Wiosna w lesie
Nim skończył się luty w lasach już pojawiły się już pierwsze kwiaty. Teraz nadszedł bardzo dobry...
Ułatwienia dostępu
Co to jest ta grawitacja? Jak ona działa? Co powoduje? Czy tylko spadanie? Od czego zależy? Pytania można mnożyć i końca nie ma! Nie ma też jednak wątpliwości – grawitacja to wielka siła wpływająca na nas i całą resztę kosmosu. Na wszystko.
Na pierwszej w moim życiu lekcji fizyki nauczycielka puściła zabawkowe autko przez długie biurko. Na koniec swojej podróży autko spadło z blatu na podłogę, a nauczycielka zadała znaczące pytanie: „Dlaczego spadło?” Pomyślałam wtedy, że nareszcie ktoś w tej szkole zadaje sensowne pytania 😊 i… polubiłam fizykę. Czy Wy też macie podobne doświadczenia ze szkoły?
Wszystko się przyciąga…
Wróćmy jednak do pytania: dlaczego spadło? Dlaczego nie unosiło się ponad podłogą? Domyślam się że każdemu przyszło do głowy: no jak to? Przez grawitację, to oczywiste!
Jasne, zgoda.
Słońce przyciąga Ziemię a Ziemia Słońce. Z III zasady dynamiki Newtona wiemy, że wszystkie ciała oddziałują wzajemnie, czyli biorąc pod uwagę siłę grawitacji – my jesteśmy przyciągani przez Ziemię, ale i my przyciągamy Ziemię. Równie dobrze możemy powiedzieć, że Ty czy ja przyciągamy lampę lub stolik (oczywiście z wzajemnością). Ok, ale wobec tego czemu lampa nie przesuwa się w stronę człowieka? Czemu ludzie nie są jak magnes zasysani np. przez wielkie drzewo?
– Co decyduje więc, o tym jak silne jest oddziaływanie grawitacyjne? Jak myślisz?
– Masa?
– I coś jeszcze?
– Odległość?
– Tak! Brawo!
Precyzyjnie mówiąc wartość siły przyciągania jest wprost proporcjonalna do iloczynu mas, które na siebie oddziałują i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ciałami (czyli masy wpiszemy w liczniku a kwadrat odległości w mianowniku).
Zapisując to za pomocą symboli możemy posłużyć się wzorem:
gdzie:
F to siła grawitacji z jaką masa M przyciąga masę m i odwrotnie, G to stała grawitacji (która jest niezbędna by wzór był prawdziwy), r to odległość masy M od masy m.
– Proste? 😊
Ostatnio dodane do Rozoom
…a niektóre obiekty krążą
W internecie czy podręcznikach możemy spotkać się ze stwierdzeniem: „Słońce przyciąga Ziemię siłą grawitacji, co powoduje ruch Ziemi po orbicie wokółsłonecznej”. Brzmi jak oczywistość ale… dlaczego tak jest ? Czy to ta sama siła, która powoduje, że samochodzik nauczycielki spadł z blatu?
Możesz w tym momencie pomyśleć: przecież moje oddziaływanie z lampą nie powoduje, że krążę dookoła niej (a może jednak ;P) ani, że lampa krąży dokoła mnie. O co chodzi?
Co możemy zrobić? Pokombinujmy. Mamy wzór na siłę grawitacji. Spróbujemy podstawić do niego konkretne liczby – różne masy i odległości. Czy coś nam z tego wyjdzie? Matematyka i jej modele nie mają granic, a w internecie można znaleźć wsparcie w tych działaniach.
W sieci właśnie trafiłam na prostą symulację, która umożliwia obserwacje i zadawanie pytań z cyklu „Co by było gdyby..?” Notabene takie pytania są niezwykle cenne w nauce, by zrozumieć, np. jak masa wpływa na trajektorię?
Wchodzicie do symulacji (opcja „Model”). Po prawej stronie u góry możecie wybrać, jaki układ chcecie obserwować (np. Słońce-Ziemia lub Ziemia-Księżyc itp.), a poniżej na samym dole manewrujecie wielkościami – masą i odległością. I fruuuu… widać co się dzieje. Na przykład, gdy zwiększymy masę Słońca to tor lotu Ziemi… oczywiście zbliży się do niego. Zachęcam do poeksperymentowania z różnymi parametrami. Super to jest! Ale pamiętajcie, by wrócić do tekstu 😊.
Po obejrzeniu symulacji wiemy dodatkowo, że siła grawitacji wpływa na zakrzywienie toru (tzn. że orbity zakręcają, nie są proste). A czy zastanawialiście się jakie mogą być trajektorie ciał przytrzymywanych na smyczy grawitacji? W Układzie Słonecznym znamy orbity eliptyczne. Wiemy też, że ciała mogą krążyć również po okręgu (jak sztuczne satelity dookoła naszej planety). A czy istnieją też inne tory lotu?
Specyficzne są tzw. orbity otwarte. Występują one wtedy, gdy obiekty kosmiczne (np. niektóre komety) zakręcają w pobliżu innych ciał (np. planet), ale potem odlatują i już się nie pojawiają.
Możemy powiedzieć, że grawitacja kształtuje tory przemieszczania się po tzw. krzywych stożkowych. To takie krzywe, które możemy uzyskać poprzez przecięcie stożka, jak na obrazku obok.
A teraz zadanie – skocz ponownie do symulacji i spróbuj tak dobrać parametry, aby Księżyc odleciał od Ziemi!
Udało się?
Na tym pytania o grawitacje się nie kończą. Inne jej aspekty prezentuje zaprzyjaźnione gdańskie Centrum Nauki Hevelianum. Zerknijcie na filmik
Rys. Szwejk/Wikipedia
* * *
To jak jest w końcu z tym przyciąganiem obiektów lub ich krążeniem?
Grawitacja powoduje i to, że obiekt krąży, i że jest ściągany. W zależności od tego jakie konkretnie są masy i odległości – występują różne efekty.
Możemy sobie na przykład wyobrazić taką sytuację, że w okolice Ziemi nadlatuje jakiś masywny obiekt, który wybije naszą planetę ze stabilnej orbity. Wówczas Ziemia może znaleźć się na kursie kolizyjnym ze Słońcem i…
Źródła: