Quando si studia un corso scolastico in fisica, un argomento importante nella sezione della meccanica è la legge di gravitazione universale. In questo articolo, daremo uno sguardo più da vicino a cos'è, e con quale formula matematica è descritto, e forniremo anche esempi della forza di gravità nella vita umana quotidiana e su scala cosmica.
Chi ha scoperto la legge di gravità
Prima di fornire esempi della forza di gravità, descriviamo brevemente a chi viene attribuita la scoperta.
Fin dai tempi antichi, le persone hanno osservato le stelle ei pianeti e sapevano che si muovono lungo determinate traiettorie. Inoltre, qualsiasi persona che non avesse una conoscenza speciale capiva che non importava quanto lontano e in alto lanciasse una pietra o un altro oggetto, cadeva sempre a terra. Ma nessuna delle persone ha nemmeno immaginato che i processi sulla Terra e sui corpi celesti siano controllati dalla stessa legge naturale.
Nel 1687, Sir Isaac Newton pubblicò un'opera scientifica in cui delineava per la prima volta la matematicaformulazione della legge di gravitazione universale. Naturalmente, Newton non giunse indipendentemente a questa formulazione, che riconobbe personalmente. Ha utilizzato alcune idee dei suoi contemporanei (ad esempio, l'esistenza di una proporzionalità inversa al quadrato della distanza della forza di attrazione tra i corpi), nonché l'esperienza sperimentale accumulata sulle traiettorie dei pianeti (i tre le leggi). Il genio di Newton si è mostrato nel fatto che dopo aver analizzato tutta l'esperienza disponibile, lo scienziato è stato in grado di formularla sotto forma di una teoria coerente e praticamente applicabile.
Formula di gravità
La legge di gravitazione universale può essere brevemente formulata come segue: tra tutti i corpi dell'Universo c'è una forza attrattiva, che è inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra i loro centri di massa e direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi stessi. Per due corpi di massa m1 e m2, che sono a distanza r l'uno dall' altro, la legge in esame sarà scritta come:
FA=Gm1m2/r2.
Qui G è la costante di gravità.
La forza di attrazione può essere calcolata utilizzando questa formula in tutti i casi, se le distanze tra i corpi sono sufficientemente grandi rispetto alle loro dimensioni. Altrimenti, e anche in condizioni di forte gravitazione vicino a oggetti spaziali massicci (stelle di neutroni, buchi neri), si dovrebbe usare la teoria della relatività sviluppata da Einstein. Quest'ultimo considera la gravità come il risultato di una distorsione dello spazio-tempo. Nella legge classica di Newtonla gravità è il risultato dell'interazione dei corpi con alcuni campi energetici, come i campi elettrici o magnetici.
La manifestazione della gravità: esempi dalla vita quotidiana
In primo luogo, come tali esempi possiamo nominare qualsiasi corpo che cade da una certa altezza. Ad esempio una foglia o la famosa mela da un albero, un sasso che cade, gocce di pioggia, smottamenti di montagna e smottamenti. In tutti questi casi, i corpi tendono al centro del nostro pianeta.
In secondo luogo, quando un insegnante chiede agli studenti di "dare esempi di gravità", dovrebbero anche ricordare che tutti i corpi hanno peso. Quando il telefono è sul tavolo o quando una persona viene pesata sulla bilancia, in questi casi il corpo preme sul supporto. Il peso corporeo è un vivido esempio della manifestazione della forza di gravità che, insieme alla reazione del supporto, forma una coppia di forze che si equilibrano a vicenda.
Se si utilizza la formula del paragrafo precedente per le condizioni terrestri (sostituire la massa del pianeta e il suo raggio), si può ottenere la seguente espressione:
FA=mg
È quello che viene utilizzato per risolvere i problemi con la gravità. Qui g è l'accelerazione data a tutti i corpi, indipendentemente dalla loro massa, in caduta libera. Se non ci fosse resistenza dell'aria, una pietra pesante e una piuma leggera cadrebbero contemporaneamente dalla stessa altezza.
Gravità nell'Universo
Tutti sanno che la Terra, insieme ad altri pianeti, ruota attorno al Sole. A sua volta, il Sole, essendo dentrouno dei bracci della galassia a spirale, la Via Lattea, ruota insieme a centinaia di milioni di stelle attorno al suo centro. Le galassie stesse si avvicinano anche l'una all' altra nei cosiddetti ammassi locali. Se torniamo indietro su una scala, allora dovremmo ricordare i satelliti che ruotano attorno ai loro pianeti, gli asteroidi che cadono su questi pianeti o volano via. Tutti questi casi possono essere ricordati se l'insegnante chiede agli studenti: "Date esempi della forza di gravità."
Nota che negli ultimi decenni la questione della forza principale su scala cosmica è stata messa in discussione. Nello spazio locale, è senza dubbio la forza di gravità. Tuttavia, considerando la questione a livello della galassia, entra in gioco un' altra forza, ancora sconosciuta, associata alla materia oscura. Quest'ultimo si manifesta come antigravitazionale.
