etməsinin yollarından biridir.


Cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənmə necə hesablanır?

Cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənmənin hesablanması əslində olduqca asandır. Etməli olduğunuz tək bir cismin bir orta məktəb səviyyəsində FBD çəkmək və bəzi dəyərləri bərabərləşdirməkdir və səthdə və ya onu saxlamaq istədiyiniz yerdə saxlanan hər hansı bir cisimin cazibəsi sayəsində sürətlənmə əldə edəcəksiniz.
Bu cavabda yerin səthindəki cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənmənin necə hesablana biləcəyimizi izah etməklə qısaltacağam (mən sadəcə dünyanı düşünürəm, çünki planetdən bəhs etməmisiniz və hər kəs yalnız yerlə maraqlanır)
Beləliklə, biz gedirik:

Yerin səthdə saxladığı hər hansı bir cismə güc bərabərdir #F = GMm / R ^ 2 #
burada G Universal cazibə sabitidir

Keçmiş fizika təcrübələrimizdən də bilirik ki, Newton bizə bir cismin yaşadığı hər hansı bir qüvvənin yazılacağını söylədi F = ma burada 'm' bədənin özünün kütləsidir və 'a' bu qüvvə sayəsində yaşadığı sürətlənmədir.

Beləliklə, indi hər iki qüvvəni bərabərləşdiririk, çünki onlar iki fərqli riyazi şəkildə yazılmış eyni şeylərdir.

G = 6.67408 × 10-11 m3 kq-1 s-2-ni bilirik
M = 5.972 × 10 ^ 24 kq
R = 6,371 km
Bütün dəyərləri uyğun yerlərə qoyaraq (MATHSSS.) Bərabərləşdirərək 'a' dəyərini alırıq.
'a' təqribən çıxır. 9.8 # ms ^ -1 #
'a' yerin çəkdiyi cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənməmizdir.


Yerin 1/50 ağırlığı ilə planetin ölçüsü

Əsasən onu səthdə saxlamaq üçün kifayət qədər cazibə qüvvəsi olan bir asteroidə enəcək gələcək bir astronavtın görünüşünə görə kiçik bir cismdə olduğunu söyləyə biləcəyini düşünürdüm.

@ryan, bu doğru görünmür, çünki ay yerin 1/4 diametrindədir və cazibə qüvvəsinin 1/6 hissəsidir.

@drakkith, pisim. Nə qədər çəkəcəyini nəzərdə tuturdum.

Mükəmməl bir kürədəki üfüqə qədər olan məsafə

burada R kürənin radiusu və h səthdən hündürlükdür. Bu, 1 km-dən bir qədər az olacaq.

Ümumdünya cazibə qanunu:
[tex] F_g = frac[/ tex]
Harada [tex] G = 6.674 * 10 ^ <-11> frac[/ tex]

Yerin orta kütlə sıxlığı 5.515 q / sm ^ 3 (Vikipediyaya görə),
belə ki sürətləndirmə Yerin sıxlığı və radiusu r olan bir planetə əsaslanan cazibə qüvvəsinə görə [tex] a = frac < frac <4> <3> * pi * r ^ 3 * 5.515 * 10 ^ 6 * 6.674 * 10 ^ <- 11 >>[/ tex]

Yerdəki cazibə gücünü 9.807 m / s-dən istifadə edərək, tənliyi yazırıq
[tex] 9.807 / 50 = 1.5418 * 10 ^ <-6> * r [/ tex]

127 kilometr radius tapmaq üçün bu asanlıqla həll edilə bilər.

sabit bir sıxlıq üçün
m = r ^ 3

Yeri gəlmişkən, bir cismin kütləsinin və / və ya radiusunun bir cazibə qüvvəsi ilə bir kürəyə sıxılma hüdudu nədir? (Əvvəllər bilirdim, amma unutmuşdum.)

ceres ən kiçikdir

Yeri gəlmişkən, bir cismin kütləsinin və / və ya radiusunun bir cazibə qüvvəsi ilə bir kürəyə sıxılma hüdudu nədir? (Əvvəllər bilirdim, amma unutmuşdum.)

ceres ən kiçikdir

Təxminən 1000 km məsafədə hansı sıxlıq verilmişdir?

Bir planetin və ya bir ayın cazibə qüvvəsi onun diametrindən və sıxlığından asılıdır!

Bu mövzuda son iki yazıma baxın.

Bu, həqiqətən Yerin sıxlığını bilmədən və ya dəyəri bağlamadan həll edilə bilər G. Yalnız Yerin radiusunu bilməliyik.

Kütlə kürəsi üçün səthi sürətləndirmə M və radius r edir
[tex] a = frac[/ tex]
Bəri M = ρVV = 4 π r 3/3 var
[tex] a = frac <4 pi G rho r ^ 3> <3 r ^ 2> = frac <4 pi G rho> <3> r [/ tex]
Başqa sözlə, ar sabit bir sıxlıq üçün mütənasibdir ρ. Yer səthində yaşanan gücün və ya sürətlənmənin 1/50 hissəsini əldə etmək üçün radius Yerin səthinin 1/50 hissəsinə bərabər olmalıdır:
[tex] r = frac <6378 text > <50> = 128 text [/ tex]

Bu, tmiddletin əvvəllər yazdığı hesablama ilə və başqalarının bir nəticə çıxarmadan söylədikləri ilə uyğun gəlir.


Bu suallara cavab verin:

  1. Cazibə və cazibə terminlərini müəyyənləşdirin.
    Cavab: The ağırlıq ən azı birinin cənnət cismi olması lazım olduğu iki cisim arasındakı cazibə qüvvəsidir. Halbuki Qravitasiya kütlələrinə görə kainatın istənilən iki cismi arasındakı cazibə qüvvəsidir.
  2. State Newton & Universal cazibə qanunu.
    Cavablar: Newton & # 8217s Universal cazibə qanunu, hər iki cisim arasındakı cazibə qüvvəsinin kütlələrinin məhsulu ilə düz mütənasib və mərkəzləri arasındakı məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasib olduğunu bildirir.
  3. Cazibə qüvvəsinin cismlərin kütlələri ilə əlaqəsini və onların məsafəsini yazın?
    Cavab: Cazibə qüvvəsinin cisim kütlələri ilə məsafəsi F = GM-dir1M2/ d 2.
  4. Cazibə sabiti nədir? Dəyərini yazın.
    Cavab: Cazibə sabitliyi vahid məsafədən ayrılmış vahid kütlələrin hər biri iki cisim arasındakı cazibə qüvvəsidir.
    Dəyəri 6.61 × 10 -11 N m 2 kq -2.
  5. Aydakı cazibə qüvvəsi sayəsində sürət 1,67 m / s²-dir, bu nə deməkdir?
    Cavab: Aydakı cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənmə 1.67 m / s²-dir, yəni Ayın kütləsi 7.2 × 10²²kq, radiusu isə 1.7 × 10 6 m-dir.
  6. Cazibə qüvvəsini təsir edən iki faktoru göstərin.
    Cavab: Cazibə qüvvəsini təsir edən iki amil bunlardır:
    a) Kütlə və məsafə.
    b) İki obyekt arasındakı məsafə və s.
  7. Yerin ekvatorial bölgəsindəki cazibə qüvvəsi səbəbindən sürətlənmənin dəyəri nədir?
    Cavab: Yerin ekvatorial bölgəsindəki cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənmə dəyəri 9.78m / s²-dir.
  8. & # 8216g & # 8217 yerdən yerə necə dəyişir?
    Cavab: & # 8216g & # 8217, yerdəki qütbdəki dəyəri daha çox olduğu üçün ekvatorda daha az olduğu üçün yerdən yerə dəyişir.
  9. Cazibə qüvvəsini təsir edən amil nədir?
    Cavablar: Cazibə qüvvəsini təsir edən amillər bunlardır:
    a) Çayda su axır.
    b) Düşən bir cismə sürətlənməyə səbəb olur və s.
  10. Dünyada & # 8216g & # 8217 dəyərinin sıfır olduğu bir yer varmı?
    Cavablar: & # 8216g & # 8217 dəyərinin sıfır olduğu yerin mərkəzi.
  11. Cisimlər arasındakı məsafə yarıya endirilərsə, cazibə qüvvəsində dəyişiklik necə olacaq?
    Cavab: Kütlə eyni olaraq qalır, ancaq cisimlər arasındakı məsafə yarıya endirildiyi təqdirdə cazibə qüvvəsi olduqda məsafə dəyişir.
  12. Bir sikkə ilə lələk hansı vəziyyətdə bir yerə yıxılır? Lələk və sikkənin o anda sürətlənməsi nədir?
    Cavab: Bir cəsədin düşməsinə müqavimət göstərən bir hava yoxdursa, sikkə və lələk birlikdə düşür.
    Lələyin sürətlənməsi anında 0m / s-dir.
  13. Cazibə qüvvəsini təyin edin? və cazibə sahəsi intensivliyi.
    Cavab: Bir planetin və ya hər hansı bir cənnət cisminin ətrafındakı cazibə hiss oluna bilən boşluğa cazibə deyilir.
    Həmin nöqtəyə yerləşdirilmiş vahid kütləsinin yaşadığı cazibə qüvvəsinə Qravitasiya sahəsinin intensivliyi deyilir.
  14. Ağırlığı müəyyənləşdirin.
    Cavab: Ağırlıq, sərbəst düşmə səbəbindən cisimlərin görünən ağırlığının sıfıra çevrildiyi bir vəziyyətdir.
  15. Sərbəstlik nədir? Bu vəziyyətdə cəsədin çəkisi nə qədər olacaq?
    Cavab: Sərbəst düşmə, cisimin cazibə qüvvəsi sayəsində sürətlənərək bir planetin səthinə düşdüyü təbii hadisələrdir (g).
    Bədənin çəkisi bu vəziyyətdə sıfır olacaqdır.
  16. Bir obyekt hansı vəziyyətdə çəkisizlik halına gəlir?
    Cavab: Bir cisim reaksiya gücünün olmaması səbəbindən sərbəst düşmə zamanı bədən çəkisizlik hiss edir

Cazibə nəzəriyyəsinin inkişafı

Newton, səma cisimlərinin hərəkətlərinin və cisimlərin Yer üzünə sərbəst düşməsinin eyni qüvvə ilə təyin olunduğunu müdafiə etdi. Klassik Yunan filosofları isə göy cisimlərinin cazibə qüvvəsindən təsirləndiyini düşünmürdülər, çünki cisimlərin göydə davamlı təkrarlanan nandesensiz traektoriyalarını izlədikləri müşahidə olunur. Beləliklə, Aristotel, hər səmavi cismin xarici səbəblərdən və ya təsir vasitələrindən təsirlənmədən müəyyən bir “təbii” hərəkəti izlədiyini düşünürdü. Aristotel həmçinin kütləvi dünyəvi cisimlərin Yerin mərkəzinə doğru hərəkət etmək üçün təbii bir meyl olduğuna inanırdı. Bu Aristotelian konsepsiyaları əsrlər boyu iki başqası ilə birlikdə üstünlük təşkil edirdi: sabit sürətlə hərəkət edən bir cismin ona təsir edən davamlı bir qüvvə tələb etməsi və bu qüvvənin məsafədəki qarşılıqlı təsir əvəzinə təmasla tətbiq edilməsi lazımdır. Bu fikirlər ümumiyyətlə 16-cı və 17-ci əsrin əvvəllərinə qədər davam edirdi və bununla da həqiqi hərəkət prinsiplərinin dərk olunmasına mane olur və ümumdünya cazibəsi haqqında fikirlərin inkişafını istisna edir. Bu çıxılmaz vəziyyət dünyəvi və səmavi hərəkət probleminə bir neçə elmi töhfə verməklə dəyişməyə başladı və bu da öz növbəsində Newtonun sonrakı cazibə nəzəriyyəsinin əsasını qoydu.

17-ci əsr Alman astronomu Johannes Kepler, Nikolaus Kopernikin (Samosun Aristarxına qayıdır) planetlərin Dünyanı deyil, Günəşi dövr etdiyi iddiasını qəbul etdi. Danimarkalı astronom Tycho Brahe tərəfindən 16-cı əsrdə edilən planet hərəkətlərinin yaxşılaşdırılmış ölçmələrindən istifadə edərək Kepler planetlərin orbitlərini sadə həndəsi və hesab əlaqələri ilə təsvir etdi. Kepler'in planet hərəkətinin üç kəmiyyət qanunu bunlardır:

Elə həmin dövrdə İtalyan astronomu və təbiətşünas filosofu Galileo Galilei dünyadakı cisimlər üçün “təbii” hərəkəti və sadə sürətlənmiş hərəkəti anlamaqda irəliləmişdir. Qüvvələrin təsirinə məruz qalmayan cisimlərin sonsuza qədər hərəkət etməyə davam etdiyini və bu qüvvənin daimi hərəkəti davam etdirmək üçün deyil, hərəkəti dəyişdirmək üçün lazım olduğunu başa düşdü. Qalileo cisimlərin Yerə necə düşdüyünü araşdırarkən hərəkətin daimi sürətlənmə hərəkəti olduğunu aşkar etdi. Düşən cismin bu şəkildə istirahətdən keçdiyi məsafənin zaman kvadratı kimi dəyişdiyini nümayiş etdirdi. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, Yerin səthindəki cazibə qüvvəsindən qaynaqlanan sürət saniyədə saniyədə 9.8 metrdir. Qalileo həm də təcrübə ilə cisimlərin tərkibindən asılı olmayaraq eyni sürətlənmə ilə düşdüyünü göstərdi (zəif ekvivalentlik prinsipi).


Çəki və kütlə

Çəki W bir cismin aşağı sürətlənməsinin qarşısını almaq üçün lazım olan bərabər və əks qüvvə ilə ölçülə bilər Mg. Ayın səthinə qoyulmuş eyni cism eyni kütləyə malikdir, lakin Ayın təxminən 1 /81 Ayın səthindəki cismin Yerdən və Yerin radiusundan yalnız 0,27 radiusa nisbətən cəmi 1 /6 Apollon proqramının astronavtlarının göstərdiyi kimi Yer ağırlığı. Orbitdəki peyklərdəki sərnişinlər və alətlər sərbəst düşməkdədir. Kütlələri yer üzündə olduğu kimi qalmasına baxmayaraq, çəkisiz şərait yaşayırlar.

(1) və (2) tənlikləri dairəvi planet orbitləri üçün Kepler’in üçüncü qanunu çıxarmaq üçün istifadə edilə bilər. Sürətləndirmə ifadəsini istifadə etməklə A tənlikdə (1) planet üçün cazibə qüvvəsi üçün GMPMS/R 2 planetin kütləsinə bölünür MP, aşağıdakı tənlik MS Günəş kütləsidir, əldə edilir:

Keplerin çox vacib ikinci qanunu yalnız iki bədən arasındakı gücün onları birləşdirən xətt boyunca olmasına bağlıdır.

Beləliklə, Newton Kepler'in müşahidə yolu ilə əldə etdiyi hər üç qanunun riyazi olaraq öz hərəkət və cazibə qanunlarının fərziyyəsindən irəli gəldiyini göstərə bildi. Göy cisminin hərəkətinin bütün müşahidələrində yalnız G və kütlə tapıla bilər. Newton əvvəlcə böyüklüyünü təxmin etdi G Yerin orta kütlə sıxlığını sudan 5.5 dəfə (Yer səthindəki qaya sıxlığından bir qədər çox) qəbul edərək və Yerin kütləsini bundan hesablayaraq. Sonra götürürəm MErE sırasıyla Yerin kütləsi və radiusu olaraq G idi ədədi olaraq qəbul edilən 6.6743 × 10 −11 m 3 s −2 kg −1 dəyərinə yaxınlaşır, əvvəlcə birbaşa Henry Cavendish tərəfindən ölçülür.

Yer səthinin sürətlənməsi üçün (5) tənliyi müqayisə etmək g ilə R 3 /T Planetlər üçün 2 nisbət, Günəş kütləsinin nisbəti üçün bir düstur MS Yerin kütləsinə ME bilinən miqdarda əldə edildi, RE being the radius of Earth’s orbit:

The motions of the moons of Jupiter (discovered by Galileo) around Jupiter obey Kepler’s laws just as the planets do around the Sun. Thus, Newton calculated that Jupiter, with a radius 11 times larger than Earth’s, was 318 times more massive than Earth but only 1 /4 as dense.


Videoya baxın: النسبية العامة. 2. وهم الجاذبية. المستقيم المنحنى (Oktyabr 2021).