Care este legea gravitației universale a lui Newton?

Când NASA trimite rachete în spațiu, trebuie să se lupte cu mult mai mult decât antrenamentul astronauților, încărcături de combustibil și un obiectiv general al misiunii. Astrofizicienii care planifică călătoriile spațiale trebuie să lupte și cu legile fundamentale ale fizicii. Principalul dintre acestea este legea gravitației universale a lui Sir Isaac Newton.

Învață de la cei mai buni

Salt la secțiune

• Care este legea gravitației universale a lui Newton?
• Care este istoria legii gravitației universale?
• Care sunt unele aplicații ale legii gravitației universale?
• Aflați mai multe despre MasterClass-ul lui Chris Hadfield

Care este legea gravitației universale a lui Newton?

Legea gravitației universale a lui Newton afirmă că două corpuri din spațiu se trag unul de celălalt cu o forță proporțională cu masele lor și distanța dintre ele. Pentru obiectele mari care se orbitează reciproc - luna și Pământul, de exemplu - aceasta înseamnă că ele exercită efectiv o forță vizibilă una asupra celeilalte. Se poate părea că luna orbitează pe un Pământ relativ static, dar de fapt, luna și Pământul se rotesc în jurul unui al treilea punct între ele. Acest punct se numește barycenter.

Conform termenilor legii lui Newton, fiecare obiect din univers atrage orice alt obiect cu o forță măsurabilă (oricât de mică). Forța este:

câte căni în galon de apă

• Direct proporțional cu produsul maselor a două obiecte
• Invers proporțional cu pătratul distanței dintre obiecte

Acest principiu poate fi exprimat în ecuația: F = G mM / r ^ 2

În cadrul acestei ecuații:

• F este magnitudinea forței
• m este masa obiectului mai mic
• M este masa obiectului mai mare
• r este distanța dintre centrele de masă ale obiectelor
• G este constanta gravitațională

Care este istoria legii gravitației universale?

Sir Isaac Newton a fost primul om de știință care a articulat în mod specific conceptul de forță gravitațională, iar scrierile sale au detaliat modul în care atracția gravitațională afectează atât obiectele care cad, cât și mișcările corpurilor cerești.

grafic zodiacal răsărit și lună

Cu toate acestea, Newton a luat în considerare observațiile și teoriile altor matematicieni și fizicieni, inclusiv: Max Kepler; Robert Hooke; Edmund Halley; și Christopher Wren.

La peste 100 de ani după ce Newton și-a publicat lucrarea, fizicianul englez Henry Cavendish a articulat conceptul de constantă gravitațională G . Printre altele, lucrarea lui Cavendish a ajutat la stabilirea unei valori exacte pentru masa totală a Pământului. (Când se utilizează ecuația lui Newton pentru a măsura efectele gravitaționale ale Pământului asupra unui obiect legat de Pământ, M ar reprezenta masa Pământului și m ar reprezenta masa obiectului legat de Pământ.)

Care sunt unele aplicații ale legii gravitației universale?

Legea gravitației universale se aplică multor subiecte din știința modernă. Aceste subiecte includ:

care este diferența dintre teoria științifică și dreptul științific

• Mareele (create de atracția gravitațională a lunii pe Pământ)
• Interacțiunea dintre două obiecte legate de pământ
• Interacțiunea dintre un obiect legat de pământ și Pământul însuși
• Astrofizică, inclusiv modul în care corpurile cerești exercită forța unul asupra celuilalt și asupra obiectelor mult mai mici, cum ar fi navele spațiale.

Pentru o navă spațială care orbitează sau părăsește Pământul, deoarece masa navei spațiale în raport cu Pământul este mică, nava nu exercită multă forță asupra Pământului. Implicația principală pentru zborul spațial este că forța gravitațională pe nava spațială scade odată cu creșterea distanței dintre nava spațială și Pământ. De fapt, forța scade rapid, deoarece este împărțită la distanța pătrată.

Aflați mai multe despre explorarea spațiului în MasterClass-ul fostului astronaut Chris Hadfield.