Gaya gravitasi universal antara bumi dan matahari. Gravitasi dan kekuatan gravitasi universal. Hukum gravitasi

Pada bagian ini kita akan membahas tentang tebakan menakjubkan Newton, yang mengarah pada penemuan hukum gravitasi universal.
Mengapa batu yang dilepaskan dari tanganmu jatuh ke bumi? Karena dia tertarik dengan Bumi, kalian masing-masing akan berkata. Faktanya, batu tersebut jatuh ke bumi dengan percepatan gravitasi. Akibatnya, gaya yang diarahkan ke Bumi bekerja pada batu dari Bumi. Menurut hukum ketiga Newton, batu bekerja di bumi dengan besaran gaya yang sama yang diarahkan ke batu tersebut. Dengan kata lain, ada gaya tarik-menarik antara Bumi dan batu.
dugaan Newton
Newton adalah orang pertama yang pertama kali menebak dan kemudian membuktikan secara tegas bahwa penyebab jatuhnya sebuah batu ke bumi, pergerakan Bulan mengelilingi Bumi dan planet-planet mengelilingi Matahari adalah sama. Ini adalah gaya gravitasi yang bekerja di antara benda-benda di alam semesta. Berikut adalah alur pemikirannya, yang diberikan dalam karya utama Newton, “The Mathematical Principles of Natural Philosophy”: “Sebuah batu yang dilempar secara horizontal akan membelokkan
, \\
1
/ /
kamu
Beras. 3.2
di bawah pengaruh gravitasi dari jalur lurus dan, setelah menggambarkan lintasan melengkung, akhirnya akan jatuh ke Bumi. Jika Anda melemparkannya dengan kecepatan lebih tinggi, ! maka ia akan semakin jatuh” (Gbr. 3.2). Melanjutkan argumen tersebut, Newton sampai pada kesimpulan bahwa jika bukan karena hambatan udara, maka lintasan batu yang dilempar akan menyimpang Gunung tinggi pada kecepatan tertentu, ia bisa menjadi sedemikian rupa sehingga tidak akan pernah mencapai permukaan bumi sama sekali, namun akan bergerak mengelilinginya “seperti halnya planet-planet menggambarkan orbitnya di ruang angkasa”.
Sekarang kita sudah begitu familiar dengan pergerakan satelit mengelilingi bumi sehingga tidak perlu menjelaskan pemikiran Newton lebih detail.
Jadi, menurut Newton, pergerakan Bulan mengelilingi Bumi atau planet-planet mengelilingi Matahari juga merupakan gerak jatuh bebas, namun hanya kejatuhan yang berlangsung tanpa henti selama milyaran tahun. Alasan “kejatuhan” ini (apakah kita benar-benar berbicara tentang jatuhnya batu biasa ke Bumi atau pergerakan planet pada orbitnya) adalah gaya gravitasi universal. Kekuatan ini bergantung pada apa?
Ketergantungan gaya gravitasi pada massa benda
§ 1.23 berbicara tentang benda jatuh bebas. Eksperimen Galileo disebutkan, yang membuktikan bahwa Bumi memberikan percepatan yang sama ke semua benda di suatu tempat, berapa pun massanya. Ini hanya mungkin jika kekuatan gravitasi ke bumi berbanding lurus dengan massa benda. Dalam hal ini percepatan gravitasi, sama dengan rasio gaya gravitasi terhadap massa benda, adalah nilai konstan.
Memang dalam hal ini, bertambahnya massa m, misalnya dengan menggandakannya akan menyebabkan peningkatan modulus gaya F, juga menggandakan, dan mempercepat
F
rasio, yang sama dengan rasio -, tidak akan berubah.
Menggeneralisasi kesimpulan gaya gravitasi antara benda apa pun, kami menyimpulkan bahwa gaya gravitasi universal berbanding lurus dengan massa benda tempat gaya ini bekerja. Namun setidaknya ada dua pihak yang terlibat dalam ketertarikan bersama. Masing-masingnya, menurut hukum ketiga Newton, dipengaruhi oleh gaya gravitasi yang besarnya sama. Oleh karena itu, masing-masing gaya ini harus sebanding dengan massa suatu benda dan massa benda lainnya.
Oleh karena itu, gaya gravitasi universal antara dua benda berbanding lurus dengan hasil kali massanya:
F - di sini2. (3.2.1)
Apa lagi yang bergantung pada gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda dari benda lain?
Ketergantungan gaya gravitasi pada jarak antar benda
Dapat diasumsikan bahwa gaya gravitasi harus bergantung pada jarak antar benda. Untuk memeriksa kebenaran asumsi ini dan menemukan ketergantungan gaya gravitasi pada jarak antar benda, Newton beralih ke pergerakan satelit bumi, Bulan. Pergerakannya dipelajari jauh lebih akurat pada masa itu dibandingkan pergerakan planet-planet.
Rotasi Bulan mengelilingi Bumi terjadi di bawah pengaruh gaya gravitasi di antara keduanya. Kira-kira orbit Bulan bisa dianggap lingkaran. Akibatnya, Bumi memberikan percepatan sentripetal ke Bulan. Itu dihitung dengan rumus
aku 2
a = - Tg
dimana B adalah jari-jari orbit bulan sama dengan kira-kira 60 jari-jari Bumi, T = 27 hari 7 jam 43 menit = 2,4 106 s adalah periode revolusi Bulan mengelilingi Bumi. Mengingat jari-jari Bumi R3 = 6,4 106 m, maka diperoleh percepatan sentripetal Bulan sama dengan:
2 6 4k 60 ¦ 6,4 ¦ 10
M " """. , HAI
a = 2 ~ 0,0027 m/s*.
(2,4 ¦ 106 dtk)
Nilai percepatan yang ditemukan lebih kecil dari percepatan jatuh bebas benda di permukaan bumi (9,8 m/s2) sekitar 3600 = 602 kali.
Jadi, peningkatan jarak antara benda dan Bumi sebanyak 60 kali menyebabkan penurunan percepatan yang diberikan oleh gravitasi, dan akibatnya, gaya gravitasi itu sendiri sebanyak 602 kali.
Kesimpulan penting berikut ini: percepatan yang diberikan pada benda oleh gaya gravitasi ke arah Bumi berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke pusat Bumi:
ci
a = -k, (3.2.2)
R
dimana Cj adalah koefisien konstan yang sama untuk semua benda.
hukum Kepler
Sebuah studi tentang pergerakan planet menunjukkan bahwa pergerakan ini disebabkan oleh gaya gravitasi menuju Matahari. Menggunakan pengamatan jangka panjang yang cermat dari astronom Denmark Tycho Brahe, ilmuwan Jerman Johannes Kepler pada awal abad ke-17. menetapkan hukum kinematik gerak planet - yang disebut hukum Kepler.
hukum pertama Kepler
Semua planet bergerak dalam bentuk elips, dengan Matahari sebagai salah satu fokusnya.
Elips (Gbr. 3.3) adalah kurva tertutup datar, jumlah jarak dari suatu titik ke dua titik tetap, yang disebut fokus, adalah konstan. Jumlah jarak ini sama dengan panjang sumbu utama AB elips, yaitu.
FgP + F2P = 2b,
dimana Fl dan F2 adalah fokus elips, dan b = ^^ adalah sumbu semimayornya; O adalah pusat elips. Titik orbit yang paling dekat dengan Matahari disebut perihelion, dan titik terjauh dari Matahari disebut p

DI DALAM
Beras. 3.4
"2
B A A aphelion. Jika Matahari berada pada fokus Fr (lihat Gambar 3.3), maka titik A adalah perihelion, dan titik B adalah aphelion.
hukum kedua Kepler
Vektor jari-jari planet menggambarkan luas yang sama dalam periode waktu yang sama. Jadi, jika sektor-sektor yang diarsir (Gbr. 3.4) mempunyai luas yang sama, maka lintasan si>s2>s3 akan dilalui planet dalam selang waktu yang sama. Dari gambar terlihat jelas bahwa Sj > s2. Akibatnya, kecepatan linier gerak planet pada berbagai titik orbitnya tidak sama. Pada perihelion, kecepatan planet paling besar, sedangkan pada aphelion paling kecil.
hukum ketiga Kepler
Kuadrat periode revolusi planet-planet mengelilingi Matahari berhubungan dengan pangkat tiga sumbu semimayor orbitnya. Setelah menentukan sumbu semimayor orbit dan periode revolusi salah satu planet dengan bx dan Tv dan yang lainnya dengan b2 dan T2, hukum ketiga Kepler dapat ditulis sebagai berikut:

Dari rumus tersebut jelas bahwa semakin jauh suatu planet dari Matahari, maka semakin lama pula periode revolusinya mengelilingi Matahari.
Berdasarkan hukum Kepler, kesimpulan tertentu dapat ditarik tentang percepatan yang diberikan Matahari ke planet-planet. Untuk mempermudah, kita akan menganggap orbitnya tidak berbentuk elips, tetapi melingkar. Untuk planet-planet di Tata Surya, penggantian ini bukanlah perkiraan yang terlalu kasar.
Maka gaya tarik menarik Matahari dalam perkiraan ini harus diarahkan ke semua planet menuju pusat Matahari.
Jika kita menyatakan periode revolusi planet-planet dengan T, dan jari-jari orbitnya dengan R, maka menurut hukum ketiga Kepler, untuk dua planet kita dapat menulis
t\ L? T2 R2
Percepatan normal pada gerak melingkar adalah a = co2R. Oleh karena itu, perbandingan percepatan planet-planet
Q-i GD.
7G=-2~- (3-2-5)
2t:r0
Dengan menggunakan persamaan (3.2.4), kita peroleh
T2
Karena hukum ketiga Kepler berlaku untuk semua planet, maka percepatan masing-masing planet berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya dari Matahari:
Oh oh
sebuah = -|. (3.2.6)
VT
Konstanta C2 sama untuk semua planet, tetapi tidak sama dengan konstanta C2 dalam rumus percepatan yang diberikan pada benda dunia.
Ekspresi (3.2.2) dan (3.2.6) menunjukkan bahwa gaya gravitasi dalam kedua kasus (tarikan ke Bumi dan tarikan ke Matahari) memberikan percepatan pada semua benda yang tidak bergantung pada massanya dan berkurang dalam proporsi yang berbanding terbalik. dengan kuadrat jarak antara keduanya:
F~a~-2. (3.2.7)
R
Hukum gravitasi
Adanya ketergantungan (3.2.1) dan (3.2.7) berarti gaya gravitasi universal 12
TP.L Sh
F~
R2? TTT-i TPP
F=G
Pada tahun 1667, Newton akhirnya merumuskan hukum gravitasi universal:
(3.2.8) R
Gaya tarik menarik antara dua benda berbanding lurus dengan hasil kali massa kedua benda tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut. Koefisien proporsionalitas G disebut konstanta gravitasi.
Interaksi titik dan benda yang diperluas
Hukum gravitasi universal (3.2.8) hanya berlaku untuk benda yang dimensinya dapat diabaikan dibandingkan dengan jarak antara benda tersebut. Dengan kata lain, ini hanya berlaku untuk poin material. Dalam hal ini, gaya interaksi gravitasi diarahkan sepanjang garis yang menghubungkan titik-titik tersebut (Gbr. 3.5). Kekuatan semacam ini disebut sentral.
Untuk mencari gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda dari benda lain, jika ukuran benda tidak dapat diabaikan, lakukan sebagai berikut. Kedua tubuh secara mental terbagi menjadi elemen-elemen yang sangat kecil sehingga masing-masing dapat dianggap sebagai sebuah titik. Dengan menjumlahkan gaya gravitasi yang bekerja pada setiap elemen suatu benda dari semua elemen benda lain, kita memperoleh gaya yang bekerja pada elemen tersebut (Gbr. 3.6). Setelah melakukan operasi seperti itu untuk setiap elemen benda tertentu dan menjumlahkan gaya yang dihasilkan, gaya gravitasi total yang bekerja pada benda tersebut ditemukan. Tugas ini sulit.
Namun demikian, ada satu kasus yang secara praktis penting ketika rumus (3.2.8) dapat diterapkan pada benda yang diperluas. Bisakah Anda membuktikannya
m^
Fi Gambar. 3.5 Gambar. 3.6
Perlu dicatat bahwa benda bola, yang massa jenisnya hanya bergantung pada jarak ke pusatnya, bila jarak antara benda tersebut lebih besar dari jumlah jari-jarinya, ditarik oleh gaya yang modulusnya ditentukan oleh rumus (3.2.8) . Dalam hal ini, R adalah jarak antara pusat bola.
Dan terakhir, karena ukuran benda yang jatuh ke Bumi jauh lebih kecil daripada ukuran Bumi, maka benda tersebut dapat dianggap sebagai benda titik. Maka R dalam rumus (3.2.8) harus dipahami sebagai jarak dari suatu benda ke pusat bumi.
Di antara semua benda terdapat gaya tarik menarik, bergantung pada benda itu sendiri (massanya) dan jarak di antara benda tersebut.
? 1. Jarak Mars ke Matahari 52% lebih jauh dari jarak Bumi ke Matahari. Berapa lama satu tahun di Mars? 2. Bagaimana gaya tarik menarik antar bola berubah jika bola aluminium (Gbr. 3.7) diganti dengan bola baja yang bermassa sama? "Volumenya sama?

Mengapa batu yang dilepaskan dari tanganmu jatuh ke bumi? Karena dia tertarik dengan Bumi, kalian masing-masing akan berkata. Faktanya, batu tersebut jatuh ke bumi dengan percepatan gravitasi. Akibatnya, gaya yang diarahkan ke Bumi bekerja pada batu dari sisi Bumi. Menurut hukum ketiga Newton, batu bekerja di bumi dengan besaran gaya yang sama yang diarahkan ke batu tersebut. Dengan kata lain, ada gaya tarik-menarik antara Bumi dan batu.

Newton adalah orang pertama yang pertama kali menebak dan kemudian membuktikan secara tegas bahwa penyebab jatuhnya sebuah batu ke bumi, pergerakan Bulan mengelilingi Bumi dan planet-planet mengelilingi Matahari adalah sama. Ini adalah gaya gravitasi yang bekerja di antara benda-benda di alam semesta. Berikut adalah alur pemikirannya, yang diberikan dalam karya utama Newton, “Prinsip Matematika Filsafat Alam”:

“Batu yang dilempar secara horizontal akan menyimpang di bawah pengaruh gravitasi dari jalur lurus dan, setelah menggambarkan lintasan melengkung, akhirnya akan jatuh ke bumi. Jika Anda melemparnya dengan kecepatan lebih tinggi, ia akan jatuh lebih jauh” (Gbr. 1).

Melanjutkan argumen tersebut, Newton sampai pada kesimpulan bahwa jika bukan karena hambatan udara, maka lintasan batu yang dilempar dari gunung tinggi dengan kecepatan tertentu bisa menjadi sedemikian rupa sehingga tidak akan pernah mencapai permukaan bumi sama sekali, tetapi akan bergerak mengelilinginya “seperti “bagaimana planet-planet menggambarkan orbitnya di ruang angkasa.”

Sekarang kita sudah begitu familiar dengan pergerakan satelit mengelilingi bumi sehingga tidak perlu menjelaskan pemikiran Newton lebih detail.

Jadi, menurut Newton, pergerakan Bulan mengelilingi Bumi atau planet-planet mengelilingi Matahari juga termasuk jatuh bebas, namun hanya jatuh yang berlangsung tanpa henti selama milyaran tahun. Alasan “kejatuhan” ini (apakah kita benar-benar berbicara tentang jatuhnya batu biasa ke Bumi atau pergerakan planet pada orbitnya) adalah gaya gravitasi universal. Kekuatan ini bergantung pada apa?

Ketergantungan gaya gravitasi pada massa benda

Galileo membuktikan bahwa selama jatuh bebas, Bumi memberikan percepatan yang sama kepada semua benda di suatu tempat, berapa pun massanya. Namun menurut hukum kedua Newton, percepatan berbanding terbalik dengan massa. Bagaimana kita dapat menjelaskan bahwa percepatan yang diberikan pada suatu benda oleh gaya gravitasi bumi adalah sama untuk semua benda? Hal ini hanya mungkin terjadi jika gaya gravitasi terhadap bumi berbanding lurus dengan massa benda. Dalam hal ini, peningkatan massa m, misalnya dengan penggandaan, akan menyebabkan peningkatan modulus gaya F juga menjadi dua kali lipat, dan percepatannya, yang sama dengan \(a = \frac (F)(m)\), tidak akan berubah. Menggeneralisasi kesimpulan gaya gravitasi antara benda apa pun, kami menyimpulkan bahwa gaya gravitasi universal berbanding lurus dengan massa benda tempat gaya ini bekerja.

Namun setidaknya ada dua pihak yang terlibat dalam ketertarikan bersama. Masing-masingnya, menurut hukum ketiga Newton, dipengaruhi oleh gaya gravitasi yang besarnya sama. Oleh karena itu, masing-masing gaya ini harus sebanding dengan massa suatu benda dan massa benda lainnya. Oleh karena itu, gaya gravitasi universal antara dua benda berbanding lurus dengan hasil kali massanya:

\(F \sim m_1 \cdot m_2\)

Ketergantungan gaya gravitasi pada jarak antar benda

Dari pengalaman diketahui bahwa percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s 2 dan hal yang sama berlaku untuk benda yang jatuh dari ketinggian 1, 10, dan 100 m, yaitu tidak bergantung pada jarak antara benda dan bumi. . Hal ini berarti bahwa gaya tidak bergantung pada jarak. Namun Newton percaya bahwa jarak harus dihitung bukan dari permukaan, melainkan dari pusat bumi. Namun radius bumi adalah 6400 km. Jelas bahwa beberapa puluh, ratusan, atau bahkan ribuan meter di atas permukaan bumi tidak dapat mengubah nilai percepatan gravitasi secara signifikan.

Untuk mengetahui bagaimana jarak antar benda mempengaruhi kekuatan tarik-menarik timbal baliknya, perlu diketahui berapa percepatan benda yang jauh dari Bumi pada jarak yang cukup jauh. Namun sulit untuk mengamati dan mempelajari jatuh bebas suatu benda dari ketinggian ribuan kilometer di atas bumi. Tetapi alam sendiri datang untuk menyelamatkan di sini dan memungkinkan untuk menentukan percepatan suatu benda yang bergerak melingkar mengelilingi Bumi dan karena itu memiliki percepatan sentripetal, tentu saja disebabkan oleh gaya tarik-menarik yang sama ke Bumi. Tubuh seperti itu adalah satelit alami Bumi - Bulan. Jika gaya tarik menarik antara Bumi dan Bulan tidak bergantung pada jarak antara keduanya, maka percepatan sentripetal Bulan akan sama dengan percepatan benda yang jatuh bebas di dekat permukaan Bumi. Kenyataannya, percepatan sentripetal Bulan adalah 0,0027 m/s 2 .

Mari kita buktikan. Rotasi Bulan mengelilingi Bumi terjadi di bawah pengaruh gaya gravitasi di antara keduanya. Kira-kira orbit Bulan bisa dianggap lingkaran. Akibatnya, Bumi memberikan percepatan sentripetal ke Bulan. Dihitung menggunakan rumus \(a = \frac (4 \pi^2 \cdot R)(T^2)\), di mana R– radius orbit bulan, sama dengan sekitar 60 jari-jari Bumi, T≈ 27 hari 7 jam 43 menit ≈ 2,4∙10 6 s – periode revolusi Bulan mengelilingi Bumi. Mengingat radius Bumi R z ≈ 6.4∙10 6 m, kita mengetahui bahwa percepatan sentripetal Bulan sama dengan:

\(a = \frac (4 \pi^2 \cdot 60 \cdot 6,4 \cdot 10^6)((2,4 \cdot 10^6)^2) \kira-kira 0,0027\) m/s 2.

Nilai percepatan yang ditemukan lebih kecil dari percepatan jatuh bebas benda di permukaan bumi (9,8 m/s 2) sekitar 3600 = 60 2 kali.

Jadi, peningkatan jarak antara benda dan Bumi sebesar 60 kali lipat menyebabkan penurunan percepatan yang diberikan oleh gravitasi, dan akibatnya, gaya gravitasi itu sendiri sebesar 60 2 kali lipat.

Hal ini mengarah pada kesimpulan penting: percepatan yang diberikan pada benda oleh gaya gravitasi ke arah Bumi berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke pusat Bumi

\(F \sim \frac (1)(R^2)\).

Hukum gravitasi

Pada tahun 1667, Newton akhirnya merumuskan hukum gravitasi universal:

\(F = G \cdot \frac (m_1 \cdot m_2)(R^2).\quad (1)\)

Gaya tarik menarik antara dua benda berbanding lurus dengan hasil kali massa kedua benda tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut..

Faktor proporsionalitas G ditelepon konstanta gravitasi.

Hukum gravitasi hanya berlaku untuk benda yang dimensinya dapat diabaikan dibandingkan dengan jarak antara benda tersebut. Dengan kata lain, ini adil untuk poin materi. Dalam hal ini, gaya interaksi gravitasi diarahkan sepanjang garis yang menghubungkan titik-titik tersebut (Gbr. 2). Kekuatan semacam ini disebut sentral.

Untuk mencari gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda dari sisi benda lain, jika ukuran benda tidak dapat diabaikan, lakukan sebagai berikut. Kedua tubuh secara mental terbagi menjadi elemen-elemen kecil sehingga masing-masing dapat dianggap sebagai sebuah titik. Dengan menjumlahkan gaya gravitasi yang bekerja pada setiap elemen suatu benda dari semua elemen benda lain, kita memperoleh gaya yang bekerja pada elemen tersebut (Gbr. 3). Setelah melakukan operasi seperti itu untuk setiap elemen benda tertentu dan menjumlahkan gaya yang dihasilkan, gaya gravitasi total yang bekerja pada benda tersebut ditemukan. Tugas ini sulit.

Namun demikian, ada satu kasus yang secara praktis penting ketika rumus (1) dapat diterapkan pada benda yang diperluas. Dapat dibuktikan bahwa benda bola yang massa jenisnya hanya bergantung pada jarak ke pusatnya, bila jarak antar benda lebih besar dari jumlah jari-jarinya, ditarik gaya yang modulusnya ditentukan dengan rumus (1). Pada kasus ini R adalah jarak antara pusat bola.

Dan terakhir, karena ukuran benda yang jatuh ke Bumi jauh lebih kecil daripada ukuran Bumi, maka benda tersebut dapat dianggap sebagai benda titik. Lalu di bawah R dalam rumus (1) seseorang harus memahami jarak dari suatu benda ke pusat bumi.

Di antara semua benda terdapat gaya tarik menarik, bergantung pada benda itu sendiri (massanya) dan jarak di antara benda tersebut.

Arti fisis dari konstanta gravitasi

Dari rumus (1) kita temukan

\(G = F \cdot \frac (R^2)(m_1 \cdot m_2)\).

Oleh karena itu, jika jarak antar benda secara numerik sama dengan satu ( R= 1 m) dan massa benda-benda yang berinteraksi juga sama dengan satu ( M 1 = M 2 = 1 kg), maka konstanta gravitasi secara numerik sama dengan modulus gaya F. Dengan demikian ( arti fisik ),

konstanta gravitasi secara numerik sama dengan modulus gaya gravitasi yang bekerja pada benda bermassa 1 kg dari benda lain bermassa sama pada jarak antara benda 1 m.

Dalam SI, konstanta gravitasi dinyatakan sebagai

Pengalaman Cavendish

Nilai konstanta gravitasi G hanya dapat ditemukan secara eksperimental. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengukur modulus gaya gravitasi F, bekerja pada benda berdasarkan massa M 1 dari sisi benda bermassa M 2 pada jarak yang diketahui R antar tubuh.

Pengukuran konstanta gravitasi pertama kali dilakukan pada pertengahan abad ke-18. Perkirakan, meskipun secara kasar, nilainya G pada saat itu hal ini dimungkinkan karena mempertimbangkan gaya tarik pendulum ke sebuah gunung, yang massanya ditentukan dengan metode geologi.

Pengukuran konstanta gravitasi yang akurat pertama kali dilakukan pada tahun 1798 oleh fisikawan Inggris G. Cavendish menggunakan instrumen yang disebut keseimbangan torsi. Keseimbangan torsi ditunjukkan secara skematis pada Gambar 4.

Cavendish mengamankan dua bola timah kecil (diameter dan massa 5 cm M 1 = 775 g masing-masing) pada ujung batang dua meter yang berlawanan. Batang itu digantung pada seutas kawat tipis. Untuk kawat ini, gaya elastis yang timbul di dalamnya ketika dipuntir pada berbagai sudut telah ditentukan sebelumnya. Dua bola timah besar (diameter 20 cm dan beratnya M 2 = 49,5 kg) dapat didekatkan pada bola-bola kecil tersebut. Gaya tarik menarik dari bola-bola besar menyebabkan bola-bola kecil bergerak ke arahnya, sedangkan kawat yang diregangkan sedikit terpelintir. Derajat puntiran adalah ukuran gaya yang bekerja di antara bola-bola tersebut. Sudut puntiran kawat (atau putaran batang dengan bola-bola kecil) ternyata sangat kecil sehingga harus diukur menggunakan tabung optik. Hasil yang diperoleh Cavendish hanya berbeda 1% dari nilai konstanta gravitasi yang diterima saat ini:

G ≈ 6,67∙10 -11 (N∙m 2)/kg 2

Jadi, gaya tarik menarik dua benda yang masing-masing bermassa 1 kg, terletak pada jarak 1 m satu sama lain, sama dalam modul hanya 6,67∙10 -11 N. Ini adalah gaya yang sangat kecil. Hanya ketika benda-benda bermassa sangat besar berinteraksi (atau setidaknya massa salah satu benda besar) barulah gaya gravitasi menjadi besar. Misalnya, Bumi menarik Bulan dengan suatu gaya F≈ 2∙10 20 N.

Gaya gravitasi adalah yang “terlemah” dari semua gaya alam. Hal ini disebabkan karena konstanta gravitasinya kecil. Tetapi dengan massa benda kosmik yang besar, gaya gravitasi universal menjadi sangat besar. Kekuatan-kekuatan ini membuat semua planet tetap dekat dengan Matahari.

Arti hukum gravitasi universal

Hukum gravitasi universal mendasari mekanika langit - ilmu gerak planet. Dengan bantuan hukum ini, posisi benda langit di cakrawala selama beberapa dekade sebelumnya ditentukan dengan sangat akurat dan lintasannya dihitung. Hukum gravitasi universal juga digunakan dalam menghitung pergerakan satelit Bumi buatan dan kendaraan otomatis antarplanet.

Gangguan gerak planet. Planet-planet tidak bergerak sesuai dengan hukum Kepler. Hukum Kepler akan dipatuhi secara ketat untuk pergerakan suatu planet hanya jika planet tersebut berputar mengelilingi Matahari. Tapi di tata surya Ada banyak planet, semuanya tertarik baik oleh Matahari maupun satu sama lain. Oleh karena itu timbullah gangguan gerak planet-planet. Di Tata Surya, gangguannya kecil karena daya tarik suatu planet oleh Matahari jauh lebih kuat dibandingkan daya tarik planet lain. Saat menghitung posisi planet-planet, gangguan harus diperhitungkan. Saat meluncurkan benda langit buatan dan menghitung lintasannya, teori perkiraan gerak benda langit digunakan - teori gangguan.

Penemuan Neptunus. Salah satu contoh mencolok dari kemenangan hukum gravitasi universal adalah ditemukannya planet Neptunus. Pada tahun 1781, astronom Inggris William Herschel menemukan planet Uranus. Orbitnya dihitung dan tabel posisi planet ini disusun selama bertahun-tahun yang akan datang. Namun pemeriksaan tabel ini yang dilakukan pada tahun 1840 menunjukkan bahwa datanya menyimpang dari kenyataan.

Para ilmuwan berpendapat bahwa penyimpangan pergerakan Uranus disebabkan oleh daya tarik planet tak dikenal yang terletak lebih jauh dari Matahari daripada Uranus. Mengetahui penyimpangan dari lintasan yang dihitung (gangguan pergerakan Uranus), Adams dari Inggris dan Leverrier dari Prancis, menggunakan hukum gravitasi universal, menghitung posisi planet ini di langit. Adams menyelesaikan perhitungannya lebih awal, tetapi para pengamat yang melaporkan hasilnya tidak terburu-buru untuk memeriksanya. Sementara itu, Leverrier, setelah menyelesaikan perhitungannya, menunjukkan kepada astronom Jerman Halle tempat mencari planet yang tidak diketahui tersebut. Pada malam pertama, 28 September 1846, Halle, mengarahkan teleskop ke lokasi yang ditunjukkan, menemukan sebuah planet baru. Dia bernama Neptunus.

Demikian pula, planet Pluto ditemukan pada 14 Maret 1930. Kedua penemuan tersebut konon terjadi "di ujung pena".

Dengan menggunakan hukum gravitasi universal, Anda dapat menghitung massa planet dan satelitnya; menjelaskan fenomena seperti pasang surutnya air di lautan, dan masih banyak lagi.

Gaya gravitasi universal adalah gaya alam yang paling universal. Mereka bertindak antara benda apa pun yang bermassa, dan semua benda bermassa. Tidak ada hambatan terhadap gaya gravitasi. Mereka bertindak melalui tubuh mana pun.

literatur

Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fisika: Buku Ajar. untuk kelas 9. rata-rata sekolah – M.: Pendidikan, 1992. – 191 hal.
Fisika: Mekanika. kelas 10: Buku teks. untuk studi mendalam tentang fisika / M.M. Balashov, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky dan lainnya; Ed. G.Ya. Myakisheva. – M.: Bustard, 2002. – 496 hal.

Jatuhnya benda ke bumi dalam ruang hampa disebut jatuh bebas benda. Ketika jatuh ke dalam tabung kaca yang udaranya telah dievakuasi menggunakan pompa, sepotong timah, gabus, dan bulu tipis mencapai dasar secara bersamaan (Gbr. 26). Akibatnya, saat jatuh bebas, semua benda, berapa pun massanya, bergerak dengan cara yang sama.

Jatuh bebas adalah gerak yang dipercepat secara beraturan.

Percepatan jatuhnya benda ke bumi dalam ruang hampa disebut percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi dilambangkan dengan huruf g. Di permukaan bumi, modulus percepatan gravitasi kira-kira sama dengan

Jika perhitungannya tidak memerlukan ketelitian yang tinggi, maka diasumsikan modul percepatan gravitasi di permukaan bumi adalah sama dengan

Nilai percepatan benda jatuh bebas yang sama dengan massa berbeda menunjukkan bahwa gaya di bawah pengaruh percepatan jatuh bebas yang diperoleh benda sebanding dengan massa benda. Gaya tarik menarik yang bekerja pada semua benda dari bumi disebut gravitasi:

Gaya gravitasi bekerja pada benda apa pun yang berada di dekat permukaan bumi, baik yang berada pada jarak dari permukaan maupun pada jarak 10 km, tempat pesawat terbang. Apakah gravitasi bekerja pada jarak yang lebih jauh dari Bumi? Apakah gaya gravitasi dan percepatan gravitasi bergantung pada jarak ke bumi? Banyak ilmuwan memikirkan pertanyaan-pertanyaan ini, tetapi pertanyaan-pertanyaan ini pertama kali terjawab pada abad ke-17. fisikawan besar Inggris Isaac Newton (1643-1727).

Ketergantungan gravitasi pada jarak.

Newton mengusulkan bahwa gravitasi bekerja pada jarak berapa pun dari Bumi, namun nilainya menurun berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari pusat Bumi. Uji asumsi ini dapat dilakukan dengan mengukur gaya gravitasi suatu benda yang terletak jauh dari bumi dan membandingkannya dengan gaya gravitasi benda yang sama di permukaan bumi.

Untuk mengetahui percepatan suatu benda akibat pengaruh gravitasi pada jarak yang sangat jauh dari Bumi, Newton menggunakan hasil pengamatan astronomi terhadap pergerakan Bulan.

Ia mengemukakan bahwa gaya gravitasi yang bekerja dari Bumi ke Bulan sama dengan gaya gravitasi yang bekerja pada benda mana pun di dekat permukaan Bumi. Oleh karena itu, percepatan sentripetal pada gerak Bulan dalam orbitnya mengelilingi Bumi merupakan percepatan jatuh bebas Bulan ke Bumi.

Jarak pusat bumi ke pusat bulan adalah km. Jaraknya kira-kira 60 kali jarak dari pusat bumi ke permukaannya.

Jika gaya gravitasi berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari pusat bumi, maka percepatan gravitasi di orbit Bulan harus beberapa kali lebih kecil dari percepatan gravitasi di permukaan bumi.

Oleh nilai-nilai yang diketahui radius orbit Bulan dan periode revolusinya mengelilingi Bumi, Newton menghitung percepatan sentripetal Bulan. Ternyata benar-benar setara

Nilai percepatan gravitasi yang diprediksi secara teoritis bertepatan dengan nilai yang diperoleh dari pengamatan astronomi. Hal ini membuktikan validitas asumsi Newton bahwa gaya gravitasi berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari pusat bumi:

Hukum gravitasi universal.

Sama seperti Bulan yang bergerak mengelilingi Bumi, Bumi pun ikut bergerak mengelilingi Matahari. Merkurius, Venus, Mars, Jupiter dan planet-planet lain berputar mengelilingi Matahari

Tata surya. Newton membuktikan bahwa pergerakan planet-planet mengelilingi Matahari terjadi di bawah pengaruh gaya gravitasi yang diarahkan ke Matahari dan berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Bumi menarik Bulan, Matahari menarik Bumi, Matahari menarik Yupiter, Yupiter menarik satelit-satelitnya, dan seterusnya. Dari sini Newton menyimpulkan bahwa semua benda di Alam Semesta saling tarik-menarik.

Newton menyebut gaya tarik-menarik timbal balik yang bekerja antara Matahari, planet, komet, bintang, dan benda lain di Alam Semesta sebagai gaya gravitasi universal.

Gaya gravitasi universal yang bekerja pada Bulan dari Bumi sebanding dengan massa Bulan (lihat rumus 9.1). Jelaslah bahwa gaya gravitasi universal yang bekerja dari Bulan ke Bumi sebanding dengan massa Bumi. Menurut hukum ketiga Newton, gaya-gaya ini setara satu sama lain. Oleh karena itu, gaya gravitasi universal yang bekerja antara Bulan dan Bumi sebanding dengan massa Bumi dan massa Bulan, yaitu sebanding dengan hasil kali massa keduanya.

Setelah memperluas hukum yang telah ditetapkan - ketergantungan gravitasi pada jarak dan massa benda yang berinteraksi - ke interaksi semua benda di Alam Semesta, Newton pada tahun 1682 menemukan hukum gravitasi universal: semua benda saling tarik menarik, gaya universal gravitasi berbanding lurus dengan hasil kali massa benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya:

Vektor gaya gravitasi universal diarahkan sepanjang garis lurus yang menghubungkan benda.

Hukum gravitasi universal dalam bentuk ini dapat digunakan untuk menghitung gaya interaksi antar benda dalam bentuk apa pun jika ukuran benda jauh lebih kecil daripada jarak antara keduanya. Newton membuktikan bahwa untuk benda bulat homogen, hukum gravitasi universal dalam bentuk ini berlaku pada jarak berapa pun antar benda. Dalam hal ini, jarak antar pusat bola diambil sebagai jarak antar benda.

Gaya gravitasi universal disebut gaya gravitasi, dan koefisien proporsionalitas dalam hukum gravitasi universal disebut konstanta gravitasi.

Konstanta gravitasi.

Jika ada gaya tarik-menarik antara bola bumi dan sepotong kapur, kemungkinan besar terdapat gaya tarik-menarik antara separuh bola bumi dan sepotong kapur. Melanjutkan secara mental proses pembagian bola bumi ini, kita akan sampai pada kesimpulan bahwa gaya gravitasi harus bekerja di antara benda apa pun, mulai dari bintang dan planet hingga molekul, atom, dan partikel elementer. Asumsi ini dibuktikan secara eksperimental oleh fisikawan Inggris Henry Cavendish (1731-1810) pada tahun 1788.

Cavendish melakukan eksperimen untuk mendeteksi interaksi gravitasi benda-benda kecil

ukuran menggunakan neraca torsi. Dua bola timah kecil identik dengan diameter kira-kira 5 cm dipasang pada sebuah batang yang panjangnya digantungkan pada kawat tembaga tipis. Pada bola-bola kecil tersebut, ia memasang bola-bola timah besar dengan diameter masing-masing 20 cm (Gbr. 27). Percobaan menunjukkan bahwa dalam hal ini batang dengan bola-bola kecil diputar, yang menunjukkan adanya gaya tarik menarik antara bola-bola timah.

Perputaran batang dicegah oleh gaya elastis yang terjadi ketika suspensi dipelintir.

Gaya ini sebanding dengan sudut rotasi. Gaya interaksi gravitasi antar bola dapat ditentukan oleh sudut putaran suspensi.

Massa bola dan jarak antara bola-bola tersebut diketahui dalam percobaan Cavendish, gaya interaksi gravitasi diukur secara langsung; oleh karena itu, pengalaman memungkinkan untuk menentukan konstanta gravitasi dalam hukum gravitasi universal. Menurut data modern, itu setara

Fenomena terpenting yang terus dipelajari oleh fisikawan adalah gerak. Fenomena elektromagnetik, hukum mekanika, proses termodinamika dan kuantum - semua ini adalah berbagai macam fragmen alam semesta yang dipelajari oleh fisika. Dan semua proses ini, dengan satu atau lain cara, bermuara pada satu hal - ke.

Dalam kontak dengan

Segala sesuatu di alam semesta bergerak. Gravitasi adalah fenomena umum bagi semua orang sejak masa kanak-kanak; kita dilahirkan di medan gravitasi planet kita; fenomena fisik ini kita rasakan pada tingkat intuitif terdalam dan, tampaknya, bahkan tidak memerlukan studi.

Namun sayangnya, pertanyaannya adalah mengapa dan bagaimana semua benda saling tarik menarik, hingga saat ini masih belum diungkapkan sepenuhnya, meskipun telah dipelajari secara luas.

Pada artikel ini kita akan melihat apa itu tarikan universal menurut Newton - teori gravitasi klasik. Namun, sebelum beralih ke rumus dan contoh, kita akan membahas esensi masalah tarik-menarik dan memberikan definisinya.

Mungkin studi tentang gravitasi menjadi awal dari filsafat alam (ilmu memahami hakikat segala sesuatu), mungkin filsafat alam memunculkan pertanyaan tentang esensi gravitasi, tetapi, dengan satu atau lain cara, pertanyaan tentang gravitasi benda. menjadi tertarik pada Yunani kuno.

Gerak dipahami sebagai hakikat sifat indra tubuh, atau lebih tepatnya tubuh bergerak ketika pengamat melihatnya. Jika kita tidak bisa mengukur, menimbang, atau merasakan suatu fenomena, apakah berarti fenomena tersebut tidak ada? Tentu saja, bukan berarti demikian. Dan sejak Aristoteles memahami hal ini, refleksi dimulai pada esensi gravitasi.

Ternyata saat ini, setelah puluhan abad, gravitasi tidak hanya menjadi dasar gravitasi dan daya tarik planet kita, tetapi juga dasar asal usul Alam Semesta dan hampir semua partikel elementer yang ada.

Tugas pergerakan

Mari kita melakukan eksperimen pemikiran. Mari kita ambil bola kecil di tangan kiri kita. Mari kita ambil yang sama di sebelah kanan. Ayo lepaskan bola kanan dan bola itu akan mulai jatuh. Yang kiri tetap di tangan, masih tak bergerak.

Mari kita hentikan berlalunya waktu secara mental. Bola kanan yang jatuh “menggantung” di udara, bola kiri masih tetap berada di tangan. Bola kanan diberkahi dengan “energi” gerakan, sedangkan bola kiri tidak. Namun apa perbedaan mendalam dan bermakna di antara keduanya?

Di manakah, di bagian bola jatuh manakah tertulis harus bergerak? Ia mempunyai massa yang sama, volume yang sama. Ia mempunyai atom-atom yang sama, dan tidak ada bedanya dengan atom-atom bola yang diam. Bola memiliki? Ya, ini jawaban yang benar, tapi bagaimana bola mengetahui benda yang mempunyai energi potensial, dimana tercatat di dalamnya?

Inilah tugas yang ditetapkan sendiri oleh Aristoteles, Newton, dan Albert Einstein. Dan ketiga pemikir brilian ini sebagian memecahkan masalah ini sendiri, namun saat ini ada sejumlah masalah yang memerlukan penyelesaian.

gravitasi Newton

Pada tahun 1666, fisikawan dan mekanik terhebat Inggris I. Newton menemukan hukum yang dapat menghitung secara kuantitatif gaya yang menyebabkan semua materi di Alam Semesta cenderung satu sama lain. Fenomena ini disebut gravitasi universal. Ketika Anda ditanya: “Rumuskan hukum gravitasi universal,” jawaban Anda akan berbunyi seperti ini:

Gaya interaksi gravitasi yang berkontribusi terhadap gaya tarik menarik dua benda berada berbanding lurus dengan massa benda-benda tersebut dan berbanding terbalik dengan jarak antara keduanya.

Penting! Hukum tarik-menarik Newton menggunakan istilah “jarak”. Istilah ini harus dipahami bukan sebagai jarak antara permukaan benda, tetapi sebagai jarak antara pusat gravitasinya. Misalnya, jika dua bola berjari-jari r1 dan r2 terletak bertumpukan, maka jarak antara permukaannya adalah nol, tetapi terdapat gaya tarik menarik. Masalahnya adalah jarak antara pusatnya r1+r2 berbeda dari nol. Dalam skala kosmik, klarifikasi ini tidak penting, tetapi untuk satelit yang mengorbit, jarak ini sama dengan ketinggian di atas permukaan ditambah jari-jari planet kita. Jarak antara Bumi dan Bulan juga diukur sebagai jarak antara pusatnya, bukan permukaannya.

Untuk hukum gravitasi rumusnya adalah sebagai berikut:

F – kekuatan tarik-menarik,
– massa,
r – jarak,
G – konstanta gravitasi sama dengan 6,67·10−11 m³/(kg·s²).

Berapakah berat jika kita melihat gaya gravitasi?

Gaya adalah besaran vektor, tetapi dalam hukum gravitasi universal gaya biasanya ditulis sebagai skalar. Pada gambar vektor, hukumnya akan terlihat seperti ini:

Namun hal ini tidak berarti bahwa gaya berbanding terbalik dengan pangkat tiga jarak antar pusat. Relasi tersebut harus dianggap sebagai vektor satuan yang diarahkan dari satu pusat ke pusat lainnya:

Hukum Interaksi Gravitasi

Berat dan gravitasi

Setelah mempertimbangkan hukum gravitasi, kita dapat memahami bahwa hal ini tidak mengherankan bagi kita secara pribadi kita merasakan gravitasi Matahari jauh lebih lemah dibandingkan gravitasi Bumi. Meskipun Matahari masif mempunyai massa yang besar, namun jaraknya sangat jauh dari kita. juga jauh dari Matahari, tetapi ia tertarik padanya karena massanya yang besar. Cara mencari gaya gravitasi dua benda, yaitu cara menghitung gaya gravitasi Matahari, Bumi dan Anda dan saya - masalah ini akan kita bahas nanti.

Sejauh yang kita ketahui, gaya gravitasi adalah:

dimana m adalah massa kita, dan g adalah percepatan jatuh bebas Bumi (9,81 m/s 2).

Penting! Tidak ada dua, tiga, sepuluh jenis kekuatan tarik menarik. Gravitasi adalah satu-satunya gaya yang memberikan karakteristik kuantitatif gaya tarik-menarik. Berat (P = mg) dan gaya gravitasi adalah hal yang sama.

Jika m adalah massa kita, M adalah massa bola bumi, R adalah jari-jarinya, maka gaya gravitasi yang bekerja pada kita adalah:

Jadi, karena F = mg:

Massa m berkurang, dan persamaan percepatan jatuh bebas tetap:

Seperti yang bisa kita lihat, percepatan gravitasi benar-benar bernilai konstan, karena rumusnya mencakup besaran konstan - jari-jari, massa bumi, dan konstanta gravitasi. Mengganti nilai konstanta ini, kita akan memastikan bahwa percepatan gravitasi sama dengan 9,81 m/s 2.

Pada garis lintang yang berbeda, jari-jari planet sedikit berbeda karena Bumi masih belum berbentuk bola sempurna. Oleh karena itu, percepatan jatuh bebas di setiap titik di bumi berbeda-beda.

Mari kita kembali ke daya tarik Bumi dan Matahari. Mari kita coba buktikan dengan sebuah contoh bahwa bola bumi lebih menarik perhatian Anda dan saya daripada Matahari.

Untuk mudahnya, misalkan massa seseorang: m = 100 kg. Kemudian:

Jarak antara seseorang dan bola bumi sama dengan jari-jari planet: R = 6,4∙10 6 m.
Massa bumi adalah: M ≈ 6∙10 24 kg.
Massa Matahari adalah: Mc ≈ 2∙10 30 kg.
Jarak antara planet kita dan Matahari (antara Matahari dan manusia): r=15∙10 10 m.

Tarik menarik gravitasi antara manusia dan bumi:

Hasil ini cukup jelas dari persamaan berat yang lebih sederhana (P = mg).

Gaya tarik menarik gravitasi antara manusia dan Matahari:

Seperti yang bisa kita lihat, planet kita menarik kita hampir 2000 kali lebih kuat.

Bagaimana cara mencari gaya tarik menarik antara Bumi dan Matahari? Dengan cara berikut:

Sekarang kita melihat bahwa Matahari menarik planet kita lebih dari satu miliar miliar kali lebih kuat daripada daya tarik planet Anda dan saya.

Kecepatan lepas pertama

Setelah Isaac Newton menemukan hukum gravitasi universal, ia menjadi tertarik pada seberapa cepat suatu benda harus dilempar agar, setelah mengatasi medan gravitasi, meninggalkan bola bumi selamanya.

Benar, dia membayangkannya sedikit berbeda, dalam pemahamannya itu bukanlah roket yang berdiri vertikal yang diarahkan ke langit, tetapi sebuah benda yang secara horizontal melompat dari puncak gunung. Ini adalah ilustrasi yang logis karena Di puncak gunung, gaya gravitasi sedikit berkurang.

Jadi, di puncak Everest, percepatan gravitasinya tidak akan seperti biasanya yaitu 9,8 m/s 2 , tetapi hampir m/s 2 . Karena alasan inilah udara di sana sangat tipis, partikel-partikel udara tidak lagi terikat pada gravitasi seperti yang “jatuh” ke permukaan.

Mari kita coba mencari tahu apa itu kecepatan lepas.

Kecepatan lepas pertama v1 adalah kecepatan benda meninggalkan permukaan bumi (atau planet lain) dan memasuki orbit melingkar.

Mari kita coba mencari tahu nilai numerik dari nilai ini bagi planet kita.

Mari kita tuliskan hukum kedua Newton untuk benda yang berputar mengelilingi planet dalam orbit melingkar:

dimana h adalah tinggi benda di atas permukaan, R adalah jari-jari bumi.

Di orbit, suatu benda mengalami percepatan sentrifugal, jadi:

Massanya diperkecil, kita peroleh:

Kecepatan ini disebut kecepatan lepas pertama:

Seperti yang Anda lihat, kecepatan lepas sama sekali tidak bergantung pada massa benda. Jadi, benda apa pun yang dipercepat hingga kecepatan 7,9 km/s akan meninggalkan planet kita dan memasuki orbitnya.

Kecepatan lepas pertama

Kecepatan lepas kedua

Namun, meskipun kita telah mempercepat benda tersebut ke kecepatan lepas pertama, kita tidak akan dapat sepenuhnya memutus hubungan gravitasinya dengan Bumi. Inilah mengapa kita memerlukan kecepatan lepas kedua. Ketika kecepatan ini tercapai tubuh meninggalkan medan gravitasi planet dan semua kemungkinan orbit tertutup.

Penting! Seringkali ada anggapan keliru bahwa untuk sampai ke Bulan, para astronot harus mencapai kecepatan lepas kedua, karena mereka harus “terputus” terlebih dahulu dari medan gravitasi planet. Hal ini tidak terjadi: pasangan Bumi-Bulan berada dalam medan gravitasi Bumi. Pusat gravitasi mereka berada di dalam bumi.

Untuk mengetahui kecepatan ini, mari kita ajukan masalahnya sedikit berbeda. Katakanlah sebuah benda terbang dari tak terhingga ke sebuah planet. Pertanyaan: berapa kecepatan yang akan dicapai di permukaan saat mendarat (tanpa memperhitungkan atmosfer tentunya)? Inilah kecepatannya tubuh harus meninggalkan planet ini.

Hukum gravitasi universal. Fisika kelas 9

Hukum Gravitasi Universal.

Kesimpulan

Kami mengetahui bahwa meskipun gravitasi adalah gaya utama di Alam Semesta, banyak penyebab fenomena ini yang masih menjadi misteri. Kita mempelajari apa itu gaya gravitasi universal Newton, belajar menghitungnya untuk berbagai benda, dan juga mempelajari beberapa konsekuensi berguna yang timbul dari fenomena seperti hukum gravitasi universal.

Perhitungan aritmatika paling sederhana secara meyakinkan menunjukkan bahwa gaya tarik-menarik Bulan ke Matahari 2 kali lebih besar dibandingkan gaya tarik-menarik Bulan ke Bumi.
Artinya, menurut “Hukum Gravitasi”, Bulan harus berputar mengelilingi Matahari...
Hukum Gravitasi Universal bahkan bukan fiksi ilmiah, tapi hanya omong kosong, lebih besar dari teori bahwa bumi bertumpu pada penyu, gajah, dan paus...

Mari kita beralih ke masalah lain dalam pengetahuan ilmiah: apakah selalu mungkin untuk menegakkan kebenaran secara prinsip - setidaknya selamanya. Tidak, tidak selalu. Mari kita beri contoh berdasarkan “gravitasi universal” yang sama. Seperti yang Anda ketahui, kecepatan cahaya itu terbatas, akibatnya kita melihat benda-benda jauh bukan di tempat mereka berada saat ini, tetapi kita melihatnya di titik asal mula sinar cahaya yang kita lihat. Banyak bintang mungkin tidak ada sama sekali, hanya cahayanya yang bersinar - sebuah topik yang sudah ketinggalan zaman. Dan di sini gravitasi- Seberapa cepat penyebarannya? Laplace juga berhasil membuktikan bahwa gravitasi Matahari tidak datang dari tempat kita melihatnya, melainkan dari titik lain. Setelah menganalisis data yang dikumpulkan pada saat itu, Laplace menetapkan bahwa “gravitasi” setidaknya merambat lebih cepat daripada cahaya sebesar tujuh kali lipat! Pengukuran modern telah mendorong kecepatan gravitasi lebih jauh lagi – setidaknya 11 kali lipat lebih cepat dari kecepatan cahaya.

Ada kecurigaan kuat bahwa “gravitasi” umumnya menyebar secara instan. Tetapi jika ini benar-benar terjadi, lalu bagaimana hal ini dapat dilakukan - lagipula, pengukuran apa pun secara teori tidak mungkin dilakukan tanpa kesalahan apa pun. Jadi kita tidak akan pernah tahu apakah kecepatan ini terbatas atau tidak terbatas. Dan dunia yang memiliki batas, dan dunia yang tidak terbatas, adalah “dua perbedaan besar,” dan kita tidak akan pernah tahu di dunia seperti apa kita tinggal! Ini adalah batas yang ditetapkan pengetahuan ilmiah. Menerima satu sudut pandang atau sudut pandang lainnya adalah suatu masalah keyakinan, benar-benar tidak rasional, menentang logika apa pun. Bagaimana kepercayaan pada “gambaran ilmiah dunia”, yang didasarkan pada “hukum gravitasi universal”, yang hanya ada di kepala zombie, dan yang sama sekali tidak ditemukan di dunia sekitar, bertentangan dengan logika apa pun...

Sekarang mari kita tinggalkan hukum Newton, dan sebagai kesimpulan kita akan memberikan contoh yang jelas tentang fakta bahwa hukum yang ditemukan di Bumi sepenuhnya berlaku. tidak universal terhadap seluruh alam semesta.

Mari kita lihat Bulan yang sama. Sebaiknya saat bulan purnama. Mengapa Bulan terlihat seperti piringan - lebih mirip pancake daripada roti, yang bentuknya? Bagaimanapun, dia adalah sebuah bola, dan bola tersebut, jika disinari dari sisi fotografer, terlihat seperti ini: di tengahnya ada silau, kemudian iluminasi menurun, dan gambar menjadi lebih gelap ke arah tepi disk.

Bulan di langit memiliki penerangan yang seragam - baik di tengah maupun di tepinya, lihat saja ke langit. Anda dapat menggunakan teropong yang bagus atau kamera dengan “zoom” optik yang kuat; contoh foto semacam itu diberikan di awal artikel. Itu difilmkan pada zoom 16x. Gambar ini dapat diproses di editor grafis apa pun, meningkatkan kontras untuk memastikan semuanya benar, terlebih lagi, kecerahan di tepi disk di bagian atas dan bawah bahkan sedikit lebih tinggi daripada di tengah, yang menurut teori , itu harus maksimal.

Di sini kita punya contohnya hukum optik di Bulan dan di Bumi sangat berbeda! Entah kenapa, Bulan memantulkan semua cahaya yang jatuh ke Bumi. Kita tidak punya alasan untuk memperluas pola yang teridentifikasi dalam kondisi Bumi ke seluruh Alam Semesta. Bukan fakta bahwa “konstanta” fisik sebenarnya konstan dan tidak berubah seiring waktu.

Semua hal di atas menunjukkan bahwa “teori” tentang “lubang hitam”, “Higgs boson”, dan banyak lagi bukanlah fiksi ilmiah, tetapi hanya omong kosong, lebih besar dari teori bahwa bumi bertumpu pada penyu, gajah, dan paus...

Sejarah alam: Hukum gravitasi universal

Ya, dan juga... mari berteman, Dan ? ---klik di sini dengan berani -->> Tambahkan sebagai teman di LiveJournal
Dan mari berteman