» » » » » » » Aspecte specifice ale gravitației

Aspecte specifice ale gravitației

postat în: Gravitația | 0

Gravitația Pământului

Un obiect inițial staționar, care este lăsat să cadă liber sub gravitație(Un obiect inițial staționar, care este lăsat să cadă liber sub gravitație, cade pe o distanță care este proporțională cu pătratul timpului scurs. Această imagine se întinde pe jumătate de secundă și este capturată la 20 de intermitențe pe secundă. https://en.wikipedia.org/wiki/File:Falling_ball.jpg)

Fiecare corp planetar (inclusiv Pământul) este înconjurat de propriul câmp gravitațional, care poate fi conceptualizat cu ajutorul fizicii newtoniene, exercitând o forță de atracție asupra tuturor obiectelor. Presupunând o planetă simetrică sferică, forța acestui câmp în orice punct dat deasupra suprafeței este proporțională cu masa corpului planetar și invers proporțională cu pătratul distanței de centrul corpului.

Forța câmpului gravitațional este numeric egală cu accelerația obiectelor sub influența sa. Rata de accelerare a obiectelor care se încadrează în apropierea suprafeței Pământului variază foarte puțin în funcție de latitudine, caracteristici de suprafață, cum ar fi munții, și, probabil, densități neobișnuit de mari sau scăzute ale suprafețelor. În ceea ce privește greutățile și măsurile, o valoare gravitațională standard este definită de Biroul Internațional de Masuri și Masuri, în cadrul Sistemului Internațional de Unități (SI).

Valoarea respectivă, denumită g, este g = 9,80665 m/s2.

Valoarea standard de 9.80665 m/s2 este cea adoptată inițial de Comitetul internațional pentru măsuri și greutăți în 1901 la 45° latitudine, chiar dacă s-a dovedit a fi mai mare cu aproximativ cinci părți din zece mii. Această valoare a persistat în meteorologie și în anumite atmosfere standard ca valoare pentru latitudinea de 45°, chiar dacă se aplică mai precis la latitudinea de 45°32’33”.

Presupunând valoarea standardizată pentru g și ignorând rezistența la aer, aceasta înseamnă că un obiect care se încadrează liber în apropierea suprafeței Pământului își mărește viteza cu 9,80665 m/s pentru fiecare secundă de coborâre. Astfel, un obiect care pornește din repaos va atinge o viteză de 9.80665 m/s după o secundă, de aproximativ 19.62 m/s după două secunde și așa mai departe, adăugând 9.80665 m/s la fiecare viteză rezultată. De asemenea, ignorând din nou rezistența la aer, toate obiectele, atunci când au căzut de la aceeași înălțime, vor atinge pământul în același timp.

Conform Legii a treia a lui Newton, Pământul însuși simte o forță egală în mărime și opusă în direcția carte se exercită asupra unui obiect care cade. Aceasta înseamnă că Pământul accelerează și el spre obiect până când se ciocnesc. Deoarece masa Pamantului este imensă, accelerația Pământului datorate acestei forțe opuse este neglijabilă în comparație cu obiectul. Dacă obiectul nu sare după ce s-a ciocnit cu Pământul, fiecare dintre ele exercită apoi o forță de contact repulsivă pe cealaltă, care echilibrează efectiv forța atractivă a gravitației și împiedică accelerarea ulterioară.

Forța aparentă a gravitației pe Pământ este rezultatul (sumă vectorială) a două forțe: (a) atracția gravitațională în conformitate cu legea universală de gravitație a lui Newton și (b) forța centrifugală, care rezultă din alegerea unei legături cu pământul, cadru de referință rotativ. Forța gravitațională este cea mai slabă la ecuator din cauza forței centrifuge cauzată de rotația Pământului și deoarece punctele de pe ecuator sunt cele mai îndepărtate de centrul Pământului. Forța de gravitație variază cu latitudinea și crește de la aproximativ 9.780 m/s2 la ecuator la aproximativ 9.832 m/s2 la poli.

Ecuațiile pentru un corp care cade aproape de suprafața Pământului

Pentru o presupunere a atracției gravitaționale constante, legea lui Newton de gravitație universală se simplifică la F = mg, unde m este masa corpului și g este un vector constant cu o magnitudine medie de 9,81 m/s2 pe Pământ. Această forță rezultantă este greutatea obiectului. Accelerația datorată gravitației este egală cu acest g. Un obiect staționar inițial care este lăsat să cadă liber sub gravitațiee scade o distanță care este proporțională cu pătratul timpului scurs. Imaginea de mai sus, care se întinde pe o jumătate de secundă, a fost capturată cu un bliț stroboscopic la 20 de intermitențe pe secundă. În primele 1/20 din secundă, mingea cade o unitate de distanță (aici, o unitate este de aproximativ 12 mm); după 2/20 secunde a căzut la un total de 4 unități; după 3/20, 9 unități și așa mai departe.

Pentru aceleași ipoteze ale gravitației constante, energia potențială, Ep, a unui corp la înălțimea h este dată de Ep = mgh (sau Ep = Wh, unde W înseamnă greutatea). Această expresie este valabilă numai pe distanțe mici de la suprafața Pământului. În mod similar, expresia h = v2/2g pentru înălțimea maximă atinsă de un corp proiectat vertical cu viteză inițială v este utilă numai pentru înălțimi mici și mici viteze inițiale.

Gravitația și astronomia

Gravitația acționează asupra stelelor care formează Calea Lactee (Gravitația acționează asupra stelelor care formează Calea Lactee. https://en.wikipedia.org/wiki/File:Milky_Way_Emerges_as_Sun_Sets_over_Paranal.jpg)

Aplicarea legii gravității lui Newton a permis obținerea multor informații detaliate pe care le avem despre planetele din Sistemul Solar, masa Soarelui și detalii despre quasare; chiar și existența unei materii întunecate se deduce din legea gravității lui Newton. Deși nu am călătorit pe toate planetele și nici pe Soare, cunoaștem masele lor. Aceste mase se obțin prin aplicarea legilor gravitației la caracteristicile măsurate ale orbitei. În spațiu un obiect își menține orbita datorită forței gravitaționale care acționează asupra ei. Planeta orbitează stelele, stelele orbitează în centre galactice, galaxiile orbitează un centru de masă în grupuri și clusterele orbitează în superclustere. Forța de gravitație exercitată asupra unui obiect de către un altul este direct proporțională cu produsul maselor acestor obiecte și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele.

Cea mai veche gravitație (posibil sub forma gravitației cuantice, supergravitație sau o singularitate gravitațională), împreună cu spațiul și timpul obișnuit, s-a dezvoltat în timpul perioadei Planck (până la 10-43 secunde după nașterea Universului), posibil dintr-o stare primordială (cum ar fi un vid fals, un vid cuantic sau particule virtuale), într-un mod necunoscut în prezent.

Radiații gravitaționale

Conform relativității generale, radiația gravitațională este generată în situațiile în care curbura spațiutimpului oscilează, cum este cazul obiectelor cu co-orbite. Radiația gravitațională emisă de sistemul solar este mult prea mică pentru a se măsura. Cu toate acestea, radiația gravitațională a fost observată indirect ca o pierdere de energie în timp în sisteme pulsare binare, cum ar fi PSR B1913+16. Se crede că fuziunile cu stele neutronice și formarea găurilor negre pot crea cantități detectabile de radiații gravitaționale. Observatoarele de radiații gravitaționale, cum ar fi Observatorul de unde gravitaționale cu interferometru cu laser (LIGO), au fost create pentru a studia această problemă. În februarie 2016, echipa LIGO avansată a anunțat că au detectat unde gravitaționale dintr-o coliziune a găurilor negre. La 14 septembrie 2015, LIGO a înregistrat pentru prima dată unde gravitaționale, ca urmare a coliziunii a două găuri negre la 1,3 miliarde de ani-lumină de la Pământ. Această observație confirmă predicțiile teoretice ale lui Einstein și ale altora că astfel de unde există. Evenimentul confirmă existența găurilor negre binare. De asemenea, deschide calea pentru observarea practică și înțelegerea naturii gravitației și evenimentelor din Univers, inclusiv Big Bang-ul și ceea ce s-a întâmplat după el.

Viteza gravitației

În decembrie 2012, o echipă de cercetători din China a anunțat că a produs măsurători ale fazei de fază a desplasării suprafeței Pământului în timpul lunilor pline și noi, care par să demonstreze că viteza gravitației este egală cu viteza luminii [36]. Aceasta înseamnă că, dacă Soarele ar dispărea dintr-o dată, Pământul ar continua să o orbiteze în mod normal timp de 8 minute, ceea ce înseamnă timpul necesar pentru lumină să călătorească pe acea distanță. Rezultatele echipei au fost publicate în Buletinul științific chinez în februarie 2013.

În octombrie 2017, detectoarele LIGO și Virgo au primit semnale de undă gravitațională în 2 secunde de la sateliții cu raze gama și telescoapele optice văzând semnale din aceeași direcție. Aceasta a confirmat că viteza undelor gravitaționale e aceeași cu viteza luminii.

Traducere din Wikipedia

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *