MITÄ ”JATKUA?

Massa ja paino

Ennen kuin aloitamme painovoiman aiheen ja miten se on tärkeää ymmärtää painon ja massan ero.

Käytämme usein termejä ”massa” ja ”paino” vaihdettavasti päivittäisessä puheessamme, mutta tähtitieteilijälle tai fyysikolle ne ovat täysin erilaisia asioita. Rungon massa mittaa kuinka paljon ainetta se sisältää. Massa-esineellä on laatu, jota kutsutaan inertiaksi. Jos ravistat esineitä kuin kivi kädessäsi, huomaat, että se vaatii työntöä saadakseen sen liikkumaan ja toisen työnnön pysäyttääkseen sen uudelleen. Jos kivi on levossa, se haluaa pysyä levossa. Kun olet saanut sen liikkumaan, se haluaa pysyä liikkeessä. Tämä aineen laatu tai ”hitaus” on sen hitaus. Massa on mittari siitä, kuinka paljon hitautta esineellä on.

Paino on täysin erilainen jokainen massaa oleva esine maailmankaikkeudessa houkuttelee kaikkia muita massaa olevia esineitä. Vetovoiman suuruus riippuu massojen koosta ja siitä, kuinka kaukana ne ovat. Jokapäiväisen kokoisille esineille tämä painovoima on katoavan pieni, mutta vetovoima Hyvin suuren kohteen, kuten maapallon, ja muun kohteen, kuten sinä, välillä voidaan helposti mitata. Kuinka? Kaikki mitä sinun tarvitsee tehdä, on seistä asteikolla! Vaaka mittaa vetovoimaa sinun ja Maan välillä. vetovoimaa sinun ja Maan (tai minkä tahansa muun planeetan) välillä kutsutaan painoksi.

Jos olet avaruusaluksessa kaukana tähtien välillä ja laitat asteikon alleesi, asteikko lukisi nollan. on nolla. Olet painoton. Vieressäsi kelluu alasin. Se on myös painoton. Oletko sinä vai alasimen massaton? Ehdottomasti ei. Jos tarttuit alasimeen ja yritit ravistaa sitä, sinun on työnnettävä sitä saadaksesi sen liikkeelle ja vetämällä sitä pysäyttämään. Sillä on edelleen inertia ja siten massa, mutta sillä ei ole painoa. Näetkö eron?

Painovoiman, massan ja etäisyyden suhde

Kuten edellä todettiin, painosi mittaa painovoiman vetoa sinun ja vartalosi välillä, jolla seisot. Tämä painovoima riippuu muutamasta asiasta. Ensinnäkin se riippuu massastasi ja planeettasi massasta, jolla seisot. Jos kaksinkertaistat massasi, painovoima vetää sinua kaksi kertaa niin kovaa. Jos planeetta, jolla seisot, on kaksi kertaa massiivisempi, painovoima vetää myös sinua kaksi kertaa niin kovasti. Toisaalta, mitä kauempana olet planeetan keskustasta, sitä heikompi vetovoima planeetan ja kehosi välillä on. Voima heikkenee melko nopeasti. Jos kaksinkertaistat etäisyytesi planeetasta, voima on neljäsosa. Jos kolminkertaistat erotuksen, voima putoaa yhdeksänteen. Kymmenen kertaa etäisyys, sadasosa voimasta. Näetkö mallin? Voima putoaa etäisyyden neliön mukana. Jos laitamme tämän yhtälöön, se näyttäisi tältä:

Kaksi ylhäällä olevaa ”M”: tä ovat sinun massasi ja planeettasi massa. Alla oleva ”r” on etäisyys planeetan keskustasta. Massat ovat osoittajassa, koska voima kasvaa isompana. Etäisyys on nimittäjässä, koska voima pienenee, kun etäisyys kasvaa. Huomaa, että voima ei koskaan tule nollaksi riippumatta siitä, kuinka pitkälle matkustat. Ehkä tämä oli inspiraatio Francis Thompsonin runoon:

Isaac Newton

Tämä yhtälö, ensimmäisenä kirjoittanut Sir Isaac Newton, kertoo meille paljon.Esimerkiksi saatat epäillä, että koska Jupiter on 318 kertaa massiivisempi kuin Maan, sinun pitäisi punnita 318 kertaa enemmän kuin kotona. Tämä olisi totta, jos Jupiter olisi sama mutta Jupiter on 11 kertaa Maan säde, joten olet 11 kertaa kauempana keskustasta. Tämä vähentää vetoa kertoimella 112, mikä johtaa noin 2,53 kertaa Maan vetoon. neutronitähti tekee sinusta käsittämättömän painavan. Tähti on paitsi aluksi erittäin massiivinen (suunnilleen sama kuin Aurinko), mutta se on myös uskomattoman pieni (suunnilleen San Franciscon kokoinen), joten olet hyvin lähellä keskustaa an d r on hyvin pieni luku. Pienet luvut murto-osan nimittäjässä johtavat erittäin suuriin tuloksiin!