Universelles Gesetz des Newtons der Gravitation

Wie Isaac Newtons Begegnung mit, dass Apple landete helfen Raketen in den Weltraum schicken

Newtons Gleichung erschien zuerst in der Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, Juli 1687. Es wird beschrieben, warum fiel, dass Apple von diesem Baum in diesem Obstgarten in Lincolnshire. Ob oder nicht, dass Apple tatsächlich auf Isaac Newtons Kopf gelandet, wie einige Geschichten hätte, beschreibt diese Gleichung, warum Sie auf den Boden, was die Erde in der Umlaufbahn um die Sonne sperrt verwurzelt zu bleiben und wurde von den Nasa-Ingenieuren verwendet, um die Männer zum Mond zu schicken.

Es kapselt die Idee, dass die Teilchen der Materie im Universum durch die Kraft von Schwerkraft – anziehen sagt Newtons Gesetz uns, wie stark die Attraktion ist. Die Gleichung sagt, dass die Kraft (F) zwischen zwei Objekten proportional zum Produkt ihrer Massen (m₁ und m₂), dividiert durch das Quadrat der Entfernung zwischen ihnen ist. Die Restlaufzeit in der Gleichung, G ist die Gravitationskonstante, die durch das Experiment gemessen werden, und ab 2007, US-Wissenschaftler haben es auf 6,693 × 10⁻¹¹ Kubikmeter pro Sekunde im Quadrat Kilogramm gemessen.

Newton kam nach dem Studium der Jahrhunderte der Messungen von Astronomen vor ihm auf die Formel. Sterngucker verbrachten Jahrtausende Katalogisierung die Positionen der Sterne und Planeten am Himmel und im 17. Jahrhundert, der deutsche Astronom und Mathematiker Johannes Kepler hatte ausgearbeitet, die Geometrie dieser Bewegungen. Mit Blick auf die Bewegung des Mars, hatte Kepler berechnet, dass Planeten die Sonne in elliptischen Bahnen und in einer Art himmlischen Uhrwerk, seine drei Gesetze der Planetenbewegung erlaubt Astronomen umkreist zu erarbeiten, die Stellung der Planeten in der Zukunft auf der Basis von Daten aus vergangenen Aufzeichnungen.

Keplerschen Gesetze erklären, wie die Planeten um die Sonne bewegt, aber nicht warum. Newton füllte diese Lücke durch angenommen, es war eine Kraft, die zwischen den Körpern, die sich umeinander bewegten.

Die Geschichte besagt, dass Newton sah ein Apfel zu Boden fallen und es machte ihn fragen, warum die Frucht immer direkt auf den Boden fiel; Warum veer sie nicht nach links oder rechts? Nach seinen eigenen Gesetzen der Bewegung was beginnt aus dem Stand erlebt Beschleunigung, und wo es Beschleunigung, muss eine Kraft. Der Apfel begann in den Baum und landete auf der Erde, das heißt, es muss eine Kraft der Anziehung zwischen den Apfel und die Erde.

Und selbst wenn der Apfel weiter oben im Baum, es würde immer noch das Gefühl diese Kraft der Anziehung mit der Erde, begründete Newton. In der Tat sollte nicht der Reiz sogar an der Spitze eines Baumes aber weiter Weg in den Himmel stoppen Sie. Das stellte sich die Frage: Wenn alles rund um die Erde, diese Kraft der Anziehung fühlen sollte, einschließlich des Mondes, warum nicht unsere nächsten Nachbarn fallen und Absturz auf der Oberfläche unseres Planeten in die gleiche Weise wie den Apfel haben?

Newton kam zu dem Schluss, dass der Mond die Wirkung der Anziehungskraft der Erde fühlten und es war in der Tat in Richtung Erde fallen, aber es ein sehr guter Grund gab, warum es nicht abstürzen nach unten. Er verwendet ein Gedankenexperiment, um sein Denken zu erklären: Stellen Sie sich vor, Sie feuerte eine Kanonenkugel horizontal von der Spitze eines Berges auf der Erde. Der Ball würde folgen eine gebogene Flugbahn als es nach vorne bewegt und zog durch die Schwerkraft in Richtung der Erde zur gleichen Zeit. Feuer die Kanonenkugel mit mehr Energie und es Land weiter Weg von den Berg, aber es würde noch eine gebogene Flugbahn dabei folgen würde.

Newton vorgeschlagen, dass, wenn Sie die Kanonenkugel mit genügend Energie abgefeuert, es ganz um die Erde und nie Land, fliegen konnte, weil die Erde entfernt unter den Ball mit der gleichen Rate krümmen würde, als der Ball fiel. Das heißt, wäre der Ball jetzt in einer Umlaufbahn um die Erde.

Und dies geschieht mit dem Mond – es ist im freien Fall um die Erde, aber es bewegt sich schnell genug, so dass die Erde nie ganz "Es fängt".

Newtons Gesetz besagt, dass die Stärke der Gravitationskraft zwischen zwei Objekten auf die gleiche Weise fällt, dass ein Licht dunkler wird, als Sie Weg, eine Beziehung, die mathematisch als eine inverse quadratische Gesetz bekannt zu bewegen.

Eine weitere Möglichkeit, den Abfall im Bereich visualisieren soll das Gravitationsfeld um ein Objekt als eine Reihe von konzentrischen Sphären vorstellen. Jede Kugel stellt die gleiche "Menge" des Gravitationsfeldes, aber die Kugeln weiter von dem Objekt sind größer, so dass die gleiche Menge des Feldes dünner, über eine größere Fläche verteilt ist. Das Feld erhält also schwächer als Sie weg von der Sache, im Verhältnis der Flächen dieser Sphären bewegen.

M₁ und m₂ könnte Planeten und Sterne, oder sie könnten euch und die Erde. Berechnen Sie die Gleichung mit Zahlen für Ihre Masse und der Erde, und Sie erhalten Ihr Gewicht, gemessen in Newton. Gewicht, ist wahre wissenschaftlich die Gravitationskraft, die auf Ihre Körpermasse (gemessen in Kilogramm) an jedem beliebigen Punkt in der Zeit. Ihre Masse bleibt gleich, wohin Sie im Universum gehen, aber Ihr Gewicht je nach Masse und Position der Objekte um dich herum schwankt.

Newtons Gesetz der Schwerkraft ist einfache Gleichung, aber umwerfend effektiv: stecken Sie die Zahlen und Sie können Vorhersagen, die Positionen der Planeten, Monden und Kometen immer überall im Sonnensystem und darüber hinaus ansehen möchten.

Und es erlaubt uns, diese Himmelskörper auch hinzufügen, läutet das Weltraumzeitalter. Newtons Formel half Ingenieure arbeiten, wie viel Energie wir brauchten, um die Schwerkraft Bindungen der Erde brechen. Der Pfad von jeder Astronaut und der Umlaufbahn eines jeden, die Satelliten aus dem wir – ob für Kommunikation, Erdbeobachtung, wissenschaftliche Forschung um Erde oder anderen Planeten, GPS Informationen – profitieren wurde mit dieser einfachen Formel errechnet.