Prilikom studiranja školskog predmeta fizike, važna tema u dijelu mehanike je zakon univerzalne gravitacije. U ovom članku ćemo pobliže pogledati šta je to i kojom matematičkom formulom je opisano, a također ćemo dati primjere sile gravitacije u svakodnevnom ljudskom životu i na kosmičkim razmjerima.
Ko je otkrio zakon gravitacije
Pre nego što damo primere sile gravitacije, hajde da ukratko opišemo ko je zaslužan za njeno otkrivanje.
Od davnina, ljudi su posmatrali zvezde i planete i znali da se kreću određenim putanjama. Osim toga, svaka osoba koja nije imala posebna znanja shvatila je da bez obzira koliko daleko i visoko baci kamen ili neki drugi predmet, on uvijek pada na zemlju. Ali niko od ljudi nije ni pretpostavio da procesi na Zemlji i nebeskim tijelima kontrolišu isti prirodni zakon.
Godine 1687. Sir Isaac Newton je objavio naučni rad u kojem je prvi izložio matematičkeformulacija zakona univerzalne gravitacije. Naravno, Newton nije samostalno došao do ove formulacije, koju je lično prepoznao. Koristio je neke od ideja svojih savremenika (na primjer, postojanje inverzne proporcionalnosti kvadratu udaljenosti sile privlačenja između tijela), kao i nagomilano eksperimentalno iskustvo o putanjama planeta (Keplerova tri zakoni). Njutnov genij pokazao se u činjenici da je naučnik nakon analize svih raspoloživih iskustava uspeo da ga formuliše u obliku koherentne i praktično primenljive teorije.
Formula gravitacije
Zakon univerzalne gravitacije može se ukratko formulirati na sljedeći način: između svih tijela u svemiru postoji privlačna sila, koja je obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njihovih centara mase i direktno proporcionalna proizvodu mase samih tela. Za dva tijela sa masama m1 i m2, koja su međusobno udaljena r, proučavani zakon će biti zapisan kao:
F=Gm1m2/r2.
Ovdje je G konstanta gravitacije.
Sila privlačenja može se izračunati korištenjem ove formule u svim slučajevima, ako su udaljenosti između tijela dovoljno velike u odnosu na njihove veličine. Inače, a takođe iu uslovima jake gravitacije u blizini masivnih svemirskih objekata (neutronske zvezde, crne rupe), treba koristiti teoriju relativnosti koju je razvio Ajnštajn. Potonji gravitaciju smatraju rezultatom izobličenja prostor-vremena. U Njutnovom klasičnom zakonugravitacija je rezultat interakcije tijela sa nekim energetskim poljem, poput električnih ili magnetskih polja.
Manifestacija gravitacije: primjeri iz svakodnevnog života
Prvo, kao takve primjere možemo nazvati bilo koja tijela koja padaju sa određene visine. Na primjer, list ili čuvena jabuka sa drveta, kamen koji pada, kapi kiše, planinski odroni i klizišta. U svim ovim slučajevima, tijela teže centru naše planete.
Drugo, kada nastavnik zamoli učenike da "daju primjere gravitacije", oni bi također trebali zapamtiti da sva tijela imaju težinu. Kada je telefon na stolu ili kada se osoba vaga na vagi, u tim slučajevima tijelo pritiska oslonac. Tjelesna težina je živopisan primjer ispoljavanja sile gravitacije, koja zajedno sa reakcijom oslonca formira par sila koje uravnotežuju jedna drugu.
Ako se formula iz prethodnog paragrafa koristi za zemaljske uslove (u nju ubaciti masu planete i njen radijus), onda se može dobiti sljedeći izraz:
F=mg
To je ono što se koristi u rješavanju problema s gravitacijom. Ovdje je g ubrzanje koje se daje svim tijelima, bez obzira na njihovu masu, u slobodnom padu. Da nema otpora vazduha, tada bi teški kamen i lagano pero pali u isto vreme sa iste visine.
Gravitacija u svemiru
Svi znaju da se Zemlja, zajedno sa drugim planetama, okreće oko Sunca. Zauzvrat, Sunce je unutrajedan od krakova spiralne galaksije Mlečni put, rotira zajedno sa stotinama miliona zvezda oko svog centra. Same galaksije se također približavaju jedna drugoj u takozvanim lokalnim jatima. Ako se vratimo na skalu, onda bi se trebali sjetiti satelita koji se okreću oko svojih planeta, asteroida koji padaju na te planete ili lete pored njih. Svi ovi slučajevi se mogu zapamtiti ako nastavnik pita učenike: "Navedite primjere sile gravitacije."
Zapazite da je poslednjih decenija pitanje glavne sile na kosmičkim razmerama dovedeno u pitanje. U lokalnom prostoru to je nesumnjivo sila gravitacije. Međutim, s obzirom na problem na nivou galaksije, u igru dolazi još jedna, još nepoznata sila, povezana s tamnom materijom. Ovo poslednje se manifestuje kao antigravitacija.
