Tyngdkraften håller månen där den ska vara - i omloppsbana. Peepo / Getty Images Varje gång du hoppar, du upplever tyngdkraften. Det drar dig tillbaka till marken. Utan tyngdkraft, du skulle flyta ut i atmosfären - tillsammans med allt annat på jorden.
Du ser tyngdkraften på jobbet när du släpper en bok, kliva på en skala eller kasta upp en boll i luften. Det är en så konstant närvaro i våra liv, vi förvånar oss sällan över mysteriet-men även med flera väl mottagna teorier där ute som försöker förklara varför en bok faller till marken (och i samma takt som en sten eller en soffa, vid den), de är fortfarande bara teorier. Tyngdkraftens mysterium är ganska intakt.
Så vad vet vi om gravitationen? Vi vet att det gör att två objekt i universum dras till varandra. Vi vet att gravitationen hjälpte till att bilda universum, att den håller månen i en bana runt jorden, och att den kan utnyttjas för mer vardagliga tillämpningar som gravitationskraftsmotorer eller gravitationskraftiga lampor.
När det gäller vetenskapen bakom handlingen, vi vet att Isaac Newton definierade gravitationen som en kraft - en som lockar alla objekt till alla andra objekt. Vi vet att Albert Einstein sa att gravitationen är ett resultat av rymdtidens krökning. Dessa två teorier är de vanligaste och allmänt hållna (om något ofullständiga) tyngdkraftsförklaringarna.
I den här artikeln, vi ska titta på Newtons gravitationsteori, Einsteins gravitationsteori och vi kommer också att beröra en nyare syn på fenomenet.
Även om många redan hade noterat att gravitationen finns, Newton var den första som utvecklade en sammanhängande förklaring till tyngdkraften, så vi börjar där.
Newton redogjorde för tanken att tyngdkraften var en förutsägbar kraft. Hans kumulativa arbete gav honom ett monument vid Griffith -observatoriet (det är astronomen William Herschel till vänster). Stephen Dunn/Getty Images På 1600 -talet, en engelsk fysiker och matematiker vid namn Isaac Newton satt under ett äppelträd - eller så berättar legenden oss. Tydligen, ett äpple föll på hans huvud, och han började undra varför äpplet lockades till marken i första hand.
Newton publicerade sin Theory of Universal Gravitation på 1680 -talet. Det presenterade i princip tanken att gravitationen var en förutsägbar kraft som verkar på all materia i universum, och är en funktion av både massa och avstånd. Teorin säger att varje materialpartikel lockar varannan partikel (t.ex. partiklarna på "Jorden" och "du" -partiklarna) med en kraft som är direkt proportionell mot produkten av deras massor och omvänt proportionell mot kvadratet på avståndet mellan dem.
Så ju längre ifrån varandra är partiklarna, och/eller partiklarna är mindre massiva, desto mindre gravitationskraft.
Standardformeln för gravitationslagen går [källa:UT]:
Gravitationskraft =(G * m1 * m2) / (d 2 )
var G är gravitationskonstanten, m1 och m2 är massorna av de två objekt som du beräknar kraften för, och d är avståndet mellan de två massornas tyngdpunkt.
G har värdet 6,67 x 10E-8 dyne * cm 2 /gm 2 . Så om du lägger två föremål på 1 gram 1 centimeter från varandra, de kommer att locka varandra med kraften 6,67 x 10E-8 dyne. A dyn är lika med cirka 0,001 gram vikt, vilket betyder att om du har en kraft av kraft tillgänglig, den kan lyfta 0,001 gram i jordens gravitationsfält. Så 6,67 x 10E-8 dyne är en liten kraft.
När du hanterar massiva kroppar som jorden, dock, som har en massa på 6E+24 kilo (se Hur mycket väger planeten Jorden?), det ger en ganska kraftfull gravitationskraft. Det är därför du inte flyter runt i rymden just nu.
Tyngdkraften som verkar på ett objekt är också objektets vikt. När du kliver på en skala, vågen visar hur mycket gravitation som påverkar din kropp. Formeln för att bestämma vikt är [källa:Kurtus]:
vikt =m * g
var m är föremålets massa, och g är accelerationen på grund av gravitationen. Acceleration på grund av gravitationen på jorden, är 9,8 m/s² - det ändras aldrig, oavsett objektets massa. Det är därför om du skulle tappa en sten, en bok och en soffa från ett tak, de hade träffat marken samtidigt.
I hundratals år, Newtons gravitationsteori stod i stort sett ensam i det vetenskapliga samfundet. Det förändrades i början av 1900 -talet.
Albert Einstein kallade gravitationen en snedvridning i form av rymdtid. Foto av Keystone/Getty Images Albert Einstein, som vann Nobelpriset i fysik 1921, bidragit med en alternativ gravitationsteori i början av 1900 -talet. Det var en del av hans berömda allmänna relativitetsteori, och den gav en helt annan förklaring från Newtons lag om universell gravitation. Einstein trodde inte alls att tyngdkraften var en kraft; han sa att det var en snedvridning i form av rymdtid, annars känd som "den fjärde dimensionen" (se hur specialrelativitet fungerar för att lära sig om rymdtid).
Grundläggande fysik säger att om det inte finns några yttre krafter som fungerar, ett objekt kommer alltid att färdas i den rakaste möjliga linjen. Följaktligen, utan yttre kraft, två objekt som färdas längs parallella banor kommer alltid att förbli parallella. De kommer aldrig att träffas.
Men faktum är, de träffas. Partiklar som börjar på parallella vägar hamnar ibland i kollision. Newtons teori säger att detta kan ske på grund av gravitation, en kraft som lockar dessa föremål till varandra eller till en enda, tredje objektet. Einstein säger också att detta sker på grund av gravitationen - men i hans teori, tyngdkraften är inte en kraft. Det är en kurva i rymdtid.
Enligt Einstein, dessa föremål färdas fortfarande längs den rakaste möjliga linjen, men på grund av en snedvridning i rymdtid, den rätaste möjliga linjen är nu längs en sfärisk väg. Så två föremål som rörde sig längs ett plant plan rör sig nu längs ett sfäriskt plan. Och två raka vägar längs den sfären slutar i en enda punkt.
Ännu nyare gravitationsteorier uttrycker fenomenet i form av partiklar och vågor. En uppfattning säger att partiklar kallas gravitoner gör att föremål lockas till varandra. Gravitoner har faktiskt aldrig observerats, fastän. Och har inte heller gravitationella vågor , kallas ibland gravitationsstrålning, som förmodligen genereras när ett objekt accelereras av en yttre kraft [källa:Scientific American].
Gravitoner eller inga gravitoner, vi vet att det som går upp måste komma ner. Kanske en dag, vi vet exakt varför. Men tills dess, vi kan vara nöjda bara genom att veta att planeten Jorden inte kommer att skaka i solen när som helst snart. Tyngdkraften håller det säkert i omloppsbana.
VetenskapGeofysik Hur kan delar av Kanada "sakna" tyngdkraften? VetenskapGeofysik Vad är gravitation? VetenskapGeofysik Vilka gravitationens hemligheter har avslöjats under de senaste 50 åren? Vetenskap Vetenskapsfrågor Vad har gravitationen att göra med big bang? ScienceSustainable Technologies at HomeHow Gravitationsdrivna golvlampor fungerar VetenskapGeofysik Vad om det inte fanns tyngdkraft på jorden? Vetenskap Vad om Vad om jorden tappade tyngdkraften i fem sekunder? Science vetenskap Vetenskapsfrågor Vad är antigravitet? LifestyleScience ProjectsScience Projects for Kids:Laws of Gravity and Motion
