Articles

Univerzální Gravitace

Diskuse

kometa

Isaac Newton se narodil na Štědrý Den 1642 ve vesnici Woolsthorpe (poblíž Granthamu), Lincolnshire, Anglie. V roce 1661 se zapsal na Trinity College, Cambridge University (asi uprostřed mezi Woolsthorpe a Londýnem), kde studoval matematiku. V 1665 černý mor dělal jeho cestu do Anglie nutit uzavření Trinity a poslat Newton zpět do Woolsthorpe za rok nebo dva. To bylo během této doby že on formulovány tak, většina z jeho důležitých příspěvků k matematice a fyzice, včetně binomická věta, diferenciální počet, vektorové toho, pohybové zákony, dostředivá zrychlení, optika a univerzální gravitace. Po návratu do Cambridge byl Newton jmenován profesorem matematiky a poté pokračoval v tom, co profesoři dělají dodnes-učí a publikují. Většina příspěvků, které Newton předložil k publikaci, se týkala optiky, zejména teorie barev. Pak, o osmnáct let později v roce 1684, Edmond Halley přišel do Newtonu s problémem, o kterém si myslel, že by Newton mohl vyřešit.

komety jsou astronomické objekty, které jsou viditelné bez pomoci pouze měsíc nebo tak nějak. Byli vážným problémem pro rané astronomy, protože se objevili bez varování, chvíli se poflakovali na obloze a pak zmizeli, aby už nikdy nebyli vidět. Halley byl studiem historických záznamů z kometární vystoupení, když si všiml, čtyři komety s téměř stejnou dráhu, oddělených v čase přibližně 76 let. Usoudil, že komety z let 1456, 1531, 1607 a 1682 byly pozorováním jediné komety a že se tato kometa znovu objeví v zimě 1758. Když to udělal, jak se předpokládalo, šestnáct let po jeho smrti, to stalo se známé jako kometa Halley. Je třeba poznamenat, že Halley neobjevil kometu, která nese jeho jméno, byl to právě ten, kdo ji identifikoval jako nebeské tělo s určitým obdobím na oběžné dráze kolem Slunce. Halleyova kometa byla pravděpodobně viděna od úsvitu civilizace, kdy lidé poprvé vzhlédli a přemýšleli, jak to všechno funguje. Historické záznamy z Indie, Číny a Japonska zaznamenat jeho vzhled jak daleko jak 240 PŘ. n. l. (s jedním vzhled není zaznamenán). Jeho poslední vystoupení byla v roce 1833, 1909 a 1985 a jeho další bude v roce 2061.

Halley si také všiml, že kometa je popsáno oběžnou dráhu kolem Slunce, které bylo v souladu s Keplerovy zákony planetárního pohybu; a to, že dráha byla elipsa (byť velmi prodloužené) se Sluncem v jedné zaměření a že to poslechl harmonické práva (r3 ∝ T2), jako kdyby to byl další planety v naší sluneční soustavě. Halley se Newtona v roce 1684 zeptal, jestli má nějakou představu, proč planety a tato kometa poslouchaly Keplerovy zákony; to znamená, jestli znal povahu odpovědné síly. Newton odpověděl, že skutečně vyřešil tento problém a“ mnoho dalších záležitostí “ týkajících se mechaniky o osmnáct let dříve, ale nikomu o tom neřekl. Poté pokračoval v hrabání a hledal své poznámky z morových let, ale nemohl je najít. Halley přesvědčil Newtona, aby sestavil vše, co kdy věděl o mechanice, a nabídl, že zaplatí náklady, aby jeho nápady mohly být zveřejněny.

V roce 1687, po osmnácti měsících účinně non-stop práce, Newton publikoval Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Matematické Principy Přírodní Filozofie). Pravděpodobně nejdůležitější kniha ve fyzice a možná největší kniha v celé vědě, je téměř vždy známá jako Principia. Obsahuje podstatu pojmů prezentovaných v kapitolách o mechanice v každé následující učebnici fyziky, včetně této. Pravděpodobně jediný důležitý koncept, který mu chybí, je energie, ale všechno ostatní je tam: síla, hmotnost, zrychlení, setrvačnost, hybnost, hmotnost, sčítání vektorů, pohyb projektilu, kruhový pohyb, satelitní pohyb, gravitace, přílivové síly, precese rovnodenností….

CHYBĚJÍCÍ TEXT

V roce 1684 Dr. Halley přišel, aby ho navštívil v Cambridge, poté, co byl nějaký čas spolu, Doktor se ho zeptal, co si myslel, že křivka by mohla být, že by popsal Planety předpokládejme, že síla přitažlivosti ke Slunci být reciproční čtverci jejich vzdálenosti od ní. Sr Izák odpověděl ihned, že to bude Elipsa, Lékař udeřil s radostí & úžasu zeptal se ho, jak on to věděl, proč praví, že jsem to vypočítal, načež Dr. Halley zeptal se ho, pro jeho výpočet, aniž by dál zpoždění, Sr Isaac se podíval mezi své papíry, ale nemohl najít, ale slíbil mu, aby ji obnovit; & pak poslat ho

Abraham de Moivre, 1727

CHYBĚJÍCÍ TEXT

De motu corporum in gyrum (O pohybu těles na oběžné dráze) je (předpokládaný) název rukopis Isaaca Newtona poslal Edmond Halley v listopadu 1684.

zákon

Principia v něm obsahuje Sjednocení pozemské a nebeské gravitace. Zrychlení způsobené gravitací popsané Galileem a zákony planetárního pohybu pozorované Keplerem jsou různé aspekty stejné věci. Neexistuje žádná pozemská gravitace pro zemi a žádná nebeská gravitace pro planety, ale spíše univerzální gravitace pro všechno.

  1. každý objekt ve vesmíru přitahuje gravitační silou každý další objekt ve vesmíru.
  2. velikost gravitační síla mezi dvěma objekty je…
    1. přímo úměrná součinu jejich hmotností a
    2. nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti mezi jejich centry

Newtonův zákon funguje, protože žijeme ve vesmíru s tři prostorové dimenze. Jak gravitace sahá do vesmíru, šíří se tenčí a tenčí, pokrývající oblast, která se rozšiřuje jako čtverec vzdálenosti od zdroje. Kdyby prostor nebyl trojrozměrný, Newtonův zákon by nefungoval.

přestože se prostor jeví jako trojrozměrný, není zřejmý důvod, proč musí být. Některé dosud spekulativní teorie naznačují, že mohou existovat další prostorové dimenze. Důvod, proč jsme je neviděli, je ten, že jsou stočené poměrně pevně. Pokud existují, mělo by být možné najít odchylky v gravitační síle od Newtonova inverzního čtvercového zákona na extrémně malých vzdálenostech. Testování těchto odchylek je poměrně obtížné. Nejlepší experimenty (od roku 2001) ukazují, že inverzní čtvercový zákon drží až 218 µm (2,18 × 10-4 m). Vzhledem k tomu, že velikost těchto skrytých rozměrů se pohybuje řádově 10-35 m, máme před sebou ještě dlouhou cestu.

měsíc

oddělení Země-Měsíc je přibližně šedesátkrát větší než poloměr Země. Zrychlení způsobené gravitací v této vzdálenosti je 13600 zrychlení způsobené gravitací na povrchu Země.

jablko

Isaac Newton vstoupil Trinity College na University of Cambridge v roce 1661. V roce 1665 získal titul bakaláře umění, protože Londýnem se přehnal velký mor. University of Cambridge se preventivně uzavřela a Newton uprchl na farmu své rodiny v Lincolnshire 90 km (60 mil) na sever. V létě roku 1666 začal Newton pracovat na své teorii univerzální gravitace. Trochu více než dvacet let později, poslední teorie byla zveřejněna jako součást jeho velkého svatý tomáš Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Matematické Principy Přírodní Filozofie). Jablka nebyla součástí diskuse.

skočte dopředu na 1726. Sir Isaac Newton byl legendou blížící se ke konci svého života. Měl večeři s přítelem, William Stukeley, a poté seděli v zahradě a mluvili o mnoha věcech. Newtonovi bylo v době, kdy si vzpomněl na událost, která se konala před 60 lety, 83 let. Toto je příběh, jak to Stukeley vypráví (pomocí svého původního pravopisu, velkých písmen a interpunkce).

dne 15. dubna 1726 jsem navštívil Sir Isaac na jeho ubytování v Orbels budov, Kensington: din bych se s ním… po večeři, počasí je teplé, jsme šli do zahrady, & pil thea ve stínu některých appletrees, jen on, & sám. uprostřed jiného diskurzu, řekl mi, byl jen ve stejné situaci, jako když dříve, pojem gravitace přišel do jeho mysli. „proč by to jablko mělo vždy klesat kolmo k zemi,“ pomyslel si on sám: „když padl jablko, seděl v rozjímavé náladě:“ proč by nemělo jít bokem, nebo nahoru? ale neustále do středu Země? jistě, důvodem je, že země to kreslí. ve hmotě musí být kreslicí síla. & součet tažné síly v hmotě země musí být ve středu země, nikoli na žádné straně Země. proto dos toto jablko spadnout kolmo, nebo směrem ke středu. pokud hmota tak čerpá hmotu; musí být v poměru k jeho množství. proto jablko kreslí zemi, stejně jako země kreslí jablko.“

William Stukeley, 1752

další variaci příběhu apple zaznamenal Newtonův asistent v královské mincovně (a také jeho švagr) John Conduitt.

V roce odešel do důchodu znovu z Cambridge na acct mor, jeho matka Lincolnshire & zatímco on byl dumání v zahradě, přišel do jeho myslela, že stejnou sílu gravitace (ms udělal jablko, padající ze stromu na zem) není omezena na určitou vzdálenost od Země, ale že tato síla musí sahat mnohem dál, než byl obvykle myšlenka — Proč není tak vysoká jako Měsíc řekl si pro sebe & pokud je to tak, že musí ovlivnit její pohyb & možná, že udržet ji v její oběžné dráze, načež padl výpočet… & zjistil, že je dokonale agréable jeho Teorie —

John Conduitt, ca. 1728

Newton sám o jablkách nikdy nic nenapsal. Více se zajímal o pohyb Měsíce jako prostředek k testování jeho teorie.

Ve stejném roce jsem začal přemýšlet o gravitaci, rozšiřuje se na orb měsíc, a poté, co zjistil, jak odhadnout sílu, s níž zeměkoule otočné v oblasti lisů na povrchu koule, z Keplerova pravidlo pravidelné časy planet je v sesquilaterate poměru jejich vzdálenosti od center jejich koule vydedukoval jsem, že síly, které udržují Planety v jejich koule musí být navzájem jako čtverce jejich vzdáleností od centra, o kterém se točí: a tak porovnala sílu nutnou k udržení měsíce ve své kouli s gravitační silou na povrchu země, a zjistila, že téměř odpovídají. To vše bylo ve dvou morových letech 1665 a 1666, neboť v té době jsem byl v nejlepších letech pro invenci a uvažoval o matematice a filozofii více než kdykoli předtím.

Isaac Newton, ca. 1715

Když byl Newton se zeptal, jak se mu objevil zákon univerzální gravitace, jeho odpověď byla,

pokud jsem udělal ye publick žádné služby, takhle to v důsledku nic, ale průmysl & pacient si myslel.

Isaac Newton, 1692

the formula

Force

Fg = − Gm1m2
r2

Field

g = − Gm
r2
Gravitational field strength (acceleration due to gravity) ☞ The gravitational field strength for black otvory byly vypočteny na povrchu horizontu událostí (Schwarzschildův poloměr). Gravitace v horizontu událostí se může přiblížit nekonečnu. Všimněte si také, že síla gravitačního pole na horizontu událostí klesá se zvyšující se hmotností černé díry.
předmět hmotnost (kg) poloměr (km) g (m/s2) g (g)
Slunce 1.99 × 1030 696,000 270 28
Rtuti 3.30 × 1023 2,440 3.7 0.38
Venus 4.87 × 1024 6,050 8.9 0.90
Earth 5.97 × 1024 6,380 9.8 1.0
Moon 7.36 × 1022 1,740 1.6 0.17
Mars 6.42 × 1023 3,400 3.7 0.38
Jupiter 1.90 × 1027 71,500 25 2.5
Saturn 5.69 × 1026 60,300 10 1.1
Uranus 8.68 × 1025 25,600 8.9 0.90
Neptune 1.02 × 1026 24,800 11 1.1
Pluto 1.31 × 1022 1,180 0.63 0.064
white dwarf star ~ 1 solar mass ~ 1 Earth radius ~ 3,000,000 ~ 300,000
neutron star 2 ~ 3 solar masses ~ 10 ~ 1013 ~ 1012
stellar black hole > 3 solar masses > 9 < 5 × 1012 < 5 × 1011
supermassive black hole 105 ~ 109 solar masses 105 ~ 109 108 ~ 104 107 ~ 103

konstantní

Cavendish experiment,

Velká Pyramida je tak masivní, že olovnice nebude viset rovně dolů, když v blízkosti pyramidy, ale bude houpat směrem struktury. Srov. Tompkins, tajemství velkých pyramid, str. 84-85, kde Tompkins, diskutovat o měření pořízených Piazzi Smyth, píše „Chcete-li získat správné šířky Velké Pyramidy, aniž by jeho olovnice odkloněna od kolmice přitažlivostí obrovského objemu Pyramidy, Smyth z jeho pozorování z vrcholu; tam Pyramidy je gravitace by přímo dolů“. Tompkinsi, Petere. Tajemství Velké pyramidy (New York: Harper Collins, 1971).

kritici

akce na dálku. Newtonova odpověď na tyto kritiky byla v podstatě, “ je mi to jedno.“. Teorie funguje.“

Účtu, ale tyto gravitační vlastnosti phænomenis přesto jsem byl schopen zahájit, & hypotézy non fingo…. A to je dost, že gravitace opravdu existuje, & jedná v souladu se zákony nás expositas, & do těla nebeského & v moři naše emoce, všechny stačit. nebyl jsem schopen zjistit příčinu těchto vlastností gravitace z jevů a nemám žádné hypotézy…. A nám stačí, že gravitace skutečně existuje a jedná podle zákonů, které jsme vysvětlili, a hojně slouží k účtování všech pohybů nebeských těles a našich moří.

za to, že…

  • Někdo vynalezl gravitační pole. Jednotky: N / kg nebo m / s2
  • Šťastná ekvivalence inerciální a gravitační hmotnosti.
  • Newton si bezpochyby myslel, že k němu Bůh promluvil, ale Bible nezmiňuje zákon univerzální gravitace.
  • Newton se na pár let zbláznil, pravděpodobně kvůli otravě rtutí.
  • myslel více na svou biblickou analýzu než na svou fyzickou analýzu.
  • Newton byl jmenován mistrem mincovny-v podstatě záštitou, která ho odměnila za jeho úspěchy ve fyzice. Zatímco tam implementoval zoubkované mince ve snaze zabránit „ořezávání“ nebo „holení“ mincí, což byl v té době v Anglii vážný problém.
  • Newton vytvořil slovo gravitace z gravitas, latinského slova pro tíhu, závažnost nebo autoritu. Latinské slovo pro váhu je pondus, což nám dává anglickou jednotku hmotnosti-libru (ale interstingly, ne sloveso k libru nebo libru, kde jsou chována toulavá zvířata).

vytvořte novou sekci pro gravitační pole

extra rozměry

a (upravený) citát od učitele fyziky, který bude parafrázován. „Nezbytnou složkou pro výrobu černých děr v LHC (Large Hadron Collider) je existence dalších rozměrů. Černá díra je oblast intenzivního gravitačního pole vytvářející podmínky, které jsou v rozporu s tím, co pozorujeme o gravitačních silách v našem každodenním světě. Přítomnost dalších rozměrů zaručuje extra sílu gravitace potřebnou k vytvoření černých děr. Když se protony srazí na LHC, jsou tak blízko sebe, že v podstatě „vidět“ další dimenze (kde je gravitace silná) a černé díry formace může být možné. Pokud tomu tak je, pak další rozměry musí mít velikost ~10-14 m. „

trojrozměrný prostor