Gravitacija: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
manje sređivanje, poveznice |
|||
Redak 7:
[[datoteka:Leaning tower of pisa 2.jpg|mini|desno|300px|[[Kosi toranj u Pisi]] gdje je [[Galileo Galilei]] utvrdio da je [[ubrzanje]] bilo kojega padajućeg tijela na površini Zemlje konstantno i da je jednako za sva tijela.]]
[[datoteka:Newton Cannon.svg|mini|300px|desno|'''Newtonova zamišljena topovska kugla''':
[[datoteka:orbit3.gif|mini|300px|desno|[[Baricentar]] sustava [[Zemlja|Zemlje]] i [[Mjesec]]a nalazi se unutar Zemljine površine na udaljenosti 4670 [[metar|km]] od središta. Ta se točka sustava, a ne središte Zemlje, giba po [[Zemljina putanja|eliptičnoj stazi oko Sunca]].]]
Redak 13:
[[datoteka:Perihelion precession.svg|mini|300px|desno|Prema [[Opća teorija relativnosti|Općoj teoriji relativnosti]], planet u svom obilasku oko Sunca opisuje elipsu koja se polako okreće u svojoj ravnini (primjer [[Merkur]]ova [[perihel]]a).]]
[[datoteka:Cassini-science-br.jpg|mini|300px|desno|[[Pokus]] visoke točnosti iz [[Opća teorija relativnosti|opće teorija relativnosti]] sa svemirskom letjelicom [[Cassini-Huygens]] (umjetničko viđenje): [[Radio valovi|radio signal]] poslan s letjelice prema Zemlji (zeleni val) kasni zbog zakrivljenosti [[Prostorvrijeme|kontinuuma prostor–vrijeme]] (plave
'''Gravitacija''' ili '''sila teže''' jedna je od četiriju osnovnih sila ([[fundamentalne interakcije]]). Gravitacija (prema [[Latinski jezik|lat]]. ''gravitas'': [[težina]]) je [[sila]] uzajamnog privlačenja između [[masa]]. Po [[Isaac Newton|Isaacu Newtonu]], gravitacija je osnovno svojstvo mase. Sila teža samo je jedan specijalan slučaj [[Opća teorija relativnosti|općega zakona gravitacije]]. Po [[Albert Einstein|Albertu Einsteinu]], gravitacija je posljedica zakrivljenosti [[Prostorvrijeme|prostora]].
[[Newtonov zakon gravitacije]] ili '''opći zakon gravitacije''' iskazuje da se svaka dva tijela privlače uzajamno [[sila|silom]] koja je
::<math>F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\ </math>
gdje je:
* ''F'' - uzajamna sila privlačenja između dva tijela ([[kg]]), i vrijedi F = F<sub>1</sub> = F<sub>2</sub>,
* ''G'' - univerzalna [[gravitacijska konstanta]] koja otprilike iznosi 6
* ''m''<sub>1</sub> - masa prvog tijela (kg),
* ''m''<sub>2</sub> - masa drugog tijela (kg), i
Redak 28:
== Povijest ==
Iako je u svakidašnjem životu sila teža stalno prisutna, a već je i [[Klaudije Ptolemej|Ptolemej]] (oko 150.) naslućivao da postoji neka [[sila]] koja je uzrok održavanju [[planet]]a na njihovim stazama ([[Planetarna putanja|planetarnim putanjama]]), trebalo je ipak više od 15 stoljeća da se te dvije pojave međusobno povežu i izgradi pojam gravitacije. Prvi korak u rješavanju problema padanja tijela učinio je u 17. stoljeću [[Galileo Galilei]]. Matematičkom analizom pokusa napravljenih u [[Pisa|Pisi]], Galilei je utvrdio da je [[
=== Newtonov zakon gravitacije ===
Redak 40:
gdje je:
* ''G'' - univerzalna [[gravitacijska konstanta]] koja otprilike iznosi 6
* ''M'' - masa Zemlje (kg),
* ''m'' - masa tijela na Zemlji (kg), i
Redak 52:
{{Glavni|Ubrzanje zemljine sile teže}}
U ovom obliku prepoznaje se Galilejev zakon, a Newtonova je zasluga što je dokazao da taj isti zakon vrijedi i za gibanje [[Mjesec]]a oko Zemlje te za gibanje [[planet]]a oko [[Sunce|Sunca]]. Zbog [[Zemljina rotacija|rotacije]], Zemlja je poprimila oblik
=== Gravitacijska konstanta ===
{{Glavni|Gravitacijska konstanta}}
Dok je [[mjerenje]] ubrzanja sile teže razmjerno lako izvedivo, to nije slučaj s gravitacijskom konstantom. Ipak, do danas su razrađene mnoge metode kojima se ''G'' može više ili manje točno odrediti. [[Pierre Bouguer]] prvi je pokušao (1740.) pokusom odrediti veličinu ''G'', ali je njegov rezultat bio prilično netočan. Najpreciznije rezultate daje metoda koju je prvi upotrijebio [[Henry Cavendish]] (1798.) u poznatom pokusu s [[torzijska vaga|torzijskom vagom]], koju je izradio John Michell. Danas je prihvaćena vrijednost za gravitacijsku konstantu ''G'': <ref> '''gravitacija''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=23172] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.</ref>
<math> G = 6
=== Nebeska mehanika ===
{{Glavni|Nebeska mehanika}}
Newtonova ili, kako se danas naziva, klasična teorija gravitacije dominirala je znanošću sve do početka 20. stoljeća i dala niz izvanrednih rezultata, osobito u nebeskoj mehanici. Tako su na primjer [[Neptun]] i [[Pluton]], dva najudaljenija planeta našega sustava, pronađena na osnovi teoretskih proračuna. U Newtonovoj teoriji gravitacije kao osnovni postulati postoje apsolutni prostor i apsolutno vrijeme. Međutim, razradivši (1905.) svoju teoriju relativnosti, [[Albert Einstein]] prvi je uvidio da je pojam apsolutnoga vremena, koji je na prvi pogled potpuno logičan, zapravo neodrživ. Da bi se usporedilo vrijeme između dvaju promatrača u različitim sustavima referencije, potrebno je poslužiti se nekim signalom. Jedini je fizikalno mogući način upotreba svjetlosnoga signala. No kako je [[brzina svjetlosti]] konstantna i neovisna o sustavu promatranja, Einstein je pokazao da vrijeme mora zavisiti o sustavu. Vrijeme je, a prema tome i pojam istodobnosti dvaju događaja, relativno. Tretirajući vrijeme kao varijablu ekvivalentnu prostornim varijablama, Einstein je, slijedeći put što ga je pokazao [[Hermann Minkowski]], izgradio pojam četverodimenzionalnoga prostora – [[Prostorvrijeme|prostorno vremenskoga kontinuuma]]. Geometriju takva prostora određuje [[materija]], a gravitacija je samo posljedica geometrije fizikalnoga prostora. Drugim riječima, gravitacija je samo posljedica činjenice da kontinuum prostorvrijeme nije ravan, nego zakrivljen. Čestica materije ubačena u svemir ne bi se gibala po pravcu, kako to traže Newtonove jednadžbe, nego po tzv. geodetskoj liniji, koja fizički predstavlja (vremenski) najkraću stazu između bilo kojih dviju točaka u svemiru. Zrake [[svjetlost]]i također se ne šire pravocrtno, nego se i one
=== Einsteinova teorija gravitacije ===
{{Glavni|Opća teorija relativnosti}}
Einsteinova teorija gravitacije prelazi u prvom približenju (aproksimaciji) u [[Klasična mehanika|klasičnu teoriju]], a kako su posljedice [[Teorija relativnosti|teorije relativnosti]] vrlo
=== Četiri osnovne sile ===
{{Glavni|Fundamentalne interakcije}}
Od četiriju poznatih osnovnih sila u prirodi, gravitacija je najslabija, pa je u području [[atom]]a i [[molekula]] potpuno zanemariva prema [[Elektromagnetska sila|elektromagnetskim]] i [[Nuklearna sila|nuklearnim silama]]. U [[svemir]]skim prostranstvima, gdje međusobno djeluju velike nakupine [[masa]], [[Međuzvjezdana tvar|međuzvjezdani plinovi]], [[zvijezde]], [[galaktike]], gravitacija igra važnu ulogu. Astronomska otkrića [[pulsar]]a i [[kvazar]]a i teorije o razvoju zvijezda stavljaju teoriju gravitacije pred nove probleme, kao što su pitanje stalnosti gravitacijske konstante tijekom vremena, mehanizam gravitacijskoga kolapsa koji uzrokuje energetsku degeneraciju zvijezda. Kod gravitacijskoga kolapsa, sile zvjezdane gravitacije posve nadjačaju sile pritiska zračenja i zvijezda se sve više
Moderni pokusi usmjereni su na precizno određivanje
== Brzina gravitacije ==
Utjecaj je gravitacije u Newtonovoj teoriji gravitacije trenutačan. Međutim u [[posebna teorija relativnosti|posebnoj teoriji relativnosti]] pojam istovremenosti gubi smisao, a i nemoguće je slati informacije brže od svjetlosti jer bi to dovelo do paradoksa, pa se prema [[Opća teorija relativnosti|općoj teoriji relativnosti]] utjecaj prostorom širi [[Brzina svjetlosti|brzinom svjetlosti]]. Eksperimentalno je potvrđeno da je [[brzina gravitacije]] jednaka [[brzina svjetlosti|brzini svjetlosti]] unutar eksperimentalne pogreške od 1 %. <ref> {{cite journal | author = C. Will | title = The confrontation between general relativity and experiment | year = 2001 | journal = Living Rev. Relativity | volume = 4 | url = http://www.livingreviews.org/lrr-2001-4 | pages = 4}}</ref>
== Gravitacijsko polje ==
[[Gravitacijsko polje]] je [[potencijalno polje|potencijalno]] [[vektorsko polje]] koje se za svaku točku definira kao sila gravitacije na točkasto tijelo u toj točki podijeljena
:<math>\mathbf{g}(\mathbf{r})=\frac{\mathbf{F}_g}{m_2}=G\frac{m_1}{r^3}\mathbf{r}</math>
Ova veličina govori kojom silom po jedinici gravitacijsko polje privlači tijelo u nekoj točki prostora određenoj radijvektorom '''r'''. [[Mjerna jedinica]] je njutn po kilogramu (N/kg), a lako se može pokazati da je njutn po kilogramu isto što i [[metar u sekundi na kvadrat]] (m/s<sup>2</sup>), što je mjerna jedinica [[ubrzanje|ubrzanja]]. [[Ubrzanje Zemljine sile teže|Gravitacijska akceleracija Zemlje]] iznosi prosječno 9,80665 m/s<sup>2</sup> na površini Zemlje. Stoga je jakost gravitacijskog polja u nekoj točki prostora jednaka gravitacijskom ubrzanju u toj točki. To je zbog činjenice da su teška i troma masa linearno
== Dodatne činjenice ==
* Gravitacijsko polje svake čestice širi se u beskonačnost, ali njegova jakost slabi s kvadratom udaljenosti.
* Za dobivanje jakosti ''g'' svejedno je
* Koristeći zakon o gravitaciji dobivena je masa [[Zemlja|Zemlje]] od 5,98{{e|24}} kg
* Definicija jakosti gravitacijskog polja se matematički može dobiti i na
* Ako neko tijelo promijeni položaj u prostoru, jakost njegovog gravitacijskog polja u proizvoljnoj točki prostora će se promijeniti u skladu s tim pomakom tek nakon onoliko vremena koliko je potrebno da svjetlost dođe od tijela do te točke.
|