¿Qué es exactamente la gravedad? ¡Es tan profunda! ~`

Esta atracción existe entre dos objetos cualesquiera. Esta atracción entre objetos es universal entre todas las cosas del universo y se llama gravitación universal.

[Editar este párrafo] Fórmula de cálculo

La gravedad es una interacción entre objetos debido a su masa. Su tamaño está relacionado con la masa del objeto y la distancia entre los dos objetos. Cuanto mayor es la masa de los objetos, mayor es la fuerza gravitacional entre ellos; cuanto mayor es la distancia entre los objetos, menor es la fuerza gravitacional entre ellos.

La fuerza gravitacional entre dos objetos que pueden considerarse como puntos de partículas se puede calcular con la siguiente fórmula: F=GmM/r^2, es decir, la fuerza gravitacional es igual a la constante gravitacional multiplicada por Producto de las masas de los dos objetos dividido por su distancia al cuadrado. Entre ellos, G representa la constante gravitacional y su valor es aproximadamente 6,67×10 menos 11 unidades N·m2/kg2. Fue medida por el científico británico Cavendish mediante el experimento del equilibrio de torsión.

Derivación de la gravitación universal: Si la órbita del planeta se considera aproximadamente como un círculo, de la segunda ley de Kepler se puede concluir que la velocidad angular del movimiento del planeta es constante, es decir:

ω =2π/T (período)

Si la masa del planeta es m, la distancia al sol es r y el período es T, entonces según la ecuación de movimiento , la fuerza ejercida sobre el planeta es

mrω^2=mr（4π^2）/T^2

Además, de la tercera ley de Kepler, podemos obtener

r^3/T^2 =Constante k'

Entonces la fuerza en la dirección del sol es

mr (4π^2)/T^2= mk' (4π^2)/r^2

Se puede ver en la relación entre la fuerza de acción y la fuerza de reacción que el sol también experimenta la misma fuerza que arriba. Desde la perspectiva del sol,

(Masa del Sol) (k'') (4π^2)/r^2

es la fuerza que ejerce el Sol en la dirección del planeta. Como son fuerzas de la misma magnitud, al comparar estas dos fórmulas se puede ver que k' contiene la masa M del sol y k'' contiene la masa m del planeta. Se puede observar que estas dos fuerzas son proporcionales al producto de las masas de los dos cuerpos celestes, lo que se llama gravitación universal.

Si se introduce una nueva constante (llamada constante gravitacional universal), y se consideran las masas del sol y de los planetas, además de la obtenida previamente 4·π2, entonces se puede expresar como

Gravedad universal = GmM /r^2

La fuerza gravitacional entre dos objetos ordinarios es extremadamente pequeña. No podemos detectarla y podemos ignorarla. Por ejemplo, si dos personas con una masa de 60 kilogramos están a 0,5 metros de distancia, la fuerza gravitacional entre ellas es menos de una millonésima parte de un Newton, ¡pero la fuerza de una hormiga que arrastra un delgado tallo de hierba es en realidad 1000 veces esta fuerza gravitacional! Sin embargo, en el sistema de cuerpos celestes, debido a la gran masa del cuerpo celeste, la gravedad juega un papel decisivo. La Tierra, que tiene una masa relativamente pequeña entre los cuerpos celestes, tiene una gran influencia sobre otros objetos. Une a los seres humanos, la atmósfera y todos los objetos terrestres a la Tierra. Hace que la Luna y los satélites terrestres artificiales giren alrededor de la Tierra. .

La gravedad es causada por la atracción gravitatoria de la Tierra sobre los objetos cercanos al suelo.

La atracción entre dos objetos o partículas cualesquiera está relacionada con el producto de sus masas. La fuerza más común en la naturaleza. Conocida como gravedad, a veces también llamada gravedad. En física de partículas, la interacción gravitacional, la fuerza fuerte, la fuerza débil y la fuerza electromagnética se denominan colectivamente las cuatro interacciones básicas. La gravedad es la más débil entre ellas. La fuerza gravitacional universal entre dos protones es sólo 1/1035 de la fuerza electromagnética entre ellos. La fuerza gravitacional del protón en la Tierra es sólo 1/1 de la fuerza electromagnética de un campo eléctrico débil. 1000 voltios/metro 1010. Por tanto, al estudiar la interacción entre partículas o el movimiento de partículas en microscopios electrónicos y aceleradores, no se tiene en cuenta el efecto de la gravedad. La fuerza gravitacional entre objetos generales también es muy pequeña. Por ejemplo, cuando dos bolas de hierro con un diámetro de 1 metro están juntas, la fuerza gravitacional es de solo 1,14 × 10 ^ (-3) Newton, lo que equivale a 0,03 gramos de. una pequeña gota de agua.

Pero la masa de la Tierra es muy grande y las dos bolas de hierro están sujetas a la gravedad terrestre de 4×104 Newtons respectivamente. Por lo tanto, al estudiar el movimiento de los objetos en el campo gravitacional de la Tierra, generalmente no se tiene en cuenta la atracción gravitacional de otros objetos circundantes. Las masas de los cuerpos celestes como el Sol y la Tierra son muy grandes, por lo que el producto es aún mayor y la enorme gravedad puede hacer que el objeto gigante gire alrededor del sol. La gravedad se convierte en la única fuerza que controla el movimiento de los cuerpos celestes. La formación de estrellas, que no se dispersan sino que se reducen gradualmente a altas temperaturas, y finalmente colapsan en enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros, también se debe al efecto de la gravedad, por lo que la gravedad también es un factor importante en la evolución de los astros. cuerpos.

[Editar este párrafo] La gran importancia de la gravedad

A principios del siglo XVII, la gente podía distinguir muchas fuerzas, como la fricción, la gravedad, la resistencia del aire, la electricidad y la fuerza humana. fuerza. Newton atribuyó con precisión estas fuerzas aparentemente diferentes por primera vez al concepto de gravitación universal: una manzana cae al suelo, una persona tiene peso y la luna gira alrededor de la Tierra. Todos estos fenómenos son causados ​​por la misma causa. La ley de gravitación universal de Newton es simple, fácil de entender y cubre una amplia gama de áreas.

El concepto de gravitación universal de Newton es uno de los conceptos más prácticos de toda la ciencia. Newton creía que la gravitación universal era una característica básica de toda la materia, que se convirtió en la piedra angular teórica de la mayoría de las ciencias físicas.

[Editar este párrafo] El proceso de descubrimiento de la gravitación universal

Cuando se habla del acontecimiento del descubrimiento de la gravitación universal, se deben dar algunas explicaciones sobre el desarrollo de la astronomía y la mecánica en esa época para comprender los antecedentes de la ciencia de la época y cómo influyó en el descubrimiento de la gravedad por parte de Newton.

Las razones por las que se descubrió la gravitación universal

Hay muchas razones por las que Newton descubrió la gravitación universal, principalmente por los siguientes puntos.

1. Requisitos para el desarrollo científico: Antes de Newton, muchos astrónomos observaban estrellas en el universo. Después de observar y registrar a varios astrónomos, cuando llegó Kepler, analizó y resumió los resultados de estas observaciones y obtuvo las tres leyes de Kepler: 1. Todos los planetas orbitan alrededor del sol en una elipse, y el sol está en el eje común de todas las elipses* **Enfoque en. 2. El radio radial de un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales. 3. La relación entre el cubo del semieje mayor de todas las órbitas planetarias y el cuadrado del período de revolución es igual.

Las tres leyes de Kepler son incuestionables, pero ¿por qué? ¿Qué les hace moverse con una aceleración distinta de cero? Newton resolvió este problema después de investigar y pensar: existe una gravitación universal entre los objetos. Por supuesto, descubrió que la cuantificación de la gravitación universal era un proceso largo y tortuoso.

2. Razones personales: El descubrimiento por parte de Newton de la cuantificación de la gravitación universal se debió a las exigencias del desarrollo científico y al desarrollo de la productividad. Pero no podemos ignorar algunos factores del propio Newton: inteligente, diligente en el pensamiento y poseedor de cierto conocimiento. Según "Historia de la Física": Durante el período en que Newton descubrió la ley de la gravitación universal, realmente se olvidó de la comida y del sueño (estaba aturdido todos los días, comiendo en la cafetería con su plato de arroz frente a él. Fui a la cafetería a comer, pero fui en la dirección equivocada. Algunos profesores estaban Mientras caminaba por la playa detrás del campus, vi algunos cálculos y símbolos extraños). En 1669, cuando sólo tenía 27 años, se desempeñó como profesor de matemáticas en Cambridge. ¿Cómo puedes hacerlo sin conocimientos? En 1672, fue elegido miembro de la Royal Society. La Royal Society no es algo a lo que la gente común pueda acceder. Es un centro de investigación científica lleno de científicos de primer nivel.

Cómo se descubrió la gravedad

En 1666, Newton, de 23 años, todavía era estudiante de tercer año en el Trinity College de la Universidad de Cambridge. Al ver su piel clara y su largo cabello dorado, mucha gente pensó que todavía era un niño. Es delgado, taciturno y tiene una personalidad seria, lo que hace creer que todavía es un niño. Sus ojos agudos y su expresión llena de ira durante todo el día son aún más repulsivos para los demás.

La Peste Negra arrasó Londres y se cobró muchas vidas. Fue realmente una época terrible. Las universidades se vieron obligadas a cerrar y académicos como Isaac Newton tuvieron que regresar a la seguridad del campo, con la esperanza de que la enfermedad que arrasaba las ciudades desapareciera pronto.

En sus días en el campo, Newton siempre estaba desconcertado por esta pregunta: ¿Qué fuerza impulsa a la Luna a girar alrededor de la Tierra y a la Tierra a girar alrededor del Sol? ¿Por qué la luna no cae a la tierra? ¿Por qué la Tierra no cae hacia el Sol?

En los años siguientes, Newton afirmó que esto había sucedido. Sentado en el huerto de su hermana, Newton escuchó un sonido familiar, un sonido de "dong", y una manzana cayó sobre la hierba. Rápidamente giró la cabeza para ver caer la segunda manzana al suelo. La segunda manzana cayó de una rama que colgaba, rebotó en el suelo y quedó tranquilamente sobre la hierba. Esta manzana definitivamente no fue la primera que Newton vio caer al suelo. Por supuesto, la segunda manzana no fue diferente de la primera. Aunque la caída de la manzana no le dio a Newton una respuesta, inspiró al joven científico a pensar en una nueva pregunta: La manzana caerá al suelo, pero la luna no caerá a la tierra. ¿Cuál es la diferencia entre la manzana y la tierra? la luna?

A la mañana siguiente, hacía buen tiempo, y Newton vio a su sobrinito jugando con una pelota. Hay una banda elástica atada a su mano y una pequeña pelota atada al otro extremo de la banda elástica. Hizo girar la pelota lentamente al principio, luego cada vez más rápido y finalmente lanzó la pelota hacia afuera.

Newton de pronto se dio cuenta de que los movimientos de la luna y de la pelota eran muy similares. Sobre la pelota actúan dos fuerzas, la fuerza que empuja hacia afuera y la fuerza que tira de la banda elástica. De manera similar, hay dos fuerzas que actúan sobre la Luna, a saber, la fuerza de empuje del movimiento de la Luna y la fuerza de atracción de la gravedad. Es bajo la influencia de la gravedad que la manzana cae al suelo.

Newton creyó por primera vez que la gravedad no era sólo una fuerza entre planetas y estrellas, sino que podía ser una atracción universal. Creía profundamente en la alquimia y creía que las sustancias se atraían entre sí, lo que le llevó a afirmar que la atracción mutua se aplica no sólo a los enormes cuerpos celestes, sino también a objetos de diversos tamaños. Las manzanas que caen al suelo, las gotas de lluvia que caen y los planetas que orbitan alrededor del sol son el resultado de la gravedad.

Generalmente se acepta que las leyes de la naturaleza que se aplican en la Tierra son muy diferentes a las del espacio. La ley de gravitación universal de Newton asestó un duro golpe a esta visión, al decirle a la gente que las leyes que gobiernan la naturaleza y el universo son simples.

Newton impulsó el desarrollo de la ley de la gravedad y señaló que la gravitación universal no es sólo una característica de las estrellas, sino también de todos los objetos. Como una de las leyes más importantes de toda la ciencia, la ley de la gravedad y su fórmula matemática se han convertido en la piedra angular de toda la física.

[Editar este párrafo] El significado simple de la gravitación universal de Newton

Newton no descubrió la gravedad, descubrió que la gravedad lo es “todo”. Todo objeto atrae a otros objetos y la magnitud de esta fuerza gravitacional sólo está relacionada con la masa del objeto y la distancia entre los objetos. La ley de gravitación universal de Newton establece que todo objeto atrae a todos los demás y que la fuerza gravitacional entre dos objetos es proporcional a sus masas y disminuye con el cuadrado de la distancia entre los centros de los dos objetos. Newton desarrolló el cálculo para demostrar que sólo un cuerpo esférico podía "concentrar la masa total de la pelota en el centro de masa de la pelota" para representar el efecto total del efecto gravitacional de toda la pelota. Sin embargo, no importa qué tan lejos estés de la Tierra, la gravedad de la Tierra nunca será cero. Incluso si te llevan al borde del universo, la gravedad de la Tierra seguirá actuando sobre ti, aunque la gravedad de la Tierra pueda verse afectada por los objetos. con una masa enorme cerca de ti, cubierta, pero todavía ahí. No importa cuán pequeño o cuán lejos esté, cada objeto se ve afectado por la gravedad y existe en todo el espacio, como llamamos "todo".

[Editar este párrafo] Explicación de la mecánica cuántica

Sabemos que desde la perspectiva de que los fotones son las partículas básicas de la materia, la composición de la materia en sí no tiene sentido si la materia no puede interactuar. con el medio ambiente Si interactúa con otra información de fotones, no puede expresar su energía y existencia a la naturaleza. Existe en forma de materia oscura pura. Aunque su vida útil parece ser infinita, no tiene significado para el medio ambiente ni para sí mismo. Es el único. Sólo interactuando constantemente con otra información fotónica en el entorno, la energía fotónica puede expresar su propia energía y calidad, cambiar su propia información fotónica, crecer desde el crecimiento hasta la muerte y tener el significado de su propia existencia; que cualquier material, mientras exista, interactuará constantemente con otra información de fotones en el medio ambiente. De esta manera, la existencia de materia y la existencia de diversas fuerzas se logran, de hecho, a través del campo de información de fotones que lo rodea. sí mismo.

Como se muestra en la figura, la existencia de la sustancia A se debe a que la sustancia A interactúa constantemente con la energía de información de los fotones del entorno para expresar su propia calidad. Cuando la sustancia B existe, porque B también interactúa constantemente con los fotones del entorno. Interacción de información, este B afecta el contenido de información de fotones alrededor de A en diversos grados. Desde una perspectiva macro, es B el que bloquea la información de fotones alrededor de A y cambia el campo de información de fotones alrededor de A. Desde una perspectiva macro, mira, el fotón. La energía de información de la izquierda es mayor y la energía de información del fotón de la derecha es menor. La manifestación macroscópica es que B tiene una fuerza sobre A. Esta fuerza es la única que tiene toda la materia, se llama gravitación universal.

También se puede decir que debido a la existencia de B, la forma del campo de fuerza de información del fotón alrededor de A ha cambiado. Cuando no existía B, el objeto A. Es un estado de equilibrio. Con B, el campo de fuerza de la información del fotón ha cambiado. La fuerza del objeto A se ha desequilibrado debido al equilibrio. La gente naturalmente dirá que esto es el resultado de la existencia del objeto B. resultado de la existencia del objeto B. fuerza sobre A.

[Editar este párrafo] Explicación de la teoría de la relatividad

De hecho, la gravedad no existe. O tal vez la gravedad sea sólo una explicación de este fenómeno. Es diferente de otras fuerzas.

La "gravedad" es en realidad una manifestación de la distorsión del espacio y el tiempo. Tomemos un ejemplo bidimensional: una red de goma recta

1. y volúmenes La misma pelota, pero la red está torcida

2 Sobre la base de 1, deje que una pelota se mueva en línea recta a una velocidad uniforme sobre la red de banda elástica. Cuanto mayor sea la posición de la (misma) pelota, más curva será la trayectoria. La pelota tiene un área de curva de trayectoria grande

Los fenómenos explicados por 2 y 3 son similares a la gravedad, y cuanto mayor es la masa y menor la distancia, mayor es la gravedad

El objeto se mueve en línea recta debido a la inercia. Pero el movimiento en el espacio distorsionado se manifiesta como afectado por la gravedad