Βαρύτητα

Είναι εύκολο να παραβλέψουμε τη βαρύτητα στην καθημερινή μας ζωή, αλλά έχει βαθιά επίδραση στον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούμε με τον υπόλοιπο κόσμο. Η καρδιά, οι μύες και το σύστημα εξισορρόπησης εξαρτώνται από αυτό. Ένας από τους πιο βασικούς νόμους της φύσης είναι η βαρύτητα. Ας ρίξουμε μια ματιά στο τι είναι η βαρύτητα και πώς επηρεάζει τους ανθρώπους.

Ορισμός της βαρύτητας

Κάθε μάζα έχει μια βαρυτική έλξη ή δύναμη σε κάθε άλλη μάζα, και αυτό ισχύει για όλα τα αντικείμενα. Αυτή η έλξη καθορίζεται από τη μάζα των αντικειμένων που εμπλέκονται. Η Γη και η Σελήνη περιστρέφονται η μια γύρω από την άλλη λόγω της βαρύτητας. Ως αποτέλεσμα, η βαρύτητα ορίζεται ως:για να το θέσω απλά, η βαρύτητα είναι η βαρυτική δύναμη που έλκει ένα σώμα προς το κέντρο της γης ή οποιοδήποτε άλλο φυσικό αντικείμενο με μάζα.

Η εξέλιξη της βαρύτητας

Ο Sir Isaac Newton έκανε την ανακάλυψη της βαρύτητας το 1687. Είδε ένα μήλο να πέφτει από το δέντρο ενώ καθόταν εκεί. Στη συνέχεια προσπάθησε να καταλάβει γιατί το μήλο δεν ανέβηκε, αριστερά ή δεξιά, αλλά βυθίστηκε στο κάτω μέρος του τραπεζιού. Ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας του Νεύτωνα δηλώνει ότι μια άγνωστη δύναμη λειτουργεί σε αυτήν την κατάσταση, και αυτή η δύναμη είναι αυτό που ονόμασε βαρύτητα. Στις αρχές του 20ου αιώνα ο Άλμπερτ Αϊνστάιν σκέφτηκε μια νέα θεωρία της βαρύτητας. Είναι η πεποίθησή του ότι η βαρύτητα δεν είναι τίποτα άλλο από την παραμορφωτική επίδραση του χώρου και του χρόνου.

Νευτώνεια βαρύτητα

Μόλις καταλάβουμε τι είναι η βαρύτητα, ήρθε η ώρα να εξετάσουμε πώς η βαρύτητα συμβάλλει στην επιβίωση της ζωής στη Γη. Δεδομένου ότι η γη και ο ήλιος έλκονται σε αντίθετες κατευθύνσεις από τα βαρυτικά τους πεδία, η ατμόσφαιρα παραμένει σταθερή και μας παρέχει τον αέρα που χρειαζόμαστε για να επιβιώσουμε. Ως πλεονέκτημα, μας προστατεύει από τον ήλιο, επιτρέποντάς μας να απολαμβάνουμε τη ζεστασιά και το φως του χωρίς να κινδυνεύουμε να τραυματίσουμε

Ακολουθεί ο ορισμός της δύναμης της βαρύτητας από τον Sir Isaac Newton:

Όλα τα σωματίδια στον κόσμο έχουν μια δύναμη. Είναι ευθέως ανάλογο με το γινόμενο των μαζών τους. Ωστόσο, η απόσταση μεταξύ τους είναι αντιστρόφως ανάλογη.

Επειδή η δύναμη είναι ελκυστική, θα κατευθύνεται πάντα προς το άλλο αντικείμενο. Αυτή η εξίσωση παρέχει το μέγεθος αυτής της δύναμης. Μπορούμε να συμπεράνουμε από την προηγούμενη εξίσωση ότι οτιδήποτε έχει μάζα έχει βαρυτική έλξη. Η βαρύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της μάζας. Όσο ισχυρότερη είναι η βαρυτική έλξη μεταξύ δύο αντικειμένων, τόσο πιο κοντά βρίσκονται. Η απόσταση μειώνει τη δύναμη της βαρύτητας.

Παραδείγματα βαρύτητας

• Η βαρύτητα συγκρατεί τα αέρια του ήλιου μαζί.
• Το νερό δεν επιπλέει στην επιφάνεια του ποτηριού αλλά μάλλον βυθίζεται στο κάτω μέρος του λόγω της βαρύτητας.
• Οι παλίρροιες στον ωκεανό προκαλούνται από τη βαρυτική έλξη μεταξύ της Γης και της Σελήνης.
• Το φεγγάρι γυρίζει τη γη σε δακτύλιο λόγω της βαρύτητας.

Όλα τα αντικείμενα επηρεάζονται από τη βαρύτητα με τον ίδιο τρόπο. Το σίδερο και τα φτερά πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό αν πέσουν από το ίδιο ύψος. Μπορεί να φαίνεται ότι η σιδερένια ράβδος πέφτει πιο γρήγορα λόγω της επίδρασης της αντίστασης του αέρα στη βαρύτητα. Η ρίψη όλων στο κενό θα προκαλούσε την πτώση τους ακριβώς την ίδια στιγμή. Η μάζα ενός αντικειμένου έχει άμεση σχέση με τη βαρυτική του έλξη. Για να είμαστε πιο ακριβείς, η Βαρύτητα ενός αντικειμένου καθορίζεται από τη μάζα του. Όντας η πιο αδύναμη γνωστή δύναμη στη φύση, δεν έχει καμία σχέση με το εσωτερικό των κοινών υλικών.

Η επίδραση της βαρύτητας στο βάρος

Η βαρυτική έλξη είναι η δύναμη που έλκει ένα σώμα προς τη γη, και αυτό εννοούμε όταν μιλάμε για βάρος. Το βάρος είναι μια παγκόσμια δύναμη που επηρεάζει όλα τα αντικείμενα που έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια της Γης. Αν θέλετε να υπολογίσετε πόσο ζυγίζει οτιδήποτε, απλώς πολλαπλασιάστε το βάρος του σε γραμμάρια με την επιτάχυνση που έχει λόγω της βαρύτητας (g =9,8 m/s2).

Μπορεί να εκφραστεί αριθμητικά ως εξής:

Σε αυτή την εξίσωση, Fg =Mg.

Πού,

Το Fg είναι η βαρυτική δύναμη 

Το M είναι η μάζα του αντικειμένου σε κιλά.

g είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας

Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι η μάζα είναι ένα μέτρο της αντίστασης ενός αντικειμένου στην κίνηση, που ονομάζεται αδράνεια. Παρόλο που είναι σχεδόν συνδεδεμένα, έχουν διαφορετικές σημασίες. Η μάζα μετριέται σε κιλά, ενώ το βάρος σε Newton.

Σημαντικά γεγονότα

Υπάρχουν τέσσερις γνωστές θεμελιώδεις δυνάμεις στη φυσική και η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη από τις τέσσερις. Ως η πιο αδύναμη δύναμη, η βαρύτητα κρατά ολόκληρο το ηλιακό σύστημα και τον γαλαξία μαζί. Ανεξάρτητα από το πού βρίσκεστε στην επιφάνεια του πλανήτη, η ταχύτητα της ελεύθερης πτώσης παραμένει σταθερή. Όλα πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό.

• Η μάζα σας ασκεί ελκτική δύναμη στη Γη.
• Για να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη της Γης, ένα αντικείμενο πρέπει να ταξιδεύει με ταχύτητα 11,2 μέτρων ανά δευτερόλεπτο ή την ταχύτητα διαφυγής της Γης.
• Η βαρυτική έλξη του φεγγαριού είναι μόνο περίπου 16 τοις εκατό τόσο ισχυρή όσο αυτή της Γης, του Άρη είναι περίπου 38 τοις εκατό ισχυρότερη και η έλξη του Δία είναι 2,5 φορές ισχυρότερη από τη Γη.

Τελικές λέξεις

Εκτός από τις ηλεκτρομαγνητικές, ισχυρές και ασθενείς πυρηνικές δυνάμεις, η βαρύτητα είναι μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος. Η βαρύτητα, παρά τη σημασία της στο να εμποδίζει τα πόδια μας να πηδούν από το έδαφος, παραμένει ένα μυστήριο για τους επιστήμονες. Σύμφωνα με τον Newton, η βαρυτική έλξη μεταξύ του ήλιου και των πλανητών αναγκάζει όλα τα αντικείμενα να έλκονται το ένα το άλλο, όπως ο ήλιος έλκει τους πλανήτες ο ένας προς τον άλλο.

Σύμφωνα με το Νόμο της Παγκόσμιας Βαρύτητας του Νεύτωνα, η βαρυτική έλξη μεταξύ δύο αντικειμένων είναι αντιστρόφως ίση με το τετράγωνο των αντίστοιχων μαζών τους. Σύμφωνα με τον Νόμο της Παγκόσμιας Βαρύτητας του Νεύτωνα, η δύναμη της βαρύτητας είναι ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των δύο αντικειμένων.