Articles

Universal Gravitation

Diskussion

kometen

Isaac Nyton blev født juledag, 1642 i landsbyen Ulsthorpe (nær Grantham), Lincolnshire, England. I 1661 han indskrevet i Trinity College, Cambridge University, hvor han studerede matematik. I 1665 tog den sorte pest vej til England og tvang lukningen af Trinity og sendte Nyton tilbage til Ulsthorpe i et år eller to. Det var i løbet af denne tid, at han formulerede de fleste af hans vigtige bidrag til matematik og fysik, herunder binomial sætning, differentialregning, vektor tilføjelse, bevægelseslovene, centripetal acceleration, optik og universel gravitation. Da han vendte tilbage til Cambridge, blev han professor i matematik og fortsatte derefter med at gøre, hvad professorer stadig gør den dag i dag — undervise og offentliggøre. De fleste af de papirer, der blev indsendt til offentliggørelse, var på Optik, især på teorien om farver. Derefter, atten år senere i 1684, kom Edmond Halley til London med et problem, som han troede kunne løse.

kometer er astronomiske objekter, der er synlige for de uden hjælp i kun en måned eller deromkring. De var et alvorligt problem for tidlige astronomer, da de ville dukke op uden advarsel, hænge rundt på himlen et stykke tid og derefter forsvinde for aldrig at blive set igen. Halley studerede historiske optegnelser over kometiske optrædener, da han bemærkede fire kometer med næsten den samme bane adskilt i tid med cirka 76 år. Han begrundede, at kometerne fra 1456, 1531, 1607 og 1682 var observationer af en enkelt komet, og at denne komet ville dukke op igen om vinteren 1758. Da det gjorde som forudsagt, seksten år efter hans død, blev det kendt som kometen Halley. Det skal bemærkes, at Halley ikke opdagede kometen, der bærer hans navn, han var bare den, der identificerede den som en himmellegeme med en bestemt periode i kredsløb omkring Solen. Halleys komet er sandsynligvis blevet set siden civilisationens begyndelse, da mennesker først kiggede op, og de skyede og spekulerede på, hvordan det hele fungerede. Historiske optegnelser fra Indien, Kina og Japan registrerer dets udseende så langt tilbage som 240 fvt (med et udseende ikke registreret). Dens seneste optrædener var i 1833, 1909 og 1985 og dens næste vil være i 2061.

Halley bemærkede også, at kometen beskrev en bane omkring Solen, der var i overensstemmelse med Keplers love om planetarisk bevægelse; nemlig at bane var en ellipse (omend en meget langstrakt) med solen i et fokus, og at den adlød den harmoniske lov (R3 Kristus T2), som om det var en anden planet i vores solsystem. Halley spurgte i 1684, om han havde en ide om, hvorfor planeterne og denne komet adlød Keplers love; det vil sige, hvis han vidste karakteren af den ansvarlige kraft. Han svarede, at han faktisk havde løst dette problem og “meget andet spørgsmål” vedrørende mekanik atten år tidligere, men havde ikke fortalt nogen om det. Han fortsatte derefter med at rodde rundt og ledte efter sine noter fra pestårene, men kunne ikke finde dem. Halley overtalte ham til at samle alt, hvad han nogensinde vidste om mekanik, og tilbød at betale omkostningerne, så hans ideer kunne blive offentliggjort.

i 1687, efter atten måneder med effektivt non-stop arbejde, udgav Philosophi Naturalis Principia Mathematica (de matematiske principper for naturfilosofi). Sandsynligvis den vigtigste bog i fysik og muligvis den største bog i al videnskab, det er næsten altid bare kendt som Principia. Den indeholder essensen af de begreber, der præsenteres i kapitlerne om mekanik i hver efterfølgende fysikbog, herunder denne. Sandsynligvis er det eneste vigtige koncept, det savner, energi, men alt andet er der: kraft, masse, acceleration, inerti, momentum, vægt, vektor tilføjelse, projektil bevægelse, cirkulær bevægelse, satellit bevægelse, gravitation, tidevandskræfter, præcession af jævndøgn….

manglende tekst

i 1684 kom Dr. Halley for at besøge ham i Cambridge, efter at de havde været nogen tid sammen, spurgte Dr ham, hvad han troede kurven ville være, der ville blive beskrevet af Planeterne, der antager, at tiltrækningskraften mod solen er gensidig til kvadratet af deres afstand fra den. SR Isaac svarede straks, at det ville være en ellipse, lægen slog med glæde & forbløffelse spurgte ham, hvordan han vidste det, hvorfor siger han, Jeg har beregnet det, hvorpå Dr. Halley bad ham om sin beregning uden længere forsinkelse, SR Isaac kiggede blandt sine papirer, men kunne ikke finde det, men han lovede ham at forny det; & derefter at sende det ham

Abraham de Moivre, 1727

manglende tekst

De motu corporum in gyrum (om bevægelse af organer i kredsløb) er den (formodede) titel på et manuskript af Isaac 1684.

loven

Principia indeholder i den forening af jord-og himmelsk gravitation. Accelerationen på grund af tyngdekraften beskrevet af Galileo og lovene om planetarisk bevægelse observeret af Kepler er forskellige aspekter af den samme ting. Der er ingen jordbaseret gravitation for Jorden og ingen himmelsk gravitation for planeterne, men snarere en universel gravitation for alt.

  1. hvert objekt i universet tiltrækker hvert andet objekt i universet med en tyngdekraft.
  2. størrelsen af tyngdekraften mellem to objekter er…
    1. direkte proportional med produktet af deres masser og
    2. omvendt proportional med kvadratet af adskillelsen mellem deres centre

Nytons lov fungerer, da vi lever i et univers med tre rumlige dimensioner. Når tyngdekraften strækker sig ud i rummet, spreder den sig tyndere og tyndere og dækker et område, der udvides som kvadratet på afstanden fra kilden. Hvis rummet ikke var tredimensionelt, ville det ikke fungere.

selvom rummet ser tredimensionelt ud, er der ingen åbenbar grund til, at det skal være. Nogle fra og med endnu spekulative teorier antyder, at der kan være yderligere rumlige dimensioner. Årsagen til, at vi ikke har set dem, er, at de er krøllet ret tæt sammen. Hvis de findes, skal det være muligt at finde afvigelser i tyngdekraften fra den inverse firkantede lov i ekstremt små afstande. Test for disse afvigelser er ret vanskeligt. De bedste eksperimenter (fra 2001) viser, at den inverse firkantede lov holder ned til 218 liter (2,18 liter 10-4 m). Da størrelsen af disse skjulte dimensioner menes at være i størrelsesordenen 10-35 m, har vi stadig en lang vej at gå.

månen

jord-Måneseparationen er cirka tres gange større end jordens radius. Accelerationen på grund af tyngdekraften i denne afstand er 13600 accelerationen på grund af tyngdekraften på jordens overflade.

æblet

gik ind i Trinity College ved University of Cambridge i 1661. Han modtog sin bachelor of arts-grad i 1665, da den store pest fejede gennem London. Det University of Cambridge lukket som en forholdsregel og Nyton flygtede til sin families gård i Lincolnshire 90 km (60 miles) mod nord. I sommeren 1666 begyndte han at arbejde på sin teori om universel gravitation. Lidt mere end tyve år senere, den endelige teori blev frigivet til offentligheden som en del af hans grand tome Philosophi Naturalis Principia Mathematica (matematiske principper for naturfilosofi). Æbler var ikke en del af diskussionen.

gå videre til 1726. Sir Isaac var en legende, der nærmer sig slutningen af sit liv. Han spiste middag med en ven, Vilhelm Stukeley, og de sad i en have bagefter og talte om mange ting. Han var 83 år gammel, da han mindede om en begivenhed, der fandt sted 60 år tidligere. Dette er historien som Stukeley fortæller det (ved hjælp af sin oprindelige stavemåde, kapitalisering og tegnsætning).

den 15.April 1726 besøgte jeg Sir Isaac på hans logi i orbels bygninger, Kensington: din ‘ D med ham… efter middagen, vejret var varmt, gik vi ind i haven, & drak thea i skyggen af nogle appletrees, kun han, & mig selv. midt i anden diskurs, han fortalte mig, han var lige i samme situation, som da tidligere, begrebet gravitation kom ind i hans sind. “hvorfor skulle det æble altid falde vinkelret på jorden,” tænkte han selv: Lejlighed ved et æbles fald, da han sad i et kontemplativt humør: “hvorfor skulle det ikke gå sidelæns eller opad? men konstant til Jordens centrum? sandelig, grunden er, at jorden trækker det. der skal være en tegnekraft i materien. & summen af tegningskraften i jordens materie skal være i Jordens centrum, ikke i nogen side af jorden. derfor dos dette æble falder vinkelret, eller mod midten. hvis sagen således trækker sagen; det skal være i forhold til dets mængde. derfor trækker æblet jorden, såvel som jorden trækker æblet.”

Vilhelm Stukeley, 1752

en anden variation af apple-historien blev optaget af Nytons assistent ved Royal Mint (og også hans svigerinde), John Conduitt.

i det år, han trak sig tilbage fra Cambridge på acct af pesten til sin mor Lincolnshire & mens han funderede i en have, kom det ind i hans Tanke, at den samme tyngdekraft (vi fik et æble til at falde fra træet til jorden) ikke var begrænset til en vis afstand fra Jorden, men at denne magt skal strække sig meget længere, end det var normalt tænkt — hvorfor ikke så højt som månen sagde han til sig selv & hvis det er tilfældet, skal det påvirke hendes bevægelse & måske beholde hende i sin bane, hvorefter han faldt en beregning … & fandt det helt behageligt for hans teori —

John Conduitt, ca. 1728

Nyton selv skrev aldrig noget om æbler. Han var mere interesseret i månens bevægelse som et middel til at teste sin teori.

i samme år begyndte jeg at tænke på tyngdekraften, der strækker sig til Månens kugle, og efter at have fundet ud af, hvordan man estimerer den kraft, hvormed en klode, der drejer sig inden for en kugle, presser kuglens overflade, fra Keplers regel om planeternes periodiske tider, der er i en sekvilatereret andel af deres afstande fra deres orbs Centre, udledte jeg, at de kræfter, der holder planeterne i deres kugler, skal være gensidigt, da planeterne i kvadrater af deres afstande fra de centre, som de drejer sig om: og sammenlignede derved den kraft, der var nødvendig for at holde månen i sin kugle, med tyngdekraften på jordens overflade og fandt dem til at svare temmelig næsten. Alt dette var i de to pestår 1665 og 1666, for i disse dage var jeg i min alder for opfindelse og minded matematik og filosofi mere end på noget tidspunkt siden.

Isaac, ca. 1715

da han blev spurgt, hvordan han opdagede loven om universel gravitation, var hans svar…

Hvis jeg har gjort dig offentliggøre nogen tjeneste på denne måde ’tis på grund af intet andet end industri & a patienten tænker.

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 huller blev beregnet på overfladen af begivenhedshorisonten (chvartschild radius). Tyngdekraften inden for begivenhedshorisonten kan nærme sig uendelig. Bemærk også, at tyngdefeltstyrken ved begivenhedshorisonten falder, når massen af et sort hul øges.
objekt masse (kg) radius (km) g (m/s2) g (g)
søn 1.99 den 1030 696,000 270 28
kviksølv 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

konstant

Cavendish eksperiment

den store pyramide er så massiv, at en lodret linje ikke vil hænge lige ned, når den er nær pyramiden, men vil svinge mod strukturen. Jf. Tompkins, de store Pyramiders hemmeligheder, pp. 84-85, hvor Tompkins, der diskuterede målingerne foretaget af den store pyramide, skriver “for at opnå den korrekte breddegrad for den store pyramide uden at få sin lodlinie omdirigeret fra vinkelret ved tiltrækningen af den enorme masse af pyramiden, foretog Smyth sine observationer fra toppen; der ville pyramidens tyngdekraft være direkte nedad”. Tompkins, Peter. Den Store Pyramides hemmeligheder (Harper Collins, 1971).

kritikerne

handling på afstand. Hans svar på kritikken var: “jeg er ligeglad. Teorien virker.”

konto, men disse gravitationsegenskaber af pH-prisnomenis, men jeg var i stand til at starte & hypoteser non fingo…. Og det er nok, at tyngdekraften virkelig eksisterer, & handler i overensstemmelse med lovene i amerikanske eksponeringer, & til kroppene himmelske & i havet af vores følelser er alt tilstrækkeligt. jeg har ikke været i stand til at opdage årsagen til tyngdekraftens egenskaber fra fænomener, og jeg rammer ingen hypoteser…. Og for os er det nok, at tyngdekraften virkelig eksisterer og handler i overensstemmelse med de love, som vi har forklaret, og tjener rigeligt til at redegøre for alle himmellegemernes og vores havs bevægelser.

ud over det…

  • nogen opfandt gravitationsfeltet. Enheder: N / kg eller m/s2
  • glad ækvivalens af inertial og gravitationsmasse.ingen tvivl om, at Gud talte til ham, men Bibelen nævner ikke loven om universel gravitation.
  • blev sindssyg i et par år, sandsynligvis på grund af kviksølvforgiftning.
  • han tænkte mere på sin bibelske analyse end sin fysiske analyse.han blev udnævnt til master of the mint-dybest set en protektion position til at belønne ham for hans resultater i fysik. Mens han var der implementerer han serrated mønter i et forsøg på at forhindre mønt “klipning” eller “barbering”, hvilket var et alvorligt problem i England på det tidspunkt.ordet gravitas, det latinske ord for tyngde, sværhedsgrad eller autoritet. Det latinske ord for vægt er pondus, som giver os den engelske vægtenhed — pundet (men interstingly, ikke verbet til pund eller pundet, hvor omstrejfende dyr holdes).

lav et nyt afsnit for gravitationsfelt

ekstra dimensioner

A (modificeret) citat fra fysiklæreren, der vil blive omskrevet. “En væsentlig ingrediens til sort hulproduktion på LHC (Large Hadron Collider) er eksistensen af ekstra dimensioner. Et sort hul er et område med intens gravitationsfelt, der skaber forhold, der er i strid med det, vi observerer om gravitationskræfter at være i vores hverdag. Tilstedeværelsen af ekstra dimensioner garanterer den ekstra tyngdekraft, der er nødvendig for at producere sorte huller. Når protoner kolliderer ved LHC, kommer de så tæt på hinanden, at de i det væsentlige “ser” de ekstra dimensioner (hvor tyngdekraften er stærk) og dannelse af sort hul kan være mulig. Hvis dette er tilfældet, skal de ekstra dimensioner være ~10-14 m i størrelse. “

tredimensionelt rum