מהו חוק הכבידה האוניברסלית של ניוטון?

כשנאס'א שולחת רקטות לחלל, הן צריכות להתמודד עם הרבה יותר מאשר רק אימונים של אסטרונאוטים, עומסי דלק ומטרת משימות כוללת. האסטרופיזיקאים המתכננים נסיעה בחלל חייבים להתמודד גם עם חוקי היסוד של הפיזיקה. הראשי מביניהם הוא חוק הגרביטציה האוניברסלית של סר אייזיק ניוטון.

למד מהטובים ביותר

קפיצה לחלק

• מהו חוק הכבידה האוניברסלית של ניוטון?
• מה ההיסטוריה של חוק הכבידה האוניברסלית?
• מהם כמה היישומים של חוק הכבידה האוניברסלי?
• למידע נוסף על MasterClass של כריס הדפילד

מהו חוק הכבידה האוניברסלית של ניוטון?

חוק הגרביטציה האוניברסלית של ניוטון קובע ששני גופים בחלל מושכים זה את זה בכוח פרופורציונאלי להמונים שלהם ולמרחק ביניהם. עבור עצמים גדולים המקיפים זה את זה - הירח וכדור הארץ, למשל - המשמעות היא שהם מפעילים כוח ניכר זה על זה. זה נראה כאילו הירח מקיף כדור הארץ סטטי יחסית, אך למעשה הירח וכדור הארץ מסתובבים סביב נקודה שלישית ביניהם. נקודה זו נקראת barycenter.

על פי תנאי חוק ניוטון, כל אובייקט ביקום מושך כל אובייקט אחר בכוח מדיד (קל ככל שיהיה). הכוח הוא:

מהם נושאים בסיפור

• ביחס ישר לתוצר של המוני שני עצמים
• ביחס הפוך לריבוע המרחק בין האובייקטים

עקרון זה יכול לבוא לידי ביטוי במשוואה: F = G mM / r ^ 2

בתוך משוואה זו:

שמות לצמח שלך

• F הוא גודל הכוח
• מ 'היא המסה של האובייקט הקטן יותר
• M הוא המסה של האובייקט הגדול יותר
• r הוא המרחק בין מרכזי המסה של האובייקטים
• G הוא קבוע הכבידה

מה ההיסטוריה של חוק הכבידה האוניברסלית?

סר אייזק ניוטון היה המדען הראשון שניסח באופן ספציפי את מושג כוח הכבידה, וכתביו פירטו כיצד משיכת הכבידה משפיעה הן על עצמים נופלים והן על תנועות של גרמי שמים.

עם זאת, ניוטון הסתובב בתצפיות ותיאוריות של מתמטיקאים ופיזיקאים אחרים, כולל: מקס קפלר; רוברט הוק; אדמונד האלי; וכריסטופר רן.

למעלה ממאה שנה לאחר שפרסם את ניוטון את עבודתו, ניסח הפיזיקאי האנגלי הנרי קוונדיש את מושג קבוע הכבידה. ז . בין היתר, עבודתו של קוונדיש סייעה בהקמת ערך מדויק למסה הכוללת של כדור הארץ. (כאשר משתמשים במשוואה של ניוטון למדידת השפעות הכבידה של כדור הארץ על עצם כדור הארץ, M ייצג את המסה של כדור הארץ ו M ייצג את המסה של האובייקט המוטל על כדור הארץ

מהם כמה היישומים של חוק הכבידה האוניברסלי?

חוק הגרביטציה האוניברסלית חל על נושאים רבים במדע המודרני. נושאים אלה כוללים:

כמה מילים הן סיפורים קצרים

• גאות (נוצר על ידי משיכת הכבידה של הירח על כדור הארץ)
• האינטראקציה בין שני עצמים ארציים
• האינטראקציה בין עצם כדור הארץ אחד לכדור הארץ עצמו
• אסטרופיזיקה, כולל האופן שבו גופי השמים מפעילים כוח זה על זה ועל עצמים קטנים בהרבה, כמו חלליות.

עבור חללית שמקיפה את כדור הארץ או עוזבת אותו, מכיוון שמסת החללית יחסית לכדור הארץ היא זעירה, הספינה לא מפעילה כוח רב על כדור הארץ. המשמעות העיקרית של טיסת החלל היא שכוח הכבידה על החללית פוחת ככל שהמרחק בין החללית לכדור הארץ גדל. למעשה, הכוח פוחת במהירות, מכיוון שהוא מחולק למרחק בריבוע.

למידע נוסף על חקר החלל במסטרקלאס של האסטרונאוט לשעבר כריס הדפילד.