WAS GIBT ES?

Masse und Gewicht

Bevor wir uns mit dem Thema Schwerkraft befassen und wie es geht Es ist wichtig, den Unterschied zwischen Gewicht und Masse zu verstehen.

In unserer täglichen Rede verwenden wir die Begriffe „Masse“ und „Gewicht“ oft synonym, aber für einen Astronomen oder Physiker sind das völlig andere Dinge. Die Masse eines Körpers ist ein Maß dafür, wie viel Materie er enthält. Ein Objekt mit Masse hat eine Qualität, die Trägheit genannt wird. Wenn Sie ein Objekt wie einen Stein in Ihrer Hand schütteln, werden Sie feststellen, dass ein Druck erforderlich ist, um es in Bewegung zu setzen, und ein weiterer Druck, um es wieder anzuhalten. Wenn der Stein in Ruhe ist, möchte er in Ruhe bleiben. Sobald Sie es in Bewegung gesetzt haben, möchte es in Bewegung bleiben. Diese Qualität oder „Trägheit“ der Materie ist ihre Trägheit. Die Masse ist ein Maß dafür, wie viel Trägheit ein Objekt anzeigt.

Das Gewicht ist völlig anders Jedes Objekt im Universum mit Masse zieht jedes andere Objekt mit Masse an. Das Ausmaß der Anziehung hängt von der Größe der Massen und ihrem Abstand ab. Bei Objekten mit alltäglicher Größe ist diese Anziehungskraft verschwindend gering, aber die Anziehungskraft zwischen einem sehr großen Objekt wie der Erde und einem anderen Objekt wie Ihnen kann leicht gemessen werden. Wie? Alles, was Sie tun müssen, ist auf einer Skala zu stehen! Skalen messen die Anziehungskraft zwischen Ihnen und der Erde. Diese Kraft von Die Anziehungskraft zwischen Ihnen und der Erde (oder einem anderen Planeten) wird als Ihr Gewicht bezeichnet.

Wenn Sie sich in einem Raumschiff weit zwischen den Sternen befinden und eine Waage unter sich platzieren, würde die Waage Null anzeigen. Ihr Gewicht ist Null. Du bist schwerelos. Neben dir schwebt ein Amboss. Es ist auch schwerelos. Bist du oder der Amboss massenlos? Absolut nicht. Wenn Sie den Amboss greifen und versuchen würden, ihn zu schütteln, müssten Sie ihn drücken, um ihn in Gang zu bringen, und ihn ziehen, damit er zum Stillstand kommt. Es hat immer noch Trägheit und damit Masse, aber es hat kein Gewicht. Sieh den Unterschied?

Die Beziehung zwischen Schwerkraft und Masse und Entfernung

Wie oben angegeben, ist Ihr Gewicht ein Maß für die Schwerkraft zwischen Ihnen und dem Körper, auf dem Sie stehen. Diese Schwerkraft hängt von einigen Dingen ab. Erstens hängt es von Ihrer Masse und der Masse des Planeten ab, auf dem Sie stehen. Wenn Sie Ihre Masse verdoppeln, zieht die Schwerkraft doppelt so stark an Ihnen. Wenn der Planet, auf dem Sie stehen, doppelt so massiv ist, zieht die Schwerkraft Sie auch doppelt so stark an. Auf der anderen Seite ist die Anziehungskraft zwischen dem Planeten und Ihrem Körper umso schwächer, je weiter Sie vom Zentrum des Planeten entfernt sind. Die Kraft wird ziemlich schnell schwächer. Wenn Sie Ihre Entfernung vom Planeten verdoppeln, beträgt die Kraft ein Viertel. Wenn Sie Ihre Trennung verdreifachen, sinkt die Kraft auf ein Neuntel. Zehnfache Entfernung, ein Hundertstel der Kraft. Sehen Sie das Muster? Die Kraft fällt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Wenn wir dies in eine Gleichung einfügen, sieht es folgendermaßen aus:

Die beiden „M“ oben sind Ihre Masse und die Masse des Planeten. Das „r“ unten ist der Abstand vom Zentrum des Planeten. Die Massen sind im Zähler, weil die Kraft größer wird, wenn sie größer werden. Der Abstand ist im Nenner, da die Kraft kleiner wird, wenn der Abstand größer wird. Beachten Sie, dass die Kraft niemals Null wird, egal wie weit Sie reisen. Vielleicht war dies die Inspiration für das Gedicht von Francis Thompson:

Isaac Newton

Diese Gleichung, Das erste, das von Sir Isaac Newton abgeleitet wurde, sagt uns viel. Zum Beispiel können Sie vermuten, dass Sie, weil Jupiter 318-mal so massereich ist wie die Erde, 318-mal so viel wiegen sollten wie zu Hause. Dies wäre wahr, wenn Jupiter derselbe wäre Größe wie die Erde. Jupiter ist jedoch elfmal so groß wie der Radius der Erde, sodass Sie elfmal weiter vom Zentrum entfernt sind. Dies verringert die Zugkraft um den Faktor 112, was zu einer etwa 2,53-fachen Anziehungskraft der Erde auf Sie führt Ein Neutronenstern macht Sie unvorstellbar schwer. Der Stern ist nicht nur anfangs sehr massiv (ungefähr so wie die Sonne), sondern auch unglaublich klein (ungefähr so groß wie San Francisco), sodass Sie sich sehr nahe am Zentrum befinden ein d r ist eine sehr kleine Zahl. Kleine Zahlen im Nenner eines Bruchs führen zu sehr großen Ergebnissen!