Astronomi

Güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerden Dünya'da hissedilen yerçekimi kuvveti nedir?

Güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerden Dünya'da hissedilen yerçekimi kuvveti nedir?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Güneş sistemindeki diğer gezegenlerden dünyada ne kadar yerçekimi kuvveti hissedilir? Güneş, bizi yörüngesinde tutan en güçlü g-kuvvetini uygular, ardından dünyadaki gelgitleri etkileyen ay gelir, ancak Jüpiter, Satürn, Venüs, vb.'den ne kadar kuvvet hissediyoruz?


Newton yerçekimi için ters kare yasasından dolayı, $d_b gg r_e$ mesafesindeki $m_b$ kütleli bir cisim nedeniyle Dünya yüzeyinde $g_b$ yerçekiminden kaynaklanan ivmeye sahibiz (burada $r_eyaklaşık 6371 mbox{km}$, Dünya'nın yarıçapını belirtir, tüm mesafelerin $mbox{km}$ cinsinden olması gerektiğine dikkat edin: $$ g_b=g imes frac{m_b}{m_e} imes left(frac{r_e}{d_b} ight)^2 $$ burada $g$ yerçekiminden kaynaklanan olağan ivmedir (Dünya yüzeyinden $yaklaşık 10 mbox{m/s}^2 $, ve $m_eyaklaşık 6.0 imes 10^{24} mbox{kg}$. Bir cismin neden olduğu maksimum ivmeyi, o cismin Dünya'ya en yakın olduğu yerde alırız, bundan sonra yapacağımız şey bu (ortalama mesafenin kullanıldığı Güneş ve Ay hariç).

Şimdi Ay için $r_byaklaşık 0,384 imes 10^6 mbox{km}$ ve $m_byaklaşık 7,3 imes 10^{22} mbox{kg}$, dolayısıyla Dünya yüzeyindeki Ay $g_byaklaşık 3,3 imes 10^{-5} mbox{m/s}^2$

Sonra bu ilişkiyi ve Güneş Sistemi verilerini bir elektronik tabloya koyarak şunu elde ederiz:


Herhangi bir gezegenin 75 kg'lık bir insanda ürettiği kuvvet aşağıdaki formülle verilir:

F = G * M * m / r^2

Bu nedenle:

gövde minimum mesafe (km) Kütle (kg) Kuvvet (Newton) % Toprak 6.341.00 6.000.000.000.000.000.000,00 746.488018227 Ay 384.000,00 73.000.000.000.000.000.000.000,00 0,002476552 0,000331760% Güneş 150.000.000,00 1.990.000.000.000.000.000.000.000.000,00 0.442443333 0,059269985 Venüs 42.000.000,00 4.900.000.000.000.000.000.000.000,00 0,0000013896 0,000001861% Mars 78.000.000,00 640.000.000.000.000.000.000.000,00 0,000000526 0,00000070% Juipter 629.000.000,00 1.900.000.000.000.000.000.000.000.000,00 0,000024024 0,000003218% Satürn 1.280.000.000,00 570.000.000.000.000.000.000.000.000,00 0,000001740 0,000000233 Uranüs 2.730.000.000,00 87.000.000.000.000.000.000.000.000,00 0,00000000058 0,0000000008 Neptün 4.150 .000.000,00 100.000.000.000.000.000.000.000.000,00 0,00000029 %0,00000004

Güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerden Dünya'da hissedilen yerçekimi kuvveti nedir? - Astronomi

En eski güneş merkezli modeli önermekten hangi Polonyalı astronom sorumluydu?

Güneş sistemimizi oluşturmak için çöken gaz ve toz parçacıklarından hangi kuvvet sorumludur?

Hangi iki değişken yerçekimini etkiler?

Ağırlık hangi 2 değişken tarafından belirlenir?

1600'lerde hangi Alman matematikçi Kopernik'in güneş merkezli modelini geliştirdi?

"Yıldızların doğum yeri" olarak da bilinen gök cismi hangisidir?

Güneş sistemimizdeki en büyük cisim hangisidir?

Pablo aya gitmek istiyor ve ayda kaç kilo olduğunu merak ediyor. Dünya'da 100 kilo ağırlığında. Ay'ın dünyadaki mevcut çekim kuvvetinin yarısına sahip olduğunu mu öğreniyor? Pablo ayda kaç kilo olacak?

Gökbilimcilerin Dünya'nın evrenin merkezinde olduğuna inandıkları modelin adı nedir?

Bilim adamları, iç 4 gezegeni ve dış 4 gezegeni ayıran asteroit kuşağının güneş sistemimizin bir parçası olduğunu nasıl biliyorlar?

Güneşin yörüngesinde dolandığı için

Hangi nesne en büyük yerçekimine sahiptir?

Bir uzay sondası, yerçekimi kuvvetinin 2 katı olan bir gezegene iniyor. Uzay sondasının kütlesine ve ağırlığına ne olur?


Güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerden Dünya'da hissedilen yerçekimi kuvveti nedir? - Astronomi

5 Mayıs 2000'de gezegenlerin hizalanmasının, Dünya'nın hafifçe devrilmesine ve kitle imhasına neden olacak kadar yerçekimi etkisine sahip olması mümkün mü?

Bu cevabı birçok kişiden bulmaya çalıştım ama herkes cevap vermeyi reddediyor. Lütfen yardım et.

Cevap

Uzun zaman önce Sir Isaac Newton bize bir cismin başka bir cismin çekim kuvvetini nasıl etkilediğine ve ondan nasıl etkilendiğine dair matematiksel bir tanım verdi. Uzun yıllar boyunca yapılan gözlemler bu tanımlamanın doğru olduğunu kanıtlamıştır (en azından gezegenlerinki gibi kütleler için). Newton'un Yerçekimi Yasası şöyle der: Kütleleri M1 ve M2 olan herhangi iki nesne arasındaki kuvvet, birbirinden R mesafesi ile ayrılmış olup, nesneleri birleştiren çizgi boyunca bir çekimdir ve bir büyüklüğü vardır.

G, tüm nesne çiftleri için 6.6732 x 10 -11 Newton-metre 2 /kg 2 değerine sahip evrensel yerçekimi sabitidir. Bir "newton", fizikçilerin kullandığı bir kuvvet birimidir. 1 kg'lık bir kütleyi saniyede 1 metre hızla hızlandırmak için gereken kuvvet miktarı olarak tanımlanır 2 . Burada hatırlanması gereken önemli şey, bir kuvvet birimi olarak Newton'un oldukça küçük olmasıdır. milimetrenin küçük bir uzaklık birimi veya mikrosaniyenin küçük bir zaman birimi olması gibi.

Öyleyse gezegenlerin Dünya üzerindeki çekimini inceleyelim.

Aşağıdakileri biliyoruz:

GezegenGezegen Kütlesi Dünyadan Minimum Uzaklık
(Dünya Kütleleri) (10 6 km)
Merkür 0.0549 91
Venüs 0.807 41
Mars 0.106 79
Jüpiter 314.5 629
Satürn 94.1 1,277
Uranüs 14.4 2,720
Neptün 16.7 4,346
Plüton 0.00218 5,751

Dünyanın kütlesi yaklaşık 6 x 10 24 kg'dır.

Yani. Tüm gezegenleri mucizevi bir şekilde Dünya'dan minimum uzaklıklarına tek bir yönde düz bir çizgide olacak şekilde yerleştirebileceğimizi varsayalım -- böylece yerçekimi kuvvetleri toplanır. Bu, elbette, gerçekte asla gerçekleşemez, ancak bize Dünya'daki diğer gezegenlerin mümkün olan maksimum çekim gücünü verecektir. Öyleyse bunu yapabileceğimizi varsayalım. Ne elde ederiz?

Newton yasasındaki tüm sayıları koyarsanız (ve birimleri uyumlu hale getirirseniz), diğer tüm gezegenlerin Dünya'ya uygulayabileceği maksimum kuvvetin kabaca 3 x 10 18 Newton olduğunu elde edersiniz. Bunun Dünya'da nasıl bir sonucu olacak. Bir M kütlesine bir F kuvveti uygulanırsa, kütlenin bir A değeri kadar hızlandırılacağını söyleyen Newton'un Birinci Yasasını kullanıyoruz. (Bu ünlü denklem F=ma'dır). Dünya'ya etki eden 3 x 10 18 Newton'luk bir kuvvet, Dünya'nın saniyede 5 x 10-7 metre hızlanmasına neden olur. Başka bir deyişle, güneş sistemimizdeki gezegenler - hizalanmış veya hizalanmamış - Dünya'nın hareketinde kitle imhaya yol açacak bir kaymaya neden olamaz.

Karşılaştırmak için, Güneş'in Dünya'ya uyguladığı yerçekimi kuvvetine bakalım. Güneş'in kütlesi, Dünya'nınkinin yaklaşık 329.400 katıdır. Ortalama olarak yaklaşık 149.000.000 km ile ayrılırlar. Böylece Güneş bir kuvvet uygular.

Dünyada 3.5 x 10 22 Newton. Görüyorsunuz, güneş sistemimizdeki diğer gezegenler Güneş'e kıyasla hiç önemli değil!

Tamamen doğru olmak için, ilgili fizik yasalarının aslında Ay'ın Dünya için en önemli nesnelerden biri olduğunu gösterdiğini söylemeliyiz. kütleçekimsel olarak konuşursak. Okyanus gelgitleri ve benzeri şeylerden sorumlu olan Ay'dır. Güneş sistemimizdeki diğer tüm gezegenlerin bir araya gelmesi, Dünya üzerinde Ay'ın yaptığı kadar büyük bir yerçekimi etkisine sahip değildir.

İşte Güneş, Ay ve Gezegenlerin gelgit kuvvetleri tablosu. Güneş'in gelgit kuvveti 1,00'e eşitken, Thompson'da (1981) aşağıdaki değerler verilmiştir:

Ay2.21
Güneş1.00
Venüs0.000113
Jüpiter0.0000131
Mars0.0000023
Merkür0.0000007
Satürn0.0000005
Uranüs0.000000001
Neptün0.000000002
Plüton0.0000000000001

Son bir düşünce: Güneş sistemindeki çeşitli gezegenlerin hizalanması her zaman meydana gelir. Öyle görünüyor ki, ne zaman biri çıksa, kıyamet tellalları bunun bildiğimiz şekliyle Dünya'daki yaşamın sonu olduğunu haykırmak için ayağa kalkıyor. Ancak bu Evrenimizde fizik yasaları inkar edilemez. Bu Dünya'daki yaşam sona ererse, bunun nedeni güneş sistemimizde sıralanan gezegenler olmayacak.


Güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerden Dünya'da hissedilen yerçekimi kuvveti nedir? - Astronomi

Dünya ve Ay Arasındaki Yerçekimi Kuvvetleri

Sınıf düzeyi: Lise Fiziği

Hamilton County Eğitim Bölümü Lise Ders belirteçleri 9-12, 2002-2003 4.H.1- Kuvvetler, hareket, enerji, elektrik ve manyetizma kavramlarını dünya ve evren çalışmalarına uygular.

Evrendeki her madde parçacığı, diğer tüm parçacıkları, parçacıkların kütlelerinin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı bir kuvvetle çeker. Isaac Newton, kütlesi olan herhangi bir nesnenin, diğer tüm büyük nesneler üzerinde her zaman çekici bir yerçekimi kuvveti uyguladığını varsaymıştı. Nesne ne kadar büyük olursa, yerçekimi o kadar güçlü olur. Gezegenlerin hareketlerinin incelenmesi, yerçekimi kuvvetinin başka bir yönünü ortaya çıkarır. İki nesne arasındaki yerçekimi kuvveti (çekim), birbirlerinden kare mesafelerinin artmasıyla orantılı olarak azalır. Yerçekimi kuvvetini hesaplamak için kullanılan Newton denklemi

burada F Newton'daki (N) yerçekimi kuvvetidir, G, Nm2 /Kg2 cinsinden yerçekimi sabitidir, m1, Kg cinsinden bir nesnenin kütlesidir, m2, Kg cinsinden nesne 2'nin kütlesidir ve r2, karenin karesidir. metre (m) cinsinden nesnelerin iki merkezi arasındaki mesafe.

  • Ürünün amacı - Bu ürünün amacı, öğrencinin yerçekimi kuvveti kavramını uygulaması ve yerçekimi kuvvetini ilgili bir şeye (dünya ile ay arasındaki yerçekimi kuvveti) hesaplamak için Newton denklemini kullanmasıdır.
  • Önceki ve sonraki olaylar - Bu aktiviteden önce, öğrenciler kütle ve ağırlık arasındaki farkı öğrenecek, kütleyi hacim ve yoğunluktan tanımlayıp hesaplayacak ve Newton denilen kuvvet birimi hakkında bir anlayışa sahip olacaklardır. Bunu takip eden etkinlikler arasında laboratuvarlar, etkinlikler ve diğer kuvvetler, hareket ve enerji kavramlarıyla ilgili dersler yer alır.
  • Ürün geliştirme öğrenimi - Bu ürün öğrencinin matematik becerilerini geliştirecek ve yerçekimi kuvvetlerine ilişkin anlayışını genişletecektir. Ayrıca öğrenciye (fizikte önemli olan) kütle kavramını çok ilgili ve pratik bir şekilde uygulama şansı verecektir.
  • Ürün geliştirme veya genişletme - Bu ürün, güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerin ve ayların yerçekimi kuvvetlerinin hesaplanmasını içerecek şekilde genişletilebilir. Bu aktivitede kullanılan prensipler ve hesaplamalar, kimyada atomlar ve moleküller arasındaki çekime de uygulanabilir.

Bu aktivitede, Newton denklemini kullanabilmek ve aralarındaki yerçekimi kuvvetini hesaplayabilmek için dünya ve ayı hakkında uygun verileri elde etmeniz istenecektir. Hesap makinesi, kağıt ve kaleme ihtiyacınız olacak. Newton'un yerçekimi kuvvetini (F) hesaplamak için denklemine göre, dört parça bilgiye ihtiyacınız olacak:

    Nm 2 /Kg 2 cinsinden.
  1. Nesne 1'in kütlesi (m1), bu durumda kilogram (Kg) cinsinden toprak kütlesi.
  2. Dünya'nın ayının kütlesi olması durumunda, nesne 2'nin kütlesi (m2) (Kg).
  3. Dünyanın merkezinden ayın merkezine olan ortalama mesafe metre (m) olarak.

Artık denklem için uygun bilgiyi edindiğinize göre, dünya ile ay arasındaki çekim kuvvetini hesaplayın.

Aralarındaki ortalama mesafede dünya ve ay arasındaki yerçekimi kuvveti F olarak ifade edilebilir. Kütle veya mesafedeki veya her ikisindeki aşağıdaki değişiklikler için, F'nin değeri sabit mi kalacak, artacak mı yoksa azalacak mı? Aşağıdaki değişikliklerin her biri için F'yi hesaplayın, burada belirtilmeyen faktörlerin değişmeden kaldığı anlaşılmaktadır:

  • Ayın kütlesi iki katına çıkar.
  • Dünyanın kütlesi iki katına çıkar.
  • Hem dünyanın kütlesi hem de ayın kütlesi iki katına çıkar.
  • İkisinin merkezleri arasındaki mesafe iki katına çıkar.
  • Her iki kütle de ikiye katlanır ve mesafe yarıya iner.

Dünya ile ayı arasındaki çekim kuvveti = F= (G x m1 x m2) / r 2 =

  1. Yerçekimi sabiti (G) = .
  2. Dünyanın kütlesi (m1) = .
  3. Ayın kütlesi (m2) = .
  4. Dünyanın merkezinden ayın merkezine olan ortalama uzaklık .
  5. Ayın kütlesi iki katına çıkarılsaydı, F = .
  6. Dünyanın kütlesi iki katına çıkarılsaydı, F = .
  7. Hem dünyanın hem de ayın kütlesi iki katına çıkarsa, F = .
  8. İkisinin merkezleri arasındaki mesafe ikiye katlanırsa, F = .
  9. Hem dünyanın hem de ayın kütleleri iki katına çıkarsa, F = .

Bu aktivitede öğrenci, dünya ile ay arasındaki çekim kuvvetinin pratik bir uygulamasında kütleyi kullanabilir. Öğrenci, iki nesne arasındaki yerçekimi kuvveti için Newton denklemini kullanarak yerçekimi kuvvetini hesaplar. Öğrenci ayrıca dünya ve ayın farklı kütlelerini ve ayrıca dünya ile ay arasındaki farklı mesafeleri kullanarak yerçekimi kuvvetlerini hesaplar.

  • Booth, V.H. (1962). Fizik Bilimi, madde ve enerjinin incelenmesi. New York, NY: Macmillan Şirketi.
  • Chaisson, E. ve McMillan, S. (2002). Bugün astronomi. Yukarı Saddler Nehri, NJ: Prentice Hall.
  • Col, J. (2003). Büyülü öğrenme.com. http://www.enchantedlearning.com/subjects/astronomy/planets/earth/Mass.shtml adresinden 31 Mart 2003 tarihinde alındı.
  • Tal, K. (2003). Güneş Sistemi. http://www.krysstal.com/solarsys_moon.html adresinden 31 Mart 2003 tarihinde alındı.
  • Weisstein, E.W. (2003). Wolfram Araştırma. 31 Mart 2003'te http://scienceworld.wolfram.com/physics/GravitationalConstant.html adresinden alındı.
  • Bell, E.V. (2003). NSSDC fotoğraf galerisi. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/planetary/earth/gal_earth_moon.jpg adresinden 31 Mart 2003 tarihinde alındı.

Dünya ile ayı arasındaki çekim kuvveti = F= (G x m1 x m2) / r 2 = 1.99 x 10 20


Yerçekimini kim keşfetti?

Isaac Newton, şeylerin nasıl hareket ettiğine ilgi gösteren ilk bilim adamı değildi. Başlangıçta Yunan filozofları, doğanın 16. yüzyıla kadar tanrıların dünyasının bir parçası olarak doğal bir hareket izlediğine inanıyorlardı. 1500'den sonra Braghje, Galileo ve diğer gökbilimciler gezegenlerin güneşin etrafında döndüğünü keşfettiler.

Kepler, gezegenlerin eliptik bir yörünge izlediğini gösterirken, asıl soru bunun nedeniydi. Ancak, Issac Newton gücü inceleyene kadar dünyanın net bir resmi var.

Sir Isaac Newton yerçekimini keşfetti. Bilim adamı, bir elmanın yere düştüğünü gördüğünde bir elma ağacının altında oturuyordu. Meyveyi yere doğru hareket ettiren bir kuvvetin oyunda olduğunu fark etti. Aksi takdirde, geri kalanı ağaçta kalacaktı. Newton bu kuvveti yerçekimi olarak adlandırdı ve tüm nesneler arasında bir kuvvet olduğu sonucuna vardı.

1642'de doğdu ve Cambridge'deki Trinity College'a gitti. Yerçekimi yasasının yanı sıra hareket yasalarını da keşfetti. Hareket yasaları, Kepler'in Gezegensel Hareket Yasalarına dayanmaktadır. Newton'un yerçekimi yasası, Einstein görelilik teorisini bulana kadar karşı konulmaz bir şekilde kaldı. 1642'den 1727'ye kadar yaşadı.


Kaynak: Unsplash

Yerçekimi zayıf bir kuvvettir ve tüm evreni bir arada tutacak kadar güçlü değildir. Big Bang'den itibaren evren genişliyor. Evrendeki yerçekimi çekimine karanlık enerji karşı çıkıyor. Yerçekimi yalnızca kısa mesafelerde güçlüdür, ancak karanlık enerjinin eşit olarak dağıldığı düşünülür, bu da evrenin genişlemesini hızlandırır ve yerçekiminin her şeyi tekrar bir araya getirmesini engeller.


Güneş sistemimizdeki gezegenler ne zaman sıralanır?

Gerçek şu ki, güneş sistemimizdeki gezegenler hiçbir zaman mükemmel bir şekilde sıralanmazlar. Bu, olması gerektiğini düşündüğümüz bir şey çünkü güneş sistemini çevreleyen birçok sanat eseri, tüm gezegenleri güneş sistemimiz için elde edilemeyen mükemmel bir düz çizgide görüyor. Gezegenlerin hepsinin güneş etrafında aynı çizgide döndüğüne inanmaya yönlendirildik. Ama gerçekte, tüm gezegenler, kesinlikle mükemmel olmayan farklı üç boyutlu çizgiler boyunca güneşin etrafında dönüyorlar. Sadece bu nedenle gezegenler sıraya girmeyecek.

Bir akşam çok fazla ateşböcekleriyle dolu olduğunu hayal edin. Tüm ateşböceklerinin tam olarak düz bir çizgide sıralanması pek olası değildir. Bunun nedeni, hepsinin üç boyutlu kavanoz içinde farklı yollar boyunca uçuşacak olmalarıdır.

Hepsi iki boyutlu bir yol izlemeyecekler. O halde, güneş sisteminin tüm çizimlerinin, gezegenlerin güneş etrafında aynı çizgide döndüğünü göstermesi olağandışıdır.

Karışıma daha fazla karışıklık eklemek için, gökbilimciler genellikle "gezegen hizalaması" denilen bir şeye atıfta bulunurlar. Bu, adıyla çelişen, gezegenlerin hepsinin tetikte askerler gibi sıralanacağı anlamına gelmez.

Bazı gezegenlerin gökyüzünün benzer bir bölgesinde olduğu anlamına gelir. Bu aynı zamanda, özellikle tüm gezegenlerde aynı anda neredeyse hiç olmaz. Aynı anda iki veya üç gezegenin başına gelme olasılığı daha yüksektir.

Göz önünde bulundurulması gereken bir diğer faktör, bu gezegensel hizalanmanın tamamen gözlemci gezegenin konumuna bağlı olmasıdır. Burada, yeryüzünde, gökyüzündeki diğer iki gezegenle 'hizalanabilir' olabiliriz. Ama bu sadece bizim açımızdan olabilir.

Mars'taki bir astronota gezegenlerin hizalı olduğu söylenecek olsaydı, böyle bir şey göremeyebilirler. Dolayısıyla, gezegenlerin 'hizalanması' söz konusu olduğunda perspektif de önemlidir.

Yani sorunun kısa cevabı, gezegenlerin hepsinin hizalanmadığıdır. Aslında, uzayda, şeylerin sorunun önerdiği şekilde hizalanması pek olası değildir. Ancak tüm gezegenler sıraya girse bile, bu fenomenin dünya üzerinde gerçek bir etkisi olmayacaktı. Yine, eğer bir şey dünya ile hizalanırsa, kötü bir şey olacağına inanmaya yönlendiriliyoruz.

Bu, genel olarak birçok bilim kurgu filmi ve komplo teorisi sayesinde. Bazı inançlar, gezegenlerin hepsi hizalanırsa, güneşin hepsinin içinden bir ışık huzmesi göndereceğini içerir… Neyse ki böyle bir şey uzaktan doğru veya mümkün değildir. Yine de bir bilim kurgu hikayesi için eğlenceli bir öncül!

Gezegenlerin hizalanmasının bizi dünyada etkilememesinin nedeni, gezegenlerin yerçekimi çekimlerinin bize müdahale edemeyecek kadar uzakta olmasıdır. Ay, astronomik bir cisim olarak gelgitlerimizi etkiler, ancak bunun nedeni dünyaya yakınlığıdır. Güneş, bizi etkileyen diğer tek astronomik cisimdir.

Güneş kesinlikle çok büyük olsa da, bazı gezegenlerden bizden daha uzak olmasına rağmen etkisi hala harika. Güneşin yerçekimi, dünyanın yörüngesinden, mevsimlerden ve günümüzdeki saatlerden sorumludur. Daha önce de belirtildiği gibi, yerçekimi kuvveti sayesinde ay gelgitlerden sorumludur.

İlginç bir şekilde, güneş ve ayın ara sıra dünya ile hizalanmasının aslında dünya üzerinde bir etkisi vardır. Bu, basitçe söylemek gerekirse, her dolunayda daha güçlü bir gelgit olan bahar gelgiti adı verilen bir şey üretir. 'Bahar', gelgit geldiğinde suyun yaylı doğasına atıfta bulunur, çünkü aydaki diğer gelgitlerden daha güçlü görünür.

Bir insanın diğer gezegenlerden gelen yerçekiminin etkilerini hissetmeyeceğini göstermenin mükemmel bir yolu, sayıları düşünmektir. Newton'un Evrensel Yerçekimi Yasasını ve güneş sistemimizdeki tüm astronomik cisimlerin bilinen kütlelerini ve mesafelerini alırsak, yapabileceğimiz birçok hesaplama var:

Dünya'nın ekvatorunda duran bir insansanız ve yaklaşık 100 kg ağırlığındaysanız, dünyanın yerçekimi kuvveti inn Newton 980'dir. Bu hissedeceğiniz en güçlü yerçekimi kuvvetidir çünkü dünyanın yüzeyinde duruyorsunuz ve ona en yakınsınız. Dünya, güneş sistemindeki diğer herhangi bir astronomik cisimden daha fazladır.

İlginçtir ki, güneş sistemimizdeki en büyük gezegen olan Jüpiter, dünyaya en yakın olduğunda, sadece 0,000037N yaşanır. Bu, dünyanın kuvvetine kıyasla kesinlikle çok küçük.

Ve bu, Jüpiter'in dünyaya en yakın olabileceği zamandır. Yani, tüm gezegenlerin dünyaya olabilecekleri en yakın olduğunu ve 100 kg ağırlığında ekvatorda durduğunuzu hayal edersek, uygulanan yerçekimi kuvveti sadece 0,000064N olacaktır.

Bu, yalnızca Jüpiter'den daha fazlası değil. Bu sadece, gezegenlerin hizalanmasının dünya üzerinde veya üzerinde yaşayan insanlar üzerinde gerçek bir fark edilebilir etkisinin olmayacağını gösteriyor.

Tüm gezegenlerin varsayımsal olarak dünyaya en yakın olduklarında bu birleşik çekim kuvveti, ayın çekim kuvvetinden 53 kat daha zayıf bir değer gösterir. Ve ayın yerçekiminin etkilerini gerçekten hissetmiyoruz bile, onu sadece gelgitlerde görüyoruz.

Gezegenlerden gelen bu birleşik çekim kuvveti bizi etkileyecek olsaydı, o zaman ayın yerçekimi kuvveti bize zaten 15 kat daha fazla zarar verirdi. Dolunay geldiğinde doğal afetlerde herhangi bir artış görmüyoruz, bu nedenle ayın çekim kuvvetinin herhangi bir zarar verecek kadar güçlü olmadığı açıktır, dolayısıyla gezegenlerin olası "hizalanma"sı da olmayacaktır.

Ama buraya hem eğlenceli hem de satılmış bir cevap için geldin. Bu yüzden, geleceğimizde gezegenlerin bir şekilde hizalanacağı bir zaman olduğunu söylemekten memnuniyet duyuyorum. Açıkçası, 'hizalanmış' terimini gevşek bir şekilde kullandık. Ancak 2492'de olduğu için o zaman hayatta olmayacağınızı üzülerek bildiriyorum. Bu nedenle, gökyüzünde en fazla iki gezegen görmekle yetinmek zorunda kalabilirsiniz.

Ancak 2492'de, 6 Mayıs'ta, bir insan, New York'ta sabah 5:10 civarında gökyüzünde sekiz gezegen görebilecek. Bu, gökyüzünde görünen dünya hariç her gezegendir. Bu cevabı doğru okuduysanız, bu gezegenlerin düz bir çizgide hizalanmayacağını bileceksiniz ve bu gezegensel hizalama, hepsinin aynı anda gökyüzünün aynı bölgesinde olacağı anlamına geliyor.

Ama bu başlı başına çok etkileyici! Zaten uzaydaki şeylerin aynı hizaya gelmesi pek olası olmadığı için, bir insanın gökyüzündeki diğer sekiz gezegeni aynı anda görebilmesi inanılmaz.

Bu nedenle, tüm gezegenlerin ne zaman hizalandığı sorusunun cevabı, hizalamadıklarıdır. En azından, sorunun hiç şüphesiz önerdiği şekilde değil.

Gezegenlerin hepsi, sirkteki dönen bir plaka üzerindeymiş gibi güneşin etrafında dönmezler, hepsi farklı şekillerde ve farklı yörüngelerde dönerler. Bu nedenle gezegenlerin kusursuz bir şekilde sıralanması pek olası değildir. Ancak bilim adamları tarafından kullanılan "gezegen dizilimi" terimi, basitçe, gezegenlerin aynı anda gökyüzünün aynı bölgesinde olacağı anlamına gelir.

Bu, ara sıra iki gezegenle olur, ancak 2492 yılında sekizinin hepsinde (elbette dünya hariç) olacaktır.


Güneş sistemleri, gezegenler nasıl hareket eder - ve hangi kuvvetler söz konusudur ve ay neden başımıza düşmüyor?

Kendimize ayın neden tüm zaman boyunca etrafta, etrafında hareket ettiğini sorabiliriz? Ay neden Dünya çevresindeki yörüngede kalır? Ay neden uçup gitmiyor? Ay neden başımıza düşmüyor?
Yukarıdaki soruları açıklamaya çalışacağım ve aynı zamanda tüm gezegenlerin neden hareket ettiğini ve gezegenlerin hareketini etkileyen kuvvetlerin neler olduğunu ve güneş sisteminin neden bozulmadığını açıklayacağım.

Bu soruları merak eden sadece ben değilim, 17. yüzyılda adı Isaac Newton olan bir adamdı. O da benim merak ettiğim soruları merak ediyordu. Düşen bir elma gördüğünde, elmanın Dünya'ya doğru çekildiği fikrine kapıldı. Ayrıca, Dünya'yı yörüngesinde tutan aynı kuvvet olup olmadığını merak etti.

Ay, tüm zaman boyunca Dünya'nın merkezine "düşüyor" gibi görünüyor, ancak hız onu bir yörüngede tutmasını sağlıyor. Dünya ayı çekmezse, Dünya'dan düz bir çizgide uzaklaşmalı ve geri dönmemelidir. Newton, Ay'ı Dünya çevresindeki yörüngede tutan aynı kuvvet, yerçekimi olduğunu gösteriyor. Newton ayrıca gezegenlerin hareketinin Güneş'in yerçekiminin bir etkisi olduğunu da biliyordu.

Cisimlerin hareketi (örneğin bir top veya bir gezegen), başka bir kuvvetten etkilenmediği takdirde (Newton 1. kanunu) düz bir çizgi üzerinde değişmeden devam eder. Kuvvet örn. başka bir cisimden gelen yerçekimi olabilir, ör. temas kuvveti olan Güneş veya sürtünme direnci. Uzayda sürtünme direnci, duracak kuvvet yoktur. Bir top, bir gezegen veya bir uzay gemisi gibi şeylerin, harekete geçtiğinde, hiçbir şey onu durdurmadıysa, sonsuza kadar seyahat etmeye devam edebilmesinin nedeni budur.

Gezegenlerin bir yıldızın etrafında hareket edebilmeleri için, yıldıza dışa doğru aynı miktarda yerçekimine ihtiyaçları vardır, aksi takdirde gezegen güneşle çarpışır veya uzayda uçup giderdi. Dışa doğru olan kuvvet (hareket) içe doğru olan yerçekimi kadar büyüktür (Newton 3. yasası) bu bizim için çok iyidir. Gezegen güneşe ne kadar yakınsa, güneşin etrafında o kadar hızlı hareket eder. Bunun nedeni, gezegen güneşe ne kadar yakınsa yerçekimi o kadar güçlüdür. Bu nedenle gezegenlerin hareketi daha hızlı olmalıdır, aksi takdirde gezegen güneşe girer (ve “Pizza Planeten” fırınındaki pizzalardan daha sıcak olur).

Kütlesi olan tüm cisimler birbirini çekim kuvveti denilen bir kuvvetle etkiler. Bir cismin kütlesi ne kadar büyükse yerçekimi de o kadar fazladır. Evrenin her yerinde yerçekimi birleştirici güçtür. Senin, benim ve etrafımızdaki havanın Dünya'da kalmasını sağlayan yerçekimidir. Yerçekimi kuvveti güneş sistemimizi bir arada tutar ve Güneş'in milyarlarca komşu yıldızının birlikte bir galaksi, Samanyolu oluşturmasını sağlar.

Yerçekimi dört doğal kuvvetten biridir ve en zayıfıdır, ancak çok uzun mesafelerde hareket eder! Tidewater, yerçekiminin uzun mesafelere etki ettiğinin iyi bir örneğidir. Ay, Dünya'nın suyunu kendisine doğru "çeker", böylece ayın bulunduğu tarafta taşkın olur. Gelgit suyu okyanuslar için önemlidir, su sirkülasyon alır. Pompasız bir akvaryum düşünün, su kötü olmalı.

Gezegenler ve galaksiler birbirlerini etkiler, dolayısıyla yörüngeler tamamen yuvarlak değildir. Gezegenlerin Güneş çevresinde eliptik (oval) yörüngeleri vardır. Dünya neredeyse dairesel bir yörüngeye sahipken, Merkür çok oval bir yörüngeye sahiptir. Oval yörüngeye sahip gezegenler olumsuz bir iklime sahiptir. Gezegen Güneş'e yakınken çok sıcak ve uzaktayken çok soğuktur. Bu, çok eliptik bir yörüngeye sahip bir gezegende yaşam olamayacağı anlamına gelir. Şans eseri, Güneş'in etrafında neredeyse dairesel bir yörüngeye sahip olan Dünya'da yaşıyoruz ve ayrıca Dünya'nın Güneş'e mükemmel bir mesafesi var. Dünya “Goldilocks bölgesinde”, yani ya çok sıcak ya da çok soğuk.

Kaynaklar: Naturkunskap AB, Natur och Kultur s.71, 91>
Fysikens Värld, Illusterad Vetenskaps Bibliotek s.21>
Illustrerad vetenskap, Människan i rymden s.33
Illustrerad vetenskap, Världens vilda väder s.10-11
Den stora planeten, S Hawking s.192>
Universum – Illustrerat upplagsverk s.23


NEWTON'S EVRENSEL ÇEKİM YASASI

Bir efsane, Newton'un yerçekimi üzerindeki tecellisinin, profesör olduğu Cambridge Üniversitesi kampüsünde bir elma ağacının altında otururken geldiğini öne sürüyor. Oturup Ay'a bakarak, Ay'ın Dünya'nın etrafında dönmesini sağlayan şeyin ne olduğunu düşünürken, aniden ağaçtan kafasına bir elmanın düştüğü ve onun &ldquoEureka!&rdquo diye haykırmasına neden olduğu varsayılır. Newton'un yerçekimi anlayışının özü: Elmaların yere düşmesine neden olan ve insanları yerde sıkıca tutan aynı kuvvet, Ay'ın Dünya'nın etrafında dönmesine (ve Dünya'nın Güneş'in etrafında dönmesine) neden olur. Bu, yapılması gereken hayati bağlantıydı.

Şekil 7.4: Isaac Newton, bir elmanın yere düşmesine neden olan aynı kuvvetin, Ay'ı da Dünya etrafındaki dairesel yolunda tutması gerektiğine dair bir kavrayışa sahipti. Bu kavrayışı ve yeni hareket yasalarını Evrensel Yerçekimi Yasasını çıkarmak için kullandı. Kredi: NASA/SSU/Aurore Simonnet<

Newton, Ay'ın Dünya'yı 27.5 günde çevrelediğini biliyordu. (Bu, yeni aydan yeni aya kadar olan süre değil, Dünya'nın çevresini 360 derece dolaşmak için gereken süredir.) Newton, Ay'ın Dünya çevresindeki yörüngesinin kabaca dairesel olduğunu ve Ay'ın yörünge yarıçapının yaklaşık 60 kat daha büyük olduğunu da biliyordu. Dünya'nın kendi yarıçapından daha fazla.

Bir cismin dairesel bir yolda hareket etmesini sağlamak için hızlandırılması gerekir. Neden? Çünkü yolu boyunca hareket ederken hızının yönü sürekli değişiyor ve hızın değişmesi bir ivme anlamına geliyor. Böyle bir hareketi düşünürsek, daha hızlı bir nesnenin daha yavaş olandan daha büyük bir ivmeye sahip olduğunu fark ederiz. Hızı, daha yavaş olan nesneden daha hızlı değişmelidir. Ayrıca, bir nesne çok büyük bir daire üzerinde hareket ederse, örneğin Ay'ın yörüngesi gibi, ivmesi daha küçük bir daire üzerinde aynı hızla hareket ettiğinden daha küçük olacaktır. Dairesel hareket için ivmeyi tanımlayan denklem:

burada (a_c) ivmedir, v hızdır ve r cisim ile dairenin merkezi arasındaki mesafedir.

Bu denklemle, daha büyük bir hızın daha büyük bir ivmeye neden olduğunu, hareket için daha büyük bir yarıçapın daha küçük bir ivmeye neden olduğunu görüyoruz. Hızın karesi olduğuna şaşırabilirsiniz, ancak bu tür dairesel hareket böyle çalışır.

Daha önceki tartışmalarımızdan ivmenin bir vektör olduğunu ve hem boyutu hem de yönü olduğunu biliyoruz. Bu ivmenin yönü nedir? Bu ifadeden açık değildir, ancak dairenin yarıçapı boyunca, doğrudan merkezine doğru işaret edildiği ortaya çıkıyor. Bu nedenle, bu tür ivmeye merkezcil (merkez arayan) ivme denir, dolayısıyla &ldquoc.&rdquo alt indisidir. İvmenin sadece zaman içindeki hız değişimi olduğunu hatırlarsanız, ivmenin merkezi göstermesi mantıklıdır. Değişen tek şeyin hız vektörünün yönü olduğu bunun gibi dairesel hareket için, vektör sürekli olarak dairenin merkezine doğru dönüyor. Hız vektörü elbette hiçbir zaman çemberin merkezine doğru tam olarak dönmez. Dairesel yola teğet bir yönü işaret etmeye devam eder ve hareketli nesne dairenin çevresi boyunca daha uzağa gider. Bu durumun animasyonlu bir temsili için Şekil 7.5'e bakın.

Animated Figure 7.5: Dairesel bir yolda hareket eden nesne. Bu nesne, sabit bir hızla, ancak sürekli değişen bir yön ile dairesel bir yolda hareket ediyor. Hareket yönü değiştiği için cismin hızı da değişiyor olmalıdır. Bu nedenle, hareketindeki değişikliğin yönünü gösteren bir ivme olmalıdır. Bu ivme, animasyonun gösterdiği gibi dairesel yolun merkezine doğru işaret ediyor. Kredi: NASA/SSU/Kevin John

Newton'un yaptığı gibi, merkezcil ivme formülünü biliyorsanız, belirli bir durumda ivmenin değerini hesaplamak oldukça kolaydır. Ay ve Dünya için, Ay'ın yörünge hızını ve Dünya'ya olan mesafesini girmeniz yeterlidir. Bir sonraki aktivitede göstereceğimiz gibi, Ay'ın hızını ve ardından ivmesini bulmak için Ay'ın yörünge boyutunu ve periyodunu kullanabiliriz. O zaman Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesi için de benzer bir hesaplama yapma şansınız olacak.

Yörüngesel İvmelenmelerin Hesaplanması

Ay'ın merkezcil ivmesini bulunuz. Ay'ın yörüngesinin yarıçapı uzun zamandır gözlemlerden biliniyor. Modern birimlerde 384.400 km veya 3.844 x 108 metredir.

Konsept: formülü kullanmak için birc = v 2 /r , bize verildi r, ama yine de Ay'ın yörünge hızını bulmamız gerekecek, v. We can get this from the circumference around its orbital path and the time period that it takes to go once around.

Step 1. In order to derive the Moon&rsquos centripetal acceleration, we first need to find the circumference of its orbit. Given the radius of its orbit, its circumference, C, is:

C = 2&pir = ( 2&pi ) ( 3.844e8 m ) = 2.415e9 m.

Step 2. The period, T, for the Moon&rsquos orbit around Earth is 27.5 days. Convert this to seconds:

Step 3. Now find the Moon&rsquos orbital speed by dividing the distance (circumference) by time (period):

v = C/T = ( 2.415e9 m ) / ( 2.376e6 sec ) = 1,016 m/s

So the Moon moves about 1 km/s.

Step 4. Now we can use the centripetal acceleration formula to get the Moon&rsquos orbital acceleration:

birc = v 2 /r = (1,016 m/s ) 2 / ( 3.844e8 m ) = 2.685e-3 m/s 2

Newton (and others) deduced (guessed, really) that the reason the acceleration of the Moon toward Earth is so small is because the Moon is very far away. He correctly surmised that gravitational attraction must depend on distance .

HOW DOES THE FORCE OF GRAVITY DEPEND ON DISTANCE?

In this activity, you will make measurements to determine how gravitational force depends on distance.

  • The masses are set to 100 kg for this activity.
  • Move the slider bar to select different distances between 200 and 600 units. Enter the distance in the x-column and the force into y-column of the graphing tool. For example, for a distance of 200 units, the force is 1250.
  • Now use the graphing tool to plot your data and compare your data to the plots provided below in Figure A.7.3.

Of course, Newton was not able to make measurements in the laboratory in which he could determine this dependence. Instead, he used mathematical reasoning to infer the relationship, which could then be experimentally verified. Newton&rsquos reasoning is traced in Going Further 7.3: Determining the Distance Dependence of Gravity.

GOING FURTHER 7.3: DETERMINATION OF THE DISTANCE DEPENDENCE OF GRAVITY

Gravity does not only depend on the distance between two objects, it also depends upon their masses. Again using an interactive activity, you will explore this dependence.

HOW DOES THE FORCE OF GRAVITY DEPEND ON MASS?

In this activity, you will make measurements to determine how gravitational force depends on mass.

  • Set the distance between the masses to 400 units for this activity.
  • We will call the mass of the blue object m1 and the mass of the red object m2.
  1. Move the slider bar such that both masses are 50 units. What is the value of the force on each object in this case?

We see that the force on blue = 78.13 units and the force on red = 78.13 units. Note that the force is the same on both objects.

  1. Move the slider bar such that m1 is twice as much as it was before, i.e. 100 units. The other mass should remain at 50 units. What is the value of the force on each object in this case? By what factor has it changed?

We see that the force on blue = 156.3 units and the force on red = 156.3 units. This means the force is twice as much as it was before. The force on blue is equal to the force on red in this case too.

Again, Newton deduced that the masses of the objects and the distance between them were responsible for the gravitational attraction. He was able to write an expression for the gravitational force between two objects as:

This equation has been given the grandiose title Newton&rsquos Universal Law of Gravitation. It describes the gravitational force (Fg) between two objects, one with mass m1 and the other with mass m2. The objects are separated (center to center) by a distance r from each other. The geometry is shown in Figure 7.6. The constant of proportionality G is called the gravitational constant. Its value in SI units is G = 6.67384 x 10 -11 N m 2 kg -2 . The constant of proportionality was not determined by Newton, but by Henry Cavendish (1731 - 1810) in a famous experiment carried out just before the turn of the 19th century, more than 50 years after Newton&rsquos death. At first, Newton&rsquos law was a guess, and it required verification by experiments or observations. Now, Newton&rsquos gravitational law forms the basis for our classical understanding of gravity and is accurate enough to predict the motions of the planets around the Sun and to send spacecraft, peopled or not, to other bodies in the solar system.

Figure 7.6: Two objects with masses m1 ve m2, respectively, are separated by a distance r. Each will feel a force from gravity that is proportional to the product of their masses and inversely proportional to their separation squared. Object 1 feels a force directly toward object 2, and object 2 feels a force directly toward object 1. Credit: NASA/SSU/Aurore Simonnet

The masses, m1 ve m2,could be any two objects in the universe: Earth and the Moon, Earth and the Sun, Earth and you, you and a friend, two tiny particles of interstellar dust , or two galaxies. This is what makes the law universal: it works for everything in the Universe that has mass, no matter how large or small the mass might be.

Sometimes astronomers will be more descriptive in the subscripts they use instead of calling the objects m1 ve m2, they might call them ME ve MS for Earth and Sun for example, or M and m if the objects are different masses. The subscripts are simply a matter of notational preferences.

In the next set of activities, you will practice using Newton&rsquos law of gravitation and explore it in more detail.

WORKING WITH NEWTON&rsquoS LAW OF GRAVITATION
EXPLORING THE FORCE AND ACCELERATION DUE TO GRAVITY.

We can use the Newtonian Gravity tool to take a closer look at how the masses and distances between two objects affect the gravitational forces between them, as well as their acceleration toward each other. In this activity, we have arbitrarily set the G constant equal to 1 in order to avoid dealing with very small numbers. This does not matter at all for understanding gravity. It is equivalent to using a different unit to measure force, rather than using newtons, and units are only a matter of convenience and convention anyway.

First, look at the force and acceleration between two objects of the same mass (50 units), and at a given distance (200 units). Use the slider bars to adjust the masses of the objects and the distance between them.

1. What is the gravitational force felt by the blue object?

In the previous activity, you should have noticed a few important points from working with Newton&rsquos laws. First, the strength of the gravitational force between two objects is always the same for both of them, even if their masses are different. So, the strength of the force on object 1 from object 2 is the same as the strength of the force on object 2 from object 1. This is because a force is an action that happens between two objects, not a property of a single object. Next, you should have noticed that the directions of the forces go in opposite directions. This ensures that the force is always attractive, which Newtonian gravity certainly is.

Newton&rsquos gravitational law depends only on the masses of the two objects and their separation. It does not depend on their physical size (their diameters or radii), nor does it depend on whether they spin or not, whether they have magnetic fields, or whether they have atmospheres. Furthermore, the gravitational force between two objects can be felt infinitely far away. It never cuts off, it just becomes smaller and smaller. That means that, in principle, every object in the universe feels a gravitational attraction for every other object, no matter how far. In practical terms, of course, the gravitational interaction between widely separated objects becomes so small as to be negligible.

Even though the strength of the gravitational force felt between two objects is always the same for both of them, you should have noticed that their accelerations are different if their masses are different. We will explore this phenomenon in more detail next.


You might also Like

@pleonasm - You still have to give people credit for the work they did hundreds of years ago in developing gravitational theory.

I actually find it quite fascinating to read about the alternative theories that some people had to the ones that eventually were shown to be accurate. pleonasm August 13, 2012

@Iluviaporos - Well, to some extent I think it's just too big for us. It's not something that we can stand outside and look at, because it's constantly around us. The same way that old proverb goes about the old fish commenting to some young fish about how's the water today? And the younger fish not understanding what water actually is.

Gravity fields are such a constant it took us thousands of years to even recognize that they are a thing. There are early science fiction novels which don't factor in the fact that people are weightless in space, simply because it didn't occur to them that a lack of gravity could happen.

This knowledge is something we take for granted now, but it's still a relatively new concept. Maybe one day we will be able to take that extra step back and see the big picture, but we aren't there yet. lluviaporos August 12, 2012

I find it so amazing that, while we understand how gravity works to some extent, we still don't really know where it comes from or why it works the way it does. Yet, it is one of the most important forces in the universe, at least from our perspective.

Without gravitational energy, we wouldn't have a planet, because the matter that makes up Earth would go flying away with nothing to hold it together. It also wouldn't orbit the sun, so we wouldn't have the day and the seasons the way we do.

It's just incredible that it's such an important thing and we don't understand where it comes from.


Videoyu izle: Fizika 1. Gravitacijska sila 4 (Eylül 2022).