HVA GÅR DET?

Masse og vekt

Før vi kommer inn på temaet tyngdekraft og hvordan det fungerer, er det viktig å forstå forskjellen mellom vekt og masse.

Vi bruker ofte ordene «masse» og «vekt» om hverandre i vår daglige tale, men for en astronom eller en fysiker er de helt andre ting. Massen til en kropp er et mål på hvor mye materie den inneholder. Et objekt med masse har en kvalitet som kalles treghet. Hvis du rister en gjenstand som en stein i hånden din, vil du legge merke til at det tar et trykk for å få det til å bevege seg, og et nytt trykk for å stoppe det igjen. Hvis steinen er i ro, vil den være i ro. Når du har fått den i bevegelse, vil den fortsette å bevege seg. Denne egenskapen eller «tregheten» av materie er dens treghet. Masse er et mål på hvor mye treghet et objekt viser.

Vekt er en helt annen ting. Hvert objekt i universet med masse tiltrekker seg alle andre objekter med masse. Mengden av tiltrekning avhenger av størrelsen på massene og hvor langt fra hverandre. For gjenstander i hverdagsstørrelse er dette tyngdekraften forsvinnende liten, men trekk mellom et veldig stort objekt, som jorden, og et annet objekt, som deg, kan enkelt måles. Hvordan? Alt du trenger å gjøre er å stå på en skala! Vekter måler tiltrekningskraften mellom deg og jorden. Denne kraften av tiltrekning mellom deg og jorden (eller en hvilken som helst annen planet) kalles din vekt.

Hvis du befinner deg i et romskip langt mellom stjernene og legger en skala under deg, vil skalaen lese null. er null. Du er vektløs. Det flyter en ambolt ved siden av deg. Den er også vektløs. Er du eller ambolten masseløs? Absolutt ikke. Hvis du tok tak i ambolten og prøvde å riste den, måtte du skyve den for å få den i gang og trekke den for å få den til å stoppe. Den har fremdeles treghet, og dermed masse, men den har ingen vekt. Se forskjellen?

Forholdet mellom tyngdekraft og masse og avstand

Som nevnt ovenfor, er vekten din et mål på tyngdekraften mellom deg og kroppen du står på. Denne tyngdekraften avhenger av noen få ting. For det første avhenger det av massen din og massen til planeten du står på. Hvis du dobler massen din, trekker tyngdekraften deg dobbelt så hardt. Hvis planeten du står på er dobbelt så massiv, trekker tyngdekraften deg også dobbelt så hardt. På den annen side, jo lenger du er fra sentrum av planeten, jo svakere blir trekk mellom planeten og kroppen din. Styrken blir svakere ganske raskt. Hvis du dobler avstanden din fra planeten, er styrken en fjerdedel. Hvis du tredobler separasjonen din, synker kraften til en niende. Ti ganger avstanden, en hundredel av styrken. Ser du mønsteret? Kraften faller av med avstandens firkant. Hvis vi legger dette inn i en ligning, vil det se slik ut:

De to «M» -ene på toppen er massen din og planetens masse. «R» nedenfor er avstanden fra sentrum av planeten. Massene er i telleren fordi kraften blir større hvis de blir større. Avstanden er i nevneren fordi kraften blir mindre når avstanden blir større. Merk at kraften aldri blir null uansett hvor langt du reiser. Kanskje dette var inspirasjonen til diktet av Francis Thompson:

Isaac Newton

Denne ligningen, først avledet av Sir Isaac Newton, forteller oss mye. For eksempel kan du mistenke at fordi Jupiter er 318 ganger så massiv som jorden, bør du veie 318 ganger det du veier hjemme. Dette ville være sant hvis Jupiter var den samme størrelse som jorden. Men Jupiter er 11 ganger jordens radius, så du er 11 ganger lenger fra sentrum. Dette reduserer trekk med en faktor på 112, noe som resulterer i omtrent 2,53 ganger jordens trekk mot deg. en nøytronstjerne gjør deg ufattelig tung. Ikke bare er stjernen veldig massiv til å begynne med (omtrent den samme som solen), men den er også utrolig liten (omtrent på størrelse med San Francisco), så du er veldig nær sentrum en d r er et veldig lite tall. Små tall i nevneren av en brøkdel fører til veldig store resultater!