Misalnya apa itu arus listrik – ada banyak definisi, tetapi tidak satupun yang menjelaskan mekanismenya secara tepat, tanpa ambiguitas dan ketidakpastian.
Di sisi lain, teknik elektro merupakan ilmu yang cukup berkembang dimana setiap proses kelistrikan dijelaskan secara detail dengan menggunakan rumus matematika.
Jadi mengapa tidak menunjukkan proses serupa menggunakan rumus dan grafik komputer yang sama.
Tapi hari ini kita akan mempertimbangkan aksi proses yang lebih sederhana daripada listrik - gaya gravitasi. Tampaknya tidak ada yang rumit dalam hal ini, karena hukum gravitasi universal dipelajari di sekolah, namun demikian... Matematika menggambarkan proses yang terjadi dalam kondisi ideal, dalam semacam ruang virtual di mana tidak ada batasan. .
Dalam hidup, segala sesuatu biasanya tidak terjadi, dan proses yang sedang dipertimbangkan terus-menerus ditumpangkan pada banyak keadaan yang berbeda, tidak terlihat atau tidak penting pada pandangan pertama.
Mengetahui rumus dan memahami tindakannya adalah hal yang sedikit berbeda.
Jadi, mari kita mengambil langkah kecil untuk memahami hukum gravitasi. Hukumnya sendiri sederhana - gaya gravitasi berbanding lurus dengan massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya, tetapi kerumitannya terletak pada banyaknya objek yang berinteraksi yang tak terbayangkan.
Ya, kami hanya akan mempertimbangkan gaya gravitasi, bisa dikatakan, sepenuhnya sendirian, yang tentu saja tidak benar, tetapi dalam kasus ini diperbolehkan, karena ini hanyalah cara untuk menunjukkan yang tidak terlihat.
Namun, artikel tersebut berisi kode JavaScript, mis. semua gambar sebenarnya digambar menggunakan Canvas, jadi keseluruhan artikel bisa diambil.
Menampilkan kemampuan gravitasi di tata surya
Dalam kerangka mekanika klasik, interaksi gravitasi dijelaskan oleh hukum gravitasi universal Newton, yang menyatakan bahwa gaya tarik-menarik gravitasi F antara dua titik massa material m 1 Dan m 2, dipisahkan oleh jarak R, sebanding dengan kedua massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak - yaitu:Di mana G- konstanta gravitasi sama dengan sekitar 6,67384×10 -11 N×m 2 ×kg -2.
Tapi saya ingin melihat gambaran perubahan gravitasi di seluruh tata surya, dan bukan di antara dua benda. Oleh karena itu, massa benda kedua m 2 mari kita ambil sama dengan 1, dan cukup nyatakan massa benda pertama M. (Artinya, kita membayangkan objek dalam bentuk titik material - berukuran satu piksel, dan kita mengukur gaya tarik menarik relatif terhadap objek virtual lainnya, sebut saja "benda uji", dengan massa 1 kilogram. ) Dalam hal ini, rumusnya akan terlihat seperti:
Sekarang, sebagai gantinya M kita mengganti massa benda yang diinginkan, dan sebagai gantinya R kita melewati semua jarak dari 0 hingga nilai orbit planet terakhir dan mendapatkan perubahan gaya gravitasi tergantung pada jarak.
Saat menerapkan gaya dari objek yang berbeda, kita memilih objek yang lebih besar.
Selanjutnya, kami menyatakan kekuatan ini bukan dalam angka, tetapi dalam corak warna yang sesuai. Ini akan memberi Anda gambaran jelas tentang distribusi gravitasi di tata surya. Artinya, dalam arti fisik, corak warna akan sesuai dengan berat benda seberat 1 kilogram pada titik yang bersangkutan di tata surya.
Perlu dicatat bahwa:
- Gaya gravitasi selalu positif dan tidak mempunyai nilai negatif, yaitu. massa tidak boleh negatif
- gaya gravitasi tidak boleh sama dengan nol, mis. suatu benda ada dengan massa tertentu atau tidak ada sama sekali
- gaya gravitasi tidak dapat disaring atau dipantulkan (seperti sinar cahaya dengan cermin).
Sekarang mari kita lihat bagaimana menampilkan besarnya gaya gravitasi dalam warna.
Untuk menampilkan angka dalam warna, Anda perlu membuat array yang indeksnya sama dengan angka tersebut, dan nilainya adalah nilai warna dalam sistem RGB.
Berikut ini gradasi warna dari putih ke merah, lalu kuning, hijau, biru, ungu dan hitam. Total ada 1786 corak warna.
Jumlah warnanya tidak terlalu banyak; jumlahnya tidak cukup untuk menampilkan seluruh spektrum gaya gravitasi. Mari kita batasi gaya gravitasi dari maksimum - di permukaan Matahari dan minimum - di orbit Saturnus. Artinya, jika gaya tarik menarik pada permukaan Matahari (270,0 N) ditunjukkan dengan warna yang terdapat pada tabel di bawah indeks 1, maka gaya tarik menarik Matahari pada orbit Saturnus (0,00006 N) adalah ditandai dengan warna dengan indeks jauh melampaui 1700. Sehingga tidak akan ada cukup warna untuk menyatakan secara seragam besarnya gaya gravitasi.
Untuk melihat dengan jelas tempat paling menarik dalam gaya tarik-menarik yang ditampilkan, nilai gaya tarik-menarik yang kurang dari 1H perlu sesuai dengan perubahan warna yang besar, dan dari 1H ke atas, korespondensinya tidak begitu menarik - yang jelas gaya tarik-menariknya, misalkan bumi, berbeda dengan gaya tarik-menarik Mars atau Yupiter, ya okelah. Artinya, warna tidak akan sebanding dengan besarnya gaya tarik-menarik, jika tidak kita akan “kehilangan” hal yang paling menarik.
Untuk mengubah nilai gaya tarik menarik ke indeks tabel warna, kita menggunakan rumus berikut:
Ya, ini adalah hiperbola yang sama yang dikenal sejak SMA, hanya akar kuadrat dari argumennya yang pertama kali diekstraksi. (Diambil murni dari cahaya, hanya untuk mengurangi perbandingan antara nilai gaya tarik-menarik terbesar dan terkecil.)
Lihat bagaimana warna didistribusikan tergantung pada daya tarik Matahari dan planet-planet.
Seperti yang Anda lihat, di permukaan Matahari, benda uji kita akan memiliki berat sekitar 274 N atau 27,4 kG, karena 1 N = 0,10197162 kgf = 0,1 kgf. Dan di Jupiter beratnya hampir 26N atau 2,6 kgf, di Bumi berat benda uji kami sekitar 9,8N atau 0,98kgf.
Pada prinsipnya, semua angka ini sangat-sangat mendekati. Untuk kasus kita, ini tidak terlalu penting, kita perlu mengubah semua nilai gravitasi ini menjadi nilai warna yang sesuai.
Jadi dari tabel tersebut terlihat bahwa nilai gaya tarik menarik maksimum adalah 274N, dan nilai minimum adalah 0,00006N. Artinya, perbedaannya lebih dari 4,5 juta kali.
Jelas juga bahwa semua planet memiliki warna yang hampir sama. Namun hal tersebut tidak menjadi masalah, yang penting batas daya tarik planet akan terlihat jelas, karena gaya tarik menarik yang bernilai kecil dapat berubah warna dengan cukup baik.
Tentu saja keakuratannya tidak terlalu bagus, tetapi kita hanya perlu mendapatkan gambaran umum tentang gaya gravitasi di Tata Surya.
Sekarang mari kita “mengatur” planet-planet di tempat yang sesuai dengan jaraknya dari Matahari. Untuk melakukan ini, Anda perlu melampirkan semacam skala jarak ke gradien warna yang dihasilkan. Kelengkungan orbitnya, menurut saya, bisa diabaikan.
Namun seperti biasa, skala kosmik, dalam arti harfiahnya, tidak memungkinkan kita melihat gambaran keseluruhan. Coba kita lihat, Saturnus terletak kurang lebih 1430 juta kilometer dari Matahari, indeks yang sesuai dengan warna orbitnya adalah 1738. Yaitu. ternyata dalam satu piksel (jika kita mengambil skala ini satu corak warna sama dengan satu piksel) kira-kira 822,8 ribu kilometer. Dan jari-jari bumi kira-kira 6371 kilometer, yaitu. diameternya 12.742 kilometer, sekitar 65 kali lebih kecil dari satu piksel. Inilah cara menjaga proporsi.
Kami akan pergi ke arah lain. Karena kita tertarik pada gravitasi ruang sirkumplanet, kita akan mengambil planet-planet secara terpisah dan mewarnai mereka serta ruang di sekitarnya dengan warna yang sesuai dengan gaya gravitasi dari planet tersebut dan Matahari. Misalnya, Merkurius - radius planetnya adalah 2,4 ribu km. dan menyamakannya dengan lingkaran dengan diameter 48 piksel, mis. Satu piksel akan menjadi 100 km. Kemudian Venus dan Bumi masing-masing akan berukuran 121 dan 127 piksel. Ukuran yang cukup nyaman.
Jadi, kita buat gambar berukuran 600 x 600 pixel, tentukan nilai gaya tarik menarik Matahari pada orbit Merkurius plus/minus 30.000 km (sehingga planet tersebut berada di tengah gambar) dan cat latar belakang dengan gradien corak warna yang sesuai dengan gaya-gaya ini.
Pada saat yang sama, untuk menyederhanakan tugas, kami melukis bukan dengan busur dengan radius yang sesuai, tetapi dengan garis lurus dan vertikal. (Secara kasar, "Matahari" kita akan berbentuk "persegi" dan akan selalu berada di sisi kiri.)
Untuk memastikan bahwa warna latar belakang tidak terlihat melalui gambar planet dan zona tarik-menarik terhadap planet, kami menentukan jari-jari lingkaran yang sesuai dengan zona di mana daya tarik terhadap planet lebih besar daripada daya tarik terhadap Matahari dan catlah dengan warna putih.
Kemudian di tengah gambar kita menempatkan sebuah lingkaran yang sesuai dengan diameter Merkurius pada skala (48 piksel) dan mengisinya dengan warna yang sesuai dengan gaya tarik-menarik planet di permukaannya.
Selanjutnya, kita melukis dari planet dengan gradien sesuai dengan perubahan gaya tarik-menariknya dan pada saat yang sama terus-menerus membandingkan warna setiap titik pada lapisan tarik-menarik Merkurius dengan titik dengan koordinat yang sama, tetapi di lapisan tarik-menarik Matahari. Ketika nilai-nilai ini menjadi sama, kami membuat piksel ini menjadi hitam dan menghentikan pengecatan lebih lanjut.
Dengan demikian, kita memperoleh suatu bentuk perubahan nyata dalam gaya tarik-menarik planet dan Matahari dengan batas hitam yang jelas di antara keduanya.
(Saya ingin melakukan hal itu, tetapi... tidak berhasil, saya tidak dapat membuat perbandingan piksel demi piksel dari dua lapisan gambar.)
Dalam hal jarak, 600 piksel sama dengan 60 ribu kilometer (yaitu satu piksel sama dengan 100 km).
Gaya tarik-menarik Matahari di dalam dan di sekitar orbit Merkurius hanya bervariasi dalam kisaran kecil, yang dalam kasus kami ditunjukkan oleh satu warna. 
Jadi, Merkurius dan gaya gravitasi di sekitar planet tersebut.
Perlu segera dicatat bahwa delapan sinar halus adalah cacat dari menggambar lingkaran di Kanvas. Hal-hal tersebut tidak ada hubungannya dengan isu yang sedang dibahas dan sebaiknya diabaikan begitu saja.
Dimensi persegi adalah 600 kali 600 piksel, mis. ruang ini berjarak 60 ribu kilometer. Jari-jari Merkurius adalah 24 piksel - 2,4 ribu km. Radius zona atraksi adalah 23,7 ribu km.
Lingkaran di tengahnya, yang hampir berwarna putih, adalah planet itu sendiri dan warnanya sesuai dengan berat kilogram benda uji kita di permukaan planet - sekitar 373 gram. Lingkaran tipis berwarna biru menunjukkan batas antara permukaan planet dan zona di mana gaya gravitasi planet melebihi gaya gravitasi Matahari.
Selanjutnya, warnanya berangsur-angsur berubah, menjadi semakin merah (yaitu berat benda uji berkurang) dan akhirnya menjadi sama dengan warna yang sesuai dengan gaya tarik-menarik Matahari di suatu tempat, yaitu. di orbit Merkurius. Batas antara zona yang gaya tarik menarik planet melebihi gaya tarik menarik Matahari juga ditandai dengan lingkaran biru.
Seperti yang Anda lihat, tidak ada yang supernatural.
Namun dalam kehidupan, gambarannya agak berbeda. Misalnya, dalam gambar ini dan semua gambar lainnya, Matahari berada di sebelah kiri, yang berarti, wilayah gravitasi planet seharusnya sedikit “rata” di sebelah kiri dan diperpanjang di sebelah kanan. Dan pada gambar tersebut terdapat sebuah lingkaran.
Tentu saja, pilihan terbaik adalah perbandingan piksel demi piksel dari luas tarik-menarik terhadap Matahari dan luas tarik-menarik terhadap planet dan memilih (menampilkan) yang lebih besar. Namun baik saya, sebagai penulis artikel ini, maupun JavaScript tidak mampu melakukan hal seperti itu. Bekerja dengan array multidimensi bukanlah prioritas untuk bahasa ini, namun pekerjaannya dapat ditampilkan di hampir semua browser, yang memecahkan masalah aplikasi.
Dan dalam kasus Merkurius, dan semua planet terestrial lainnya, perubahan gaya tarik-menarik terhadap Matahari tidak begitu besar untuk menampilkannya dengan rangkaian corak warna yang tersedia. Namun jika melihat Yupiter dan Saturnus, perubahan gaya gravitasi terhadap Matahari sangat terlihat.
Venus
Sebenarnya semuanya sama dengan planet sebelumnya, hanya saja ukuran Venus dan massanya jauh lebih besar, serta gaya tarik menarik Matahari pada orbit planet lebih kecil (warnanya lebih gelap, atau lebih tepatnya, lebih merah. ), dan planet ini memiliki massa yang lebih besar, sehingga warna piringan planet tersebut lebih terang.Agar planet dengan zona tarik-menarik benda uji seberat 1 kg dapat muat dalam gambar berukuran 600 kali 600 piksel, kami mengurangi skalanya sebanyak 10 kali. Sekarang ada 1.000 kilometer dalam satu piksel.
Bumi+Bulan
Untuk menampilkan Bumi dan Bulan, mengubah skala sebanyak 10 kali (seperti dalam kasus Venus) tidaklah cukup; Anda perlu memperbesar ukuran gambar (radius orbit Bulan adalah 384,467 ribu km). Gambar akan berukuran 800 x 800 piksel. Skalanya adalah 1.000 kilometer dalam satu piksel (kami memahami betul bahwa kesalahan gambar akan semakin meningkat).
Gambar tersebut dengan jelas menunjukkan bahwa zona tarik-menarik Bulan dan Bumi dipisahkan oleh zona tarik-menarik Matahari. Artinya, Bumi dan Bulan merupakan sistem dua planet ekuivalen yang massanya berbeda.
Mars dengan Phobos dan Deimos
Skalanya adalah 1.000 kilometer dalam satu piksel. Itu. seperti Venus, dan Bumi dan Bulan. Ingatlah bahwa jarak itu proporsional, dan tampilan gravitasinya nonlinier.
Kini, Anda bisa langsung melihat perbedaan mendasar antara Mars dan satelitnya serta Bumi dan Bulan. Jika Bumi dan Bulan merupakan sistem dua planet dan, meskipun ukuran dan massanya berbeda, bertindak sebagai mitra yang setara, maka satelit Mars berada dalam zona gaya gravitasi Mars.
Planet itu sendiri dan satelit-satelitnya praktis “hilang”. Lingkaran putih adalah orbit satelit jauh - Deimos. Mari kita perbesar 10 kali untuk tampilan yang lebih baik. Ada 100 kilometer dalam satu piksel.
Sinar "menyeramkan" dari Canvas ini sangat merusak gambar.
Ukuran Phobos dan Deimos meningkat secara tidak proporsional sebanyak 50 kali lipat, jika tidak, mereka sama sekali tidak terlihat. Warna permukaan satelit ini juga tidak logis. Faktanya, gaya gravitasi di permukaan planet-planet tersebut lebih kecil dibandingkan gaya gravitasi Mars pada orbitnya.
Artinya, segala sesuatu “terhempas” dari permukaan Phobos dan Deimos oleh gravitasi Mars. Oleh karena itu, warna permukaannya harus sama dengan warna orbitnya, namun hanya agar lebih mudah dilihat, piringan satelit diwarnai dengan warna gaya gravitasi jika tidak ada gaya gravitasi ke arahnya. Mars.
Satelit-satelit ini seharusnya bersifat monolitik. Selain itu, karena tidak ada gaya gravitasi di permukaan, berarti mereka tidak mungkin terbentuk dalam bentuk ini, yaitu Phobos dan Deimos sebelumnya merupakan bagian dari objek lain yang lebih besar. Atau, setidaknya, mereka berada di tempat yang berbeda, dengan gravitasi yang lebih kecil dibandingkan di zona gravitasi Mars.
Misalnya di sini Fobo. Skalanya 100 meter dalam satu piksel.
Permukaan satelit ditandai dengan lingkaran biru, dan gaya gravitasi seluruh massa satelit ditandai dengan lingkaran putih.
(Faktanya, bentuk benda langit kecil Phobos, Deimos, dll jauh dari kata bulat)
Warna lingkaran di tengahnya sesuai dengan gaya gravitasi massa satelit. Semakin dekat ke permukaan planet, semakin lemah gaya gravitasinya.
(Di sini sekali lagi terdapat ketidakakuratan. Faktanya, lingkaran putih adalah batas di mana gaya tarik-menarik ke planet menjadi sama dengan gaya tarik-menarik ke Mars di orbit Phobos.
Artinya, warna di luar lingkaran putih ini harus sama dengan warna di luar lingkaran biru yang menunjukkan permukaan satelit. Namun transisi warna yang ditampilkan harus berada di dalam lingkaran putih. Tapi kemudian tidak ada yang terlihat sama sekali.)
Ini terlihat seperti gambar penampang planet.
Integritas planet ini hanya ditentukan oleh kekuatan material penyusun Phobos. Dengan kekuatan yang lebih kecil, Mars akan memiliki cincin seperti Saturnus, akibat hancurnya satelit.
Dan tampaknya runtuhnya benda luar angkasa bukanlah peristiwa yang luar biasa. Bahkan Teleskop Luar Angkasa Hubble “mendeteksi” kasus serupa.
Runtuhnya asteroid P/2013 R3 yang terletak pada jarak lebih dari 480 juta kilometer dari Matahari (di sabuk asteroid, lebih jauh dari Ceres). Diameter empat pecahan asteroid terbesar itu mencapai 200 meter, massa totalnya sekitar 200 ribu ton.
Dan ini Deimos. Semuanya sama dengan Phobos. Skalanya 100 meter dalam satu piksel. Hanya planet ini yang lebih kecil dan, karenanya, lebih terang, dan juga terletak lebih jauh dari Mars dan gaya tarik-menarik ke Mars lebih kecil di sini (latar belakang gambar lebih gelap, yaitu lebih merah). 
Ceres
Nah, Ceres tidak ada yang istimewa, kecuali pewarnaannya. Di sini gaya tarik-menarik Matahari lebih kecil, sehingga warnanya sesuai. Skalanya adalah 100 kilometer dalam satu piksel (sama seperti pada gambar Merkurius).Lingkaran kecil berwarna biru merupakan permukaan Ceres, dan lingkaran biru besar merupakan batas dimana gaya gravitasi di planet menjadi sama dengan gaya di Matahari.
Jupiter
Jupiter sangat besar. Berikut adalah gambar berukuran 800 x 800 piksel. Skalanya 100 ribu kilometer dalam satu piksel. Hal ini untuk menunjukkan seluruh wilayah gravitasi planet. Planet itu sendiri adalah sebuah titik kecil di tengahnya. Satelit tidak ditampilkan.Hanya orbit (lingkaran luar berwarna putih) dari satelit terjauh, S/2003 J 2, yang ditampilkan.
Jupiter memiliki 67 bulan. Yang terbesar adalah Io, Europa, Ganymede dan Callisto.
Satelit terjauh, S/2003 J 2, mengorbit Jupiter pada jarak rata-rata 29.541.000 km. Diameternya sekitar 2 km, massanya sekitar 1,5 × 10 13 kg. Seperti yang Anda lihat, ia melampaui lingkup gravitasi planet. Hal ini dapat dijelaskan dengan kesalahan dalam perhitungan (karena cukup banyak dilakukan rata-rata, pembulatan dan pembuangan beberapa detail).
Meskipun ada cara untuk menghitung batas pengaruh gravitasi Yupiter yang ditentukan oleh bola Bukit, yang jari-jarinya ditentukan dengan rumus
dimana jupiter dan m jupiter adalah sumbu semimayor elips dan massa Yupiter, dan M matahari adalah massa Matahari. Ini menghasilkan radius bulat sebesar 52 juta km. S/2003 J 2 bergerak dalam orbit eksentrik hingga jarak hingga 36 juta km dari Jupiter
Jupiter juga memiliki sistem cincin yang terdiri dari 4 komponen utama: torus partikel bagian dalam yang tebal yang dikenal sebagai “cincin halo”; “Cincin Utama” yang relatif terang dan tipis; dan dua cincin luar yang lebar dan lemah - dikenal sebagai "cincin jaring", dinamai berdasarkan bahan satelit - yang membentuknya: Amalthea dan Thebes.
Cincin halo dengan radius dalam 92.000 dan radius luar 122.500 kilometer.
Lingkar utama 122500-129000 km.
Cincin Arachnoid Amalthea 129000-182000 km.
Cincin web Thebes 129000-226000 km.
Mari kita perbesar gambarnya 200 kali, ada 500 kilometer dalam satu piksel.
Berikut adalah cincin Jupiter. Lingkaran tipis adalah permukaan planet ini. Berikutnya adalah batas cincin - batas dalam cincin halo, batas luar cincin halo dan batas dalam cincin utama, dll.
Lingkaran kecil di pojok kiri atas merupakan daerah dimana gaya gravitasi bulan Yupiter Io menjadi sama dengan gaya gravitasi Yupiter pada orbit Io. Satelit itu sendiri tidak terlihat pada skala ini.
Pada prinsipnya planet besar yang mempunyai satelit perlu diperhatikan secara terpisah, karena perbedaan nilai gaya gravitasinya sangat besar, begitu pula dengan dimensi daerah gravitasi planet tersebut. Akibatnya, semua detail menarik hilang begitu saja. Namun melihat gambar dengan gradien radial tidak masuk akal.
Saturnus
Ukuran gambar 800 kali 800 piksel. Skalanya 100 ribu kilometer dalam satu piksel. Planet itu sendiri adalah sebuah titik kecil di tengahnya. Satelit tidak ditampilkan.Perubahan gaya tarik menarik terhadap Matahari terlihat jelas (ingat Matahari ada di sebelah kiri).
Saturnus memiliki 62 bulan yang diketahui. Yang terbesar adalah Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan dan Iapetus.
Satelit terjauh adalah Fornjot (sebutan sementara S/2004 S 8). Juga disebut sebagai Saturnus XLII. Jari-jari rata-rata satelit sekitar 3 kilometer, massa 2,6 × 10 14 kg, sumbu semi-mayor 25.146.000 km.
Cincin di planet hanya muncul pada jarak yang cukup jauh dari Matahari. Planet pertama adalah Jupiter. Memiliki massa dan ukuran lebih besar dari Saturnus, cincinnya tidak semenarik cincin Saturnus. Artinya, ukuran dan massa planet untuk pembentukan cincin kurang penting dibandingkan jarak dari Matahari.
Namun jika dilihat lebih jauh, sepasang cincin mengelilingi asteroid Chariklo (10199 Chariklo) (diameter asteroid sekitar 250 kilometer), yang mengorbit Matahari antara Saturnus dan Uranus.
Wikipedia tentang asteroid Chariklo
Sistem cincin terdiri dari cincin bagian dalam yang padat dengan lebar 7 km dan cincin bagian luar dengan lebar 3 km. Jarak antar cincin sekitar 9 km. Jari-jari cincin masing-masing adalah 396 dan 405 km. Chariklo adalah objek terkecil yang cincinnya telah ditemukan.
Namun, gaya gravitasi hanya mempunyai hubungan tidak langsung dengan cincin.
Faktanya, cincin muncul dari kehancuran satelit, yang terdiri dari material yang kekuatannya tidak mencukupi, yaitu. bukan batu monolit seperti Phobos atau Deimos, melainkan bongkahan batu, es, debu, dan puing-puing luar angkasa lainnya yang membeku menjadi satu kesatuan.
Jadi planet ini menyeretnya pergi dengan gravitasinya. Satelit semacam itu, yang tidak memiliki gravitasinya sendiri (atau lebih tepatnya, memiliki gaya gravitasinya sendiri yang lebih kecil daripada gaya tarik-menarik terhadap planet di orbitnya) terbang di orbit, meninggalkan jejak material yang hancur. Beginilah cara sebuah cincin terbentuk. Selanjutnya, di bawah pengaruh gravitasi terhadap planet, material fragmentaris ini mendekati planet. Artinya, cincin itu mengembang.
Pada tingkat tertentu, gaya gravitasi menjadi cukup kuat sehingga kecepatan jatuhnya puing-puing tersebut meningkat, dan cincin tersebut menghilang.
Kata penutup
Tujuan diterbitkannya artikel ini adalah mungkin seseorang yang memiliki pengetahuan pemrograman akan tertarik dengan topik ini dan membuat model gaya gravitasi di Tata Surya yang lebih baik (ya, tiga dimensi, dengan animasi.Atau bahkan mungkin dia akan membuatnya agar orbitnya tidak tetap, tetapi juga dihitung - mungkin juga, orbit tersebut akan menjadi tempat di mana gaya gravitasi akan dikompensasi oleh gaya sentrifugal.
Ini akan menjadi hampir seperti dalam kehidupan, seperti tata surya yang sebenarnya. (Di sinilah dimungkinkan untuk membuat penembak luar angkasa, dengan semua seluk-beluk navigasi luar angkasa di sabuk asteroid. Mempertimbangkan gaya yang bekerja berdasarkan hukum fisika nyata, dan bukan berdasarkan grafik yang digambar tangan.)
Dan ini akan menjadi buku teks fisika yang bagus dan menarik untuk dipelajari.
P.S. Penulis artikel ini adalah orang biasa:
bukan seorang fisikawan
bukan seorang astronom
bukan seorang pemrogram
tidak mempunyai pendidikan tinggi.
Tag:
- visualisasi data
- javascript
- fisika
- gravitasi
Fenomena terpenting yang terus dipelajari oleh fisikawan adalah gerak. Fenomena elektromagnetik, hukum mekanika, proses termodinamika dan kuantum - semua ini adalah kumpulan fragmen alam semesta yang luas yang dipelajari oleh fisika. Dan semua proses ini, dengan satu atau lain cara, bermuara pada satu hal - ke.
Segala sesuatu di alam semesta bergerak. Gravitasi adalah fenomena umum bagi semua orang sejak masa kanak-kanak; kita dilahirkan di medan gravitasi planet kita; fenomena fisik ini kita rasakan pada tingkat intuitif terdalam dan, tampaknya, bahkan tidak memerlukan studi.
Namun sayangnya, pertanyaannya adalah mengapa dan bagaimana semua benda saling tarik menarik, hingga saat ini masih belum diungkapkan sepenuhnya, meskipun telah dipelajari secara luas.
Pada artikel ini kita akan melihat apa itu tarikan universal menurut Newton - teori gravitasi klasik. Namun, sebelum beralih ke rumus dan contoh, kita akan membahas esensi masalah tarik-menarik dan memberikan definisinya.
Mungkin studi tentang gravitasi menjadi awal dari filsafat alam (ilmu memahami hakikat segala sesuatu), mungkin filsafat alam memunculkan pertanyaan tentang esensi gravitasi, tetapi, dengan satu atau lain cara, pertanyaan tentang gravitasi benda. menjadi tertarik pada Yunani kuno.
Gerak dipahami sebagai hakikat sifat indra tubuh, atau lebih tepatnya tubuh bergerak ketika pengamat melihatnya. Jika kita tidak bisa mengukur, menimbang, atau merasakan suatu fenomena, apakah berarti fenomena tersebut tidak ada? Tentu saja, bukan berarti demikian. Dan sejak Aristoteles memahami hal ini, refleksi dimulai pada esensi gravitasi.
Ternyata saat ini, setelah puluhan abad, gravitasi tidak hanya menjadi dasar gravitasi dan daya tarik planet kita, tetapi juga dasar asal usul Alam Semesta dan hampir semua partikel elementer yang ada.
Tugas pergerakan
Mari kita melakukan eksperimen pemikiran. Mari kita ambil bola kecil di tangan kiri kita. Mari kita ambil yang sama di sebelah kanan. Ayo lepaskan bola kanan dan bola itu akan mulai jatuh. Yang kiri tetap di tangan, masih tak bergerak.
Mari kita hentikan berlalunya waktu secara mental. Bola kanan yang jatuh “menggantung” di udara, bola kiri masih tetap berada di tangan. Bola kanan diberkahi dengan “energi” gerakan, sedangkan bola kiri tidak. Namun apa perbedaan mendalam dan bermakna di antara keduanya?
Di manakah, di bagian bola jatuh manakah tertulis harus bergerak? Ia mempunyai massa yang sama, volume yang sama. Ia mempunyai atom-atom yang sama, dan tidak ada bedanya dengan atom-atom bola yang diam. Bola memiliki? Ya, ini jawaban yang benar, tapi bagaimana bola mengetahui benda yang mempunyai energi potensial, dimana tercatat di dalamnya?
Inilah tugas yang ditetapkan sendiri oleh Aristoteles, Newton, dan Albert Einstein. Dan ketiga pemikir brilian ini sebagian memecahkan masalah ini sendiri, namun saat ini ada sejumlah masalah yang memerlukan penyelesaian.
gravitasi Newton
Pada tahun 1666, fisikawan dan mekanik terhebat Inggris I. Newton menemukan hukum yang dapat menghitung secara kuantitatif gaya yang menyebabkan semua materi di Alam Semesta cenderung satu sama lain. Fenomena ini disebut gravitasi universal. Ketika Anda ditanya: “Rumuskan hukum gravitasi universal,” jawaban Anda akan berbunyi seperti ini:
Gaya interaksi gravitasi yang mendorong gaya tarik menarik dua benda terletak berbanding lurus dengan massa benda-benda tersebut dan berbanding terbalik dengan jarak antara keduanya.
Penting! Hukum tarik-menarik Newton menggunakan istilah “jarak”. Istilah ini harus dipahami bukan sebagai jarak antara permukaan benda, tetapi sebagai jarak antara pusat gravitasinya. Misalnya, jika dua bola berjari-jari r1 dan r2 terletak bertumpukan, maka jarak antara permukaannya adalah nol, tetapi terdapat gaya tarik menarik. Masalahnya adalah jarak antara pusatnya r1+r2 berbeda dari nol. Dalam skala kosmik, klarifikasi ini tidak penting, tetapi untuk satelit yang mengorbit, jarak ini sama dengan ketinggian di atas permukaan ditambah jari-jari planet kita. Jarak antara Bumi dan Bulan juga diukur sebagai jarak antara pusatnya, bukan permukaannya.
Untuk hukum gravitasi rumusnya adalah sebagai berikut:
,
- F – kekuatan tarik-menarik,
- – massa,
- r – jarak,
- G – konstanta gravitasi sama dengan 6,67·10−11 m³/(kg·s²).
Berapakah berat jika kita melihat gaya gravitasi?
Gaya adalah besaran vektor, tetapi dalam hukum gravitasi universal gaya biasanya ditulis sebagai skalar. Pada gambar vektor, hukumnya akan terlihat seperti ini:
.
Namun hal ini tidak berarti bahwa gaya berbanding terbalik dengan pangkat tiga jarak antar pusat. Relasi tersebut harus dianggap sebagai vektor satuan yang diarahkan dari satu pusat ke pusat lainnya:
.
Hukum Interaksi Gravitasi
Berat dan gravitasi
Setelah mempertimbangkan hukum gravitasi, kita dapat memahami bahwa hal ini tidak mengherankan bagi kita secara pribadi kita merasakan gravitasi Matahari jauh lebih lemah dibandingkan gravitasi Bumi. Meskipun Matahari masif mempunyai massa yang besar, namun jaraknya sangat jauh dari kita. juga jauh dari Matahari, tetapi ia tertarik padanya karena massanya yang besar. Cara mencari gaya gravitasi dua benda, yaitu cara menghitung gaya gravitasi Matahari, Bumi dan Anda dan saya - masalah ini akan kita bahas nanti.
Sejauh yang kita ketahui, gaya gravitasi adalah:
dimana m adalah massa kita, dan g adalah percepatan jatuh bebas bumi (9,81 m/s 2).
Penting! Tidak ada dua, tiga, sepuluh jenis kekuatan tarik menarik. Gravitasi adalah satu-satunya gaya yang memberikan karakteristik kuantitatif gaya tarik-menarik. Berat (P = mg) dan gaya gravitasi adalah hal yang sama.
Jika m adalah massa kita, M adalah massa bola bumi, R adalah jari-jarinya, maka gaya gravitasi yang bekerja pada kita adalah:
Jadi, karena F = mg:
.
Massa m berkurang, dan persamaan percepatan jatuh bebas tetap:
Seperti yang bisa kita lihat, percepatan gravitasi benar-benar bernilai konstan, karena rumusnya mencakup besaran konstan - jari-jari, massa bumi, dan konstanta gravitasi. Mengganti nilai konstanta ini, kita akan memastikan bahwa percepatan gravitasi sama dengan 9,81 m/s 2.
Pada garis lintang yang berbeda, jari-jari planet sedikit berbeda karena Bumi masih belum berbentuk bola sempurna. Oleh karena itu, percepatan jatuh bebas di setiap titik di bumi berbeda-beda.
Mari kita kembali ke daya tarik Bumi dan Matahari. Mari kita coba buktikan dengan sebuah contoh bahwa bola bumi lebih menarik perhatian Anda dan saya daripada Matahari.
Untuk mudahnya, misalkan massa seseorang: m = 100 kg. Kemudian:
- Jarak antara seseorang dan bola bumi sama dengan jari-jari planet: R = 6,4∙10 6 m.
- Massa bumi adalah: M ≈ 6∙10 24 kg.
- Massa Matahari adalah: Mc ≈ 2∙10 30 kg.
- Jarak antara planet kita dan Matahari (antara Matahari dan manusia): r=15∙10 10 m.
Tarik menarik gravitasi antara manusia dan bumi:
Hasil ini cukup jelas dari persamaan berat yang lebih sederhana (P = mg).
Gaya tarik menarik gravitasi antara manusia dan Matahari:
Seperti yang bisa kita lihat, planet kita menarik kita hampir 2000 kali lebih kuat.
Bagaimana cara mencari gaya tarik menarik antara Bumi dan Matahari? Dengan cara berikut:
Sekarang kita melihat bahwa Matahari menarik planet kita lebih dari satu miliar miliar kali lebih kuat daripada daya tarik planet Anda dan saya.
Kecepatan lepas pertama
Setelah Isaac Newton menemukan hukum gravitasi universal, ia menjadi tertarik pada seberapa cepat suatu benda harus dilempar agar, setelah mengatasi medan gravitasi, meninggalkan bola bumi selamanya.
Benar, dia membayangkannya sedikit berbeda, dalam pemahamannya itu bukanlah roket yang berdiri vertikal yang diarahkan ke langit, tetapi sebuah benda yang secara horizontal melompat dari puncak gunung. Ini adalah ilustrasi yang logis karena Di puncak gunung, gaya gravitasi sedikit berkurang.
Jadi, di puncak Everest, percepatan gravitasinya tidak akan seperti biasanya yaitu 9,8 m/s 2 , tetapi hampir m/s 2 . Karena alasan inilah udara di sana sangat tipis, partikel-partikel udara tidak lagi terikat pada gravitasi seperti yang “jatuh” ke permukaan.
Mari kita coba mencari tahu apa itu kecepatan lepas.
Kecepatan lepas pertama v1 adalah kecepatan benda meninggalkan permukaan bumi (atau planet lain) dan memasuki orbit melingkar.
Mari kita coba mencari tahu nilai numerik dari nilai ini bagi planet kita.
Mari kita tuliskan hukum kedua Newton untuk benda yang berputar mengelilingi planet dalam orbit melingkar:
,
dimana h adalah tinggi benda di atas permukaan, R adalah jari-jari bumi.
Di orbit, suatu benda mengalami percepatan sentrifugal, jadi:
.
Massanya diperkecil, kita peroleh:
,
Kecepatan ini disebut kecepatan lepas pertama:
Seperti yang Anda lihat, kecepatan lepas sama sekali tidak bergantung pada massa benda. Jadi, benda apa pun yang dipercepat hingga kecepatan 7,9 km/s akan meninggalkan planet kita dan memasuki orbitnya.
Kecepatan lepas pertama
Kecepatan lepas kedua
Namun, meskipun kita telah mempercepat benda tersebut ke kecepatan lepas pertama, kita tidak akan dapat sepenuhnya memutus hubungan gravitasinya dengan Bumi. Inilah mengapa kita memerlukan kecepatan lepas kedua. Ketika kecepatan ini tercapai tubuh meninggalkan medan gravitasi planet dan semua kemungkinan orbit tertutup.
Penting! Seringkali ada anggapan keliru bahwa untuk sampai ke Bulan, para astronot harus mencapai kecepatan lepas kedua, karena mereka harus “terputus” terlebih dahulu dari medan gravitasi planet. Hal ini tidak terjadi: pasangan Bumi-Bulan berada dalam medan gravitasi Bumi. Pusat gravitasi mereka berada di dalam bumi.
Untuk mengetahui kecepatan ini, mari kita ajukan masalahnya sedikit berbeda. Katakanlah sebuah benda terbang dari tak terhingga ke sebuah planet. Pertanyaan: berapa kecepatan yang akan dicapai di permukaan saat mendarat (tanpa memperhitungkan atmosfer tentunya)? Inilah kecepatannya tubuh harus meninggalkan planet ini.
Kecepatan lepas kedua
Mari kita tuliskan hukum kekekalan energi:
,
dimana di sisi kanan persamaan adalah kerja gravitasi: A = Fs.
Dari sini kita peroleh bahwa kecepatan lepas kedua sama dengan:
Jadi, kecepatan lepas kedua kali lebih besar dari kecepatan lepas pertama:
Hukum gravitasi universal. Fisika kelas 9
Hukum Gravitasi Universal.
Kesimpulan
Kami mengetahui bahwa meskipun gravitasi adalah gaya utama di Alam Semesta, banyak penyebab fenomena ini yang masih menjadi misteri. Kita mempelajari apa itu gaya gravitasi universal Newton, belajar menghitungnya untuk berbagai benda, dan juga mempelajari beberapa konsekuensi berguna yang timbul dari fenomena seperti hukum gravitasi universal.
Apa yang lebih menarik bagi Bulan: Bumi atau Matahari?
Anda mungkin terkejut, tapi Matahari menarik Bulan 2,5 kali lebih kuat, daripada Bumi. Dan fakta ini dapat dibuktikan dengan perhitungan sederhana yang dapat diakses oleh anak sekolah.
Lalu mengapa Matahari tidak memisahkan Bulan dari Bumi?
Dalam kosmonotika teoretis, konsep lingkup aksi benda M1 relatif terhadap benda M2 digunakan. Ini adalah wilayah ruang di sekitar benda M1 di mana benda ketiga m bergerak bebas sesuai dengan masalah dua benda, dan benda M2 hanya mempunyai efek mengganggu pada gerakan ini. Hal ini terungkap dalam fakta bahwa benda M2 berusaha memutus hubungan gravitasi antara benda m dan M1, sehingga memberikan percepatan yang berbeda - sesuai dengan jaraknya ke M2. Dalam lingkup aksi benda M1, selisih antara percepatan benda m dan M1 yang diberikan oleh benda M2 kepadanya lebih kecil daripada percepatan benda m dalam medan gravitasi benda M1. Oleh karena itu, benda M2 tidak dapat melepaskan benda m dari benda M1.
Misalkan benda M1 menjadi Bumi, benda M2 menjadi Matahari, dan benda m menjadi Bulan. Perhitungan sederhana menunjukkan bahwa PERBEDAAN maksimum percepatan Bulan dan Bumi yang ditimbulkan oleh Matahari adalah 90 kali lebih kecil dari percepatan rata-rata Bulan relatif terhadap Bumi.
Itu sebabnya Matahari tidak memisahkan Bulan dari Bumi, tetapi hanya merusak orbitnya.
Komentar dan artikel Anda di situs ini tidak luput dari perhatian. Mereka dianggap sebagai pekerjaan yang teliti dan tanpa pamrih dari orang yang memiliki tujuan. Dan mereka pasti akan dihargai Tidak hanya orang-orang yang dekat dengan Anda.
Tingkat pendidikan Anda yang tinggi menuntut rasa hormat.
Jawaban sederhana dan komprehensif atas pertanyaan yang diajukan dapat ditemukan dalam ilmu astronomi Konstantin Vladislavovich Kholshevnikov.
Dengan segala hormat kepada Konstantin Vladislavovich Kholshevnikov (sayangnya, namanya kini hanya diketahui oleh para astronom profesional), jawabannya tidak hanya dirasakan oleh generasi muda. Namun tautan Anda sangat berguna bagi mereka yang perlu memahaminya.
Mengapa Matahari tidak memisahkan Bulan dari Bumi?
(“Pengulangan adalah ibu dari pembelajaran”)
Hal ini terjadi karena Matahari tidak hanya menarik Bulan, tetapi juga Bumi. Untuk memutus hubungan antara Bulan dan Bumi, Matahari harus memberikan percepatan yang sangat berbeda satu sama lain pada benda-benda tersebut.
Namun kenyataannya, perbedaan percepatan Bumi terhadap Matahari dan Bulan terhadap Matahari tidak begitu besar. Bagaimanapun, itu tergantung pada perbedaan jarak Bulan dan Bumi dari Matahari, dan perbedaan jarak ini tidak lebih dari 380.000 km. Alhasil, percepatan Bulan terhadap Bumi ternyata 90 kali lebih besar dibandingkan selisih percepatan Matahari ke Bumi dan Bulan. Inilah syarat “tidak terpisahnya” Bulan dari Bumi.
Bulan berada dalam lingkup pengaruh Bumi relatif terhadap Matahari. Pengertian konsep “ruang lingkup” diberikan pada awal pemaparan topik ini.
“Perkiraan yang diperoleh mengenai besaran relatif gaya (atau, yang sama, percepatan) menggambarkan pengaruhnya terhadap lintasan Bulan dalam kerangka acuan heliosentris yang inersia atau mendekatinya. Namun paling sering kita tertarik pada gerakan geosentris. Sebuah gaya yang menyebabkan percepatan bahkan satu parsec per detik persegi tidak akan mempengaruhi gerak Bulan relatif terhadap Bumi jika percepatan ini sama untuk kedua benda, dengan kata lain, jika medan gaya seragam. Pengaruh gerak geosentris disebabkan oleh perbedaan percepatan medan pada titik-titik letak pusat massa Bulan dan Bumi...
Terlebih lagi, meskipun Bulan tiba-tiba terbang menuju Matahari, ia tetap tidak akan jatuh menimpanya. Ia akan dibelokkan oleh angin matahari dan berakhir pada orbit memanjang, melintas dekat Matahari, seperti Komet Lovejoy...
Semua. Jawabannya telat, internet dilarang di bangsal...
guryan menulis:
Saya setuju dengan lelucon itu. Sebuah satelit dapat terbang dalam waktu yang lama dan stabil hanya pada orbit melingkar dengan kecepatan lepas pertama pada ketinggian tertentu. Dan dengan syarat ketinggian orbit sedemikian rupa sehingga pengaruh hambatan atmosfer tidak termasuk.
Kalau untuk orbit elips, saya lihat puluhan kali, ternyata orbitnya tidak bisa elips. Atau titik fokus elips mungkin tidak bertepatan dengan pusat gravitasi bumi.
Saya juga menghargai humor Anda. Apalagi setelah mereka pindah nyata, daripada satelit yang secara matematis “tidak tepat” dan “abstrak”.
guryan menulis:
Saya bisa menggerakkan kepala saya maju dan mundur, seperti di film 3D.
Fenomena ini menarik, namun itu sendiri bukanlah bukti kebenaran. Pasien di beberapa rumah sakit melihat jenis film yang berbeda, dan bahkan film bersuara. :) Sampai “bioskop” Anda ini diuji dengan logika dan eksperimen, itu tidak lebih dari milik Anda keyakinan, meskipun bersifat kiasan. Saya sudah menulis tentang ini. Hanya setelah verifikasi seperti itu barulah iman menjadi dapat diandalkan pengetahuan, atau dibuang sebagai takhayul.
guryan menulis:
Ini terjadi di masa kanak-kanak, dan saya akan menulisnya di situs web Solaris Anda. Tentu saja dengan izin Anda.
Jika Anda berperilaku benar terhadap lawan bicara Anda, saya tidak keberatan. Ini merupakan fenomena psikologis yang menarik, mengapa tidak dibahas. Buat topik baru di bagian “Psikologi” di forum Solaris dan jelaskan kemampuan Anda ini di judul topik.
guryan menulis:
Faktanya adalah jika pusat gravitasi bumi bertepatan dengan titik fokus elips, maka sebagian lintasan satelit (di sebelah kanan gambar yang Anda koreksi) adalah bagian dari lingkaran. Saat bergerak sepanjang itu, gaya yang bekerja pada satelit menjadi seimbang. Jari-jari orbital pada bagian ini konstan. Kecepatannya bertepatan dengan kecepatan kosmik pertama. Artinya, satelit bergerak sepanjang kurva ekuipotensial, dan tidak ada perbedaan potensial yang mempengaruhinya. Lalu dengan kegembiraan apa dia mulai bergerak sepanjang elips? Intinya adalah menambah tinggi badan.
Pada titik apogee dan perigee, gaya sentrifugal dan gaya gravitasi tidak seimbang satu sama lain dan kecepatan tidak sama kosmik pertama untuk jarak ini. Pada puncaknya, gaya gravitasi lebih besar dari gaya sentrifugal, kecepatannya lebih kecil dari kecepatan kosmik pertama, sehingga satelit cenderung jatuh ke Bumi, namun karena adanya kecepatan tangensial, ia “terbang melewatinya”. Dan pada perigee, gaya sentrifugal lebih besar dari gaya gravitasi, kecepatannya lebih besar dari kecepatan kosmik pertama, dan satelit cenderung terbang menjauhi Bumi.
RMR_astra menulis:
Diameter lingkup pengaruh Bumi hanya 1 juta kilometer, tetapi jarak Bulan dari Bumi bahkan lebih kecil lagi - 0,38 juta kilometer, yakni 0,38 juta kilometer. Bulan berada dalam lingkup pengaruh Bumi relatif terhadap Matahari.
Jari-jari aksi medan gravitasi tidak terbatas. Gaya tarik menarik antara Matahari dan Bulan 80 kali lebih kecil dibandingkan antara Matahari dan Bumi, karena letaknya hampir sama dari Matahari, dan massa Bulan 80 kali lebih kecil. Dan karena jarak Bulan ke Matahari 400 kali lebih besar daripada jarak Bulan ke Bumi, maka gaya tarik menarik Bulan ke Bumi adalah 160.000 kali lebih besar daripada ke Matahari... Sepenuhnya sesuai dengan hukum Newton lama gravitasi universal...
Di buku pelajaran sekolah ada masalah ini:
Berapa kali gaya tarik menarik Bulan ke Matahari berbeda dengan gaya tarik Bulan ke Bumi?
Sebelum mengambil keputusan, saya sama sekali tidak ragu bahwa daya tarik Bulan terhadap Bumi tentu saja lebih besar. Dan saya sangat terkejut bahwa ternyata “yang terjadi justru sebaliknya”.
Terima kasih, RMR astra karena telah membawa saya ke masalah yang benar-benar tidak biasa ini. Mungkin seseorang akan tertarik dan memeriksanya.
Kerugian dari teori yang ada adalah meskipun teori ini menentukan sifat fisik fenomena alam, teori tersebut tidak mengungkapkan esensi fisiknya! Ini tidak menunjukkan gaya apa yang terlibat dalam fenomena alam tertentu! Misalnya, gaya apa yang menahan energi di dalam inti atom? Mengapa semua planet dan Matahari terletak pada bidang terbawah, sambil bergerak pada orbitnya dan berputar pada porosnya? Atau mengapa Bumi berputar pada porosnya, dan Bulan berputar mengelilingi bumi, tetapi tidak berputar pada porosnya sendiri...
Peramal cuaca selalu melaporkan tekanan atmosfer dalam mm. kolom merkuri, normanya adalah 760 mm. kolom air raksa, yang setara dengan ketinggian kolom air 10 meter. Pada saat yang sama, kita harus memahami bahwa ketinggian kolom: air raksa, air atau alkohol tidak bergantung pada diameter kolom. Artinya, ukurannya bisa sama dengan: satu milimeter, satu sentimeter, atau bahkan satu meter. Di semua perangkat ini, hasilnya akan sama. Oleh karena itu, contoh ini menegaskan bahwa tekanan atmosfer...
Teori Newton sangat cacat! Karena di alam semua benda dan zat tidak memiliki berat dan massanya sendiri! Dan mereka juga tidak memiliki sifat saling tertarik atau tolak menolak. Semua fenomena ini memanifestasikan dirinya sebagai akibat dari aksi gaya elektromagnetik kompresi dan ekspansi pada benda-benda ini.
Bukti! Mari kita ambil sebuah silinder tertutup, misalnya, tinggi 1 meter dan diameter 30 sentimeter. dan berat totalnya kurang lebih 20 kilogram.
Sudah lama diyakini bahwa pemukiman Mesopotamia kuno muncul di sepanjang tepi sungai besar dan bergantung terutama pada irigasi gurun di sekitarnya.
Jennifer Pournelle dari Sekolah Lingkungan di Universitas South Carolina (AS), sebaliknya, percaya bahwa kota-kota besar di selatan Irak modern berkembang di dataran rendah berawa luas yang dialiri oleh sungai-sungai ini.
Musim gugur yang lalu, Pournelle mengunjungi Irak sebagai bagian dari tim survei Amerika pertama dalam 25 tahun...
Para akademisi berpendapat bahwa pasang surutnya lautan dan samudera adalah akibat gravitasi bulan! Hal ini menimbulkan pertanyaan: 1) Mengapa udara dan uap air, yang 1000 kali lebih ringan dari air, dan pada saat yang sama merupakan lapisan antara air dan bulan, tidak bereaksi sama sekali terhadap gravitasi bulan? 2) Mengapa para akademisi lupa bahwa Matahari, ketika menjenuhkan benda dan zat apa pun dengan energinya, pada saat yang sama, semua benda tersebut bertambah volumenya?
1) Pengalaman ini tidak benar! Karena,
para ilmuwan tidak memperhitungkan faktor tekanan atmosfer, yang menekan semua benda dengan kekuatan 1,2 kg. Dan, oleh karena itu, pada saat yang sama, energi ini mampu menekan benda-benda ini satu sama lain. Selain itu, bola kaca yang digantung dengan air raksa tidak memiliki berat. Karena kekuatan yang berusaha menekannya ke tanah diimbangi oleh timbangan! Oleh karena itu, timbangan tersebut tidak menunjukkan gaya gravitasi, melainkan gaya perbedaan tekanan atmosfer yang menekan bola tersebut dari atas dan dari bawah, yaitu...
Newton dalam teorinya secara matematis membuktikan gaya tarik menarik antar benda, tetapi tidak menunjukkan seberapa besar gaya tolak menolaknya.
Namun, dia tidak menjelaskan dari mana kekuatan tersebut berasal. Pada saat yang sama, dalam setiap perkembangan teoretis ilmuwan modern tentang masalah gravitasi universal, karena alasan tertentu peran gravitasi benda akibat tekanan atmosfer tidak disebutkan. Hal ini tentunya disebabkan karena ilmu pengetahuan masih belum memahami hakikat atmosfer dan mengapa ia menekan bumi...
Seperti yang telah kita lihat sebelumnya, mekanika klasik dan relativistik memberikan jawaban atas banyak pertanyaan tentang pergerakan benda besar dan dengan kecepatan tinggi, hingga kecepatan cahaya. Namun, sejumlah fakta fisika terkait pergerakan dan interaksi cahaya dengan materi tidak sesuai dengan hukum mekanika yang ada.
Mari kita pertimbangkan secara singkat fenomena ini dan telusuri bagaimana fenomena tersebut mengarah pada mekanika dunia mikro atau mekanika kuantum dan dijelaskan dalam kerangkanya.
Mari kita perhatikan dulu beberapa pertimbangannya. Pertama...
Apa lagi yang bisa Anda pahami jika Anda mengetahui tentang keberadaan gravitasi? Semua orang tahu bahwa bumi itu bulat. Dan mengapa? Ini bisa dimengerti: tentu saja, berkat gravitasi. Bumi itu bulat hanya karena ada gaya tarik-menarik antara semua benda, dan segala sesuatu yang menjadi asal muasal bumi juga saling tarik menarik selama masih ada tempat yang menarik! Lebih tepatnya, Bumi tidak sepenuhnya berbentuk bola; Bagaimanapun, ia berputar, dan gaya sentrifugal di ekuator melawan gravitasi. Ternyata Bumi pasti berbentuk ellipsoidal, dan Anda bahkan bisa mendapatkan bentuknya yang benar. Jadi, berdasarkan hukum gravitasi, Matahari, Bulan, dan Bumi pasti (kira-kira) berbentuk bola.
Apa lagi yang mengikuti hukum gravitasi? Dengan mengamati satelit Jupiter, Anda dapat memahami semua hukum pergerakannya mengelilingi planet. Dalam hal ini, ada baiknya membicarakan satu halangan yang muncul dalam hukum gravitasi dengan bulan-bulan Jupiter.
Satelit-satelit ini dipelajari dengan sangat rinci oleh Roemer, dan dia memperhatikan bahwa kadang-kadang mereka melanggar jadwal: entah mereka terlambat, atau mereka tiba di tempat yang ditentukan lebih awal (jadwal dapat dibuat dengan mengamatinya dalam waktu lama. dan menghitung periode orbit rata-rata dalam banyak putaran). Selain itu, ia memperhatikan bahwa penundaan terjadi ketika Yupiter jauh dari Bumi, dan ketika kita dekat dengan Yupiter, pergerakan bulan-bulan menjadi lebih cepat dari jadwal. Sangat sulit untuk memasukkan hal seperti itu ke dalam hukum gravitasi, dan akan terancam kematian dini jika tidak ada penjelasan lain yang ditemukan. Lagi pula, jika satu perkara saja bertentangan dengan undang-undang, maka undang-undang tersebut salah. Namun alasan perbedaan tersebut ternyata sangat alami dan indah: intinya perlu waktu untuk melihat bulan di tempat yang tepat, karena cahaya dari bulan tidak langsung sampai ke kita. Waktu ini singkat ketika Yupiter berada dekat dengan Bumi, namun menjadi lebih lama ketika Yupiter menjauh darinya. Inilah sebabnya mengapa bulan-bulan tampak bergerak cepat atau lambat rata-rata, bergantung pada apakah bulan-bulan tersebut dekat atau jauh dari Bumi. Fenomena ini membuktikan bahwa cahaya tidak merambat secara instan, dan memberi kita perkiraan pertama kecepatannya (yang terjadi pada tahun 1676). Jika semua planet tertarik satu sama lain, maka gaya yang mengontrol, katakanlah, orbit Yupiter mengelilingi Matahari bukanlah gaya tarik-menarik terhadap Matahari; Toh, ada juga daya tarik, misalnya Saturnus. Ia kecil (Matahari jauh lebih besar daripada Saturnus), tetapi ia ada, dan oleh karena itu orbit Yupiter tidak mungkin berbentuk elips persis; ia berosilasi sedikit relatif terhadap lintasan elips, sehingga pergerakannya menjadi lebih rumit. Upaya telah dilakukan untuk menganalisis gerak Yupiter, Saturnus, dan Uranus berdasarkan hukum gravitasi. Untuk mengetahui apakah penyimpangan kecil dan ketidakteraturan pergerakan planet-planet dapat dijelaskan sepenuhnya hanya berdasarkan hukum ini saja, pengaruh masing-masing planet terhadap planet lain dihitung. Untuk Jupiter dan Saturnus semuanya berjalan seperti yang diharapkan, tetapi Uranus - sungguh keajaiban! - berperilaku sangat aneh. Ia tidak bergerak dalam elips yang tepat, namun hal ini diperkirakan terjadi karena pengaruh gravitasi Yupiter dan Saturnus. Namun meskipun daya tariknya diperhitungkan, pergerakan Uranus masih salah; Dengan demikian, hukum gravitasi berada dalam bahaya (kemungkinan ini tidak dapat dikesampingkan). Dua ilmuwan, Adams dan Leverrier, di Inggris dan Perancis, secara independen memikirkan kemungkinan lain; Apakah ada planet lain di luar sana, redup dan tak terlihat, yang belum ditemukan? Planet ini, sebut saja N, bisa menarik Uranus. Mereka menghitung di mana letak planet ini sehingga menyebabkan gangguan yang diamati pada jalur Uranus. Mereka mengirim surat ke observatorium terkait, yang berbunyi: "Tuan-tuan, arahkan teleskop Anda ke tempat ini dan itu - dan Anda akan melihat planet baru di sana." Apakah Anda diperhatikan atau tidak sering kali bergantung pada dengan siapa Anda bekerja. Mereka memperhatikan Leverrier, mendengarkannya dan menemukan planet N! Kemudian observatorium lain segera memulai observasi - dan juga melihatnya.
Penemuan ini menunjukkan bahwa hukum Newton benar-benar berlaku di tata surya. Namun apakah hal tersebut benar pada jarak yang lebih jauh dibandingkan jarak yang relatif kecil ke planet? Pertama, kita dapat mengajukan pertanyaan: apakah bintang-bintang saling tarik menarik dengan cara yang sama seperti planet? Kami menemukan bukti positif mengenai hal ini pada bintang ganda. Pada gambar. 7.6 menunjukkan bintang ganda - dua bintang yang berdekatan (bintang ketiga diperlukan untuk memastikan foto tidak terbalik); foto kedua diambil beberapa tahun kemudian. Dibandingkan dengan bintang “tetap”, kita melihat bahwa sumbu pasangannya telah berputar, yaitu bintang-bintang bergerak mengelilingi satu sama lain. Apakah rotasinya sesuai dengan hukum Newton? Pengukuran yang cermat terhadap posisi relatif bintang ganda Sirius diberikan pada Gambar. 7.7. Hasilnya adalah elips yang sangat bagus (pengukuran dimulai pada tahun 1862 dan berlanjut hingga tahun 1904; sejak itu revolusi lain telah dilakukan). Semuanya sesuai dengan hukum Newton, kecuali Sirius A yang tidak fokus. Apa masalahnya? Masalahnya adalah bidang elips tidak berimpit dengan “bidang langit”. Kita tidak melihat Sirius tegak lurus terhadap bidang orbitnya, dan jika kita melihat elips dari samping, elips tersebut tidak akan berhenti menjadi elips, tetapi fokusnya mungkin bergeser. Jadi bintang ganda juga dapat dianalisis sesuai dengan persyaratan hukum gravitasi.
Validitas hukum gravitasi pada jarak yang jauh dapat dilihat dari Gambar. 7.8. Seseorang harus kehilangan imajinasinya agar tidak melihat kerja gravitasi di sini. Ditampilkan di sini adalah salah satu pemandangan langit yang paling indah - gugus bintang globular. Setiap titik adalah bintang. Tampak bagi kita bahwa mereka berkumpul rapat di tengah; ini terjadi karena lemahnya sensitivitas teleskop; faktanya, jarak antar bintang, bahkan di tengahnya, sangatlah besar, dan tabrakan sangat jarang terjadi. Sebagian besar bintang berada di tengah, dan saat Anda bergerak ke arah tepi, jumlahnya semakin sedikit. Jelas bahwa gaya tarik-menarik terjadi antar bintang, yaitu gravitasi ada pada jarak yang sangat jauh (sekitar 100.000 diameter tata surya).
Namun mari kita melangkah lebih jauh dan melihat keseluruhan galaksi (Gbr. 7.9). Bentuknya jelas menunjukkan keinginan substansinya untuk berkontraksi. Tentu saja, tidak mungkin membuktikan bahwa hukum kuadrat terbalik berlaku di sini; hanya jelas bahwa bahkan pada jarak seperti itu terdapat kekuatan yang menjaga seluruh galaksi agar tidak hancur. Anda mungkin berkata, "Oke, ini semua masuk akal, jadi mengapa galaksi ini tidak lagi terlihat seperti bola?" Ya, karena berputar, ia mempunyai momentum sudut (cadangan rotasi); jika dia menyusut, dia tidak punya tempat untuk menaruhnya; yang perlu dilakukan hanyalah meratakannya - (Omong-omong, inilah masalah yang bagus untuk Anda: bagaimana lengan galaksi terbentuk? Apa yang menentukan bentuknya? Belum ada jawaban terperinci untuk pertanyaan-pertanyaan ini.) Jelas bahwa garis besar galaksi ditentukan oleh gravitasi, meskipun kompleksitas strukturnya belum dapat dijelaskan sepenuhnya. Ukuran galaksi sekitar 50.000-100.000 tahun cahaya (Bumi berada pada jarak 8 1/3 menit cahaya dari Matahari).
Tapi gravitasi juga memanifestasikan dirinya dalam jarak yang jauh. Pada gambar. 7.10 menunjukkan beberapa kelompok titik kecil.
Ini adalah awan galaksi, mirip dengan gugus bintang. Akibatnya, galaksi-galaksi tertarik satu sama lain pada jarak tertentu, jika tidak, galaksi-galaksi tersebut tidak akan berkumpul menjadi “awan”. Rupanya, gravitasi juga muncul pada jarak puluhan juta tahun cahaya; Sejauh yang diketahui, hukum kuadrat terbalik berlaku di mana-mana.
Hukum gravitasi tidak hanya mengarah pada pemahaman tentang sifat nebula, tetapi juga pada beberapa gagasan tentang asal usul bintang. Dalam awan besar debu dan gas seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7.11, gaya tarik menarik partikel debu akan mengumpulkannya menjadi gumpalan. Bintik hitam "kecil" terlihat pada gambar - mungkin awal dari akumulasi gas dan debu, yang berkat daya tariknya, sebuah bintang mulai muncul. Apakah kita pernah melihat kelahiran bintang masih menjadi perdebatan. Pada gambar. 7.12 memberikan beberapa bukti bahwa hal itu perlu. Di sebelah kiri adalah gas bercahaya dengan beberapa bintang di dalamnya. Ini adalah foto yang diambil pada tahun 1947. Foto di sebelah kanan diambil 7 tahun kemudian; Kini dua titik terang baru terlihat. Apakah gas telah terakumulasi di sini dan dipaksa oleh gravitasi untuk berkumpul menjadi sebuah bola yang cukup besar sehingga reaksi nuklir bintang dapat dimulai di dalamnya, mengubahnya menjadi bintang? Mungkin iya, mungkin juga tidak. Kita tidak akan cukup beruntung untuk melihat sebuah bintang terlihat hanya dalam waktu tujuh tahun, namun lebih kecil kemungkinannya untuk melihat kelahiran dua bintang sekaligus.
