Wenn die NASA Raketen ins All schickt, müssen sie sich mit weit mehr auseinandersetzen als nur Astronautentraining, Kraftstoffladungen , und ein übergeordnetes Missionsziel. Auch die Astrophysiker, die Raumfahrt planen, müssen sich mit fundamentalen Gesetzen der Physik auseinandersetzen. Die wichtigste davon ist das universelle Gravitationsgesetz von Sir Isaac Newton.
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- Was ist das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation?
- Was ist die Geschichte des Gesetzes der universellen Gravitation?
- Was sind einige Anwendungen des Gesetzes der universellen Gravitation?
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Was ist das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation?
Das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation besagt, dass zwei Körper im Raum mit einer Kraft proportional zu ihrer Masse und dem Abstand zwischen ihnen aneinander ziehen. Für große Objekte, die einander umkreisen – zum Beispiel Mond und Erde – bedeutet dies, dass sie tatsächlich eine spürbare Kraft aufeinander ausüben. Es mag so aussehen, als würde der Mond eine relativ statische Erde umkreisen, aber tatsächlich drehen sich Mond und Erde um einen dritten Punkt zwischen ihnen. Dieser Punkt wird als Schwerpunkt bezeichnet.
Nach dem Newtonschen Gesetz zieht jedes Objekt im Universum jedes andere Objekt mit einer messbaren Kraft (auch wenn sie noch so gering ist) an. Die Kraft ist:
Was ist der Unterschied zwischen einer Theorie und einem Gesetz?
- Direkt proportional zum Produkt der Massen zweier Objekte
- Umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen den Objekten
Dieses Prinzip lässt sich in der Gleichung ausdrücken: F = G mM / r^2
3 Sternzeichen Rechner
Innerhalb dieser Gleichung:
- F ist die Größe der Kraft
- m ist die Masse des kleineren Objekts
- M ist die Masse des größeren Objekts
- r ist der Abstand zwischen den Massenschwerpunkten der Objekte
- G ist die Gravitationskonstante
Was ist die Geschichte des Gesetzes der universellen Gravitation?
Sir Isaac Newton war der erste Wissenschaftler, der das Konzept der Gravitationskraft speziell artikulierte, und seine Schriften detailliert beschrieben, wie die Anziehungskraft sowohl fallende Objekte als auch die Bewegungen von Himmelskörpern beeinflusst.
Newton stützte sich jedoch huckepack auf die Beobachtungen und Theorien anderer Mathematiker und Physiker, darunter: Max Kepler; Robert Hooke; Edmund Halley; und Christopher Wren.
Über 100 Jahre nachdem Newton seine Arbeit veröffentlicht hatte, formulierte der englische Physiker Henry Cavendish das Konzept der Gravitationskonstanten G . Cavendishs Arbeit half unter anderem dabei, einen genauen Wert für die Gesamtmasse der Erde zu ermitteln. (Wenn Sie die Newton-Gleichung verwenden, um die Gravitationseffekte der Erde auf ein erdgebundenes Objekt zu messen, M würde die Masse der Erde darstellen und ich würde die Masse des erdgebundenen Objekts darstellen.)
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Was sind einige Anwendungen des Gesetzes der universellen Gravitation?
Das Gesetz der universellen Gravitation gilt für viele Themen der modernen Wissenschaft. Zu diesen Themen gehören:
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- Gezeiten (erzeugt durch die Anziehungskraft des Mondes auf die Erde)
- Die Wechselwirkung zwischen zwei erdgebundenen Objekten
- Die Interaktion zwischen einem erdgebundenen Objekt und der Erde selbst
- Astrophysik, einschließlich der Kraft, die Himmelskörper aufeinander und auf viel kleinere Objekte wie Raumfahrzeuge ausüben.
Für ein Raumschiff, das die Erde umkreist oder verlässt, übt das Schiff keine große Kraft auf die Erde aus, da die Masse des Raumschiffs relativ zur Erde winzig ist. Die wichtigste Implikation für die Raumfahrt ist, dass die Schwerkraft auf das Raumschiff mit zunehmender Entfernung zwischen dem Raumschiff und der Erde abnimmt. Tatsächlich nimmt die Kraft schnell ab, da sie durch den Abstand zum Quadrat geteilt wird.
Erfahren Sie mehr über die Weltraumforschung in der MasterClass des ehemaligen Astronauten Chris Hadfield.
