Newtoni gravitatsiooni uurija
F = Gm₁m₂/r² — Newtoni universaalne gravitatsiooniseadus. Iga mass tõmbab ligi iga teist massi ning kauguse kahekordistamine vähendab jõu neljandikuni.
pöördruudu seadus ja selle piirid 🖖
1/r² sõltuvus ei ole suvaline valik — see tuleneb geomeetriast. Gravitatsioon levib nagu valgus punktallikast: sama koguvoog läbib iga massi ümbritsevat kera, mistõttu intensiivsus kahaneb kui 1/(4πr²). Seepärast jagavad kõik väljad, mis levivad kolmes mõõtmes isotroopselt, sama 1/r² profiili. Seadus kehtib kõikjal, kus Newton seda katsetas — planeedid, pendlid, mõõnad-tõusud —, kuid murdub tugevate väljade režiimis. Merkuuri periheel nihkub 43 kaaresekundit sajandis rohkem, kui Newtoni gravitatsioon ennustab. Üldrelatiivsusteooria asendab hetkelise jõu aegruumi kõveruse mõistega: mass ütleb ruumile, kuidas kõverduda, ja kõverdunud ruum ütleb massile, kuidas liikuda. Enamiku inseneritööde ja Päikesesüsteemi arvutuste jaoks on Newtoni valem täpne parema kui ühe miljondikuni.
Tõmme mõjub mõlemat pidi 🖖
Valem F = G·m₁·m₂/r² kohtleb mõlemat massi võrdselt: jõud, millega Maa sind tõmbab, on täpselt sama suur kui jõud, millega sina Maad tõmbad — võrdne ja vastassuunaline, nagu nõuab Newtoni kolmas seadus. Sa ei lenda esemete poole, sest kiirendus on jõud jagatud massiga: Maa hiiglaslik mass vaevu liigutab. Konstant G ≈ 6.674 × 10⁻¹¹ on nii tilluke, et gravitatsioon muutub tuntavaks alles siis, kui vähemalt üks mass on astronoomiliselt suur.
Kaugelt kõige nõrgem jõud 🖖
Looduse neljast põhijõust on gravitatsioon kaugelt kõige nõrgem. Võrdle kaht prootonit: nende elektriline tõukejõud ületab gravitatsioonilise tõmbe umbes teguri 10³⁶ võrra. Just seepärast tõstab mündisuurune magnet kirjaklambri üles, trotsides kogu planeedi tõmmet. Gravitatsioon valitseb kosmost üksnes seetõttu, et mass — erinevalt elektrilaengust — ei kustu kunagi, vaid ainult liitub.
Näiteülesanded
- Maa–Kuu - Maa–Kuu: F ˜ 1.98 × 10²° N — jõud, mis hoiab meie Kuu orbiidil
- Maa–Päike - Päike–Maa: F ˜ 3.54 × 10²² N — hoiab Maad tema aastapikkusel teel
- Sina–Maa - Sina ja Maa (70 kg): F ˜ 686 N — see ongi sinu kaal
- ISS–Maa - ISS ja Maa: F ˜ 3.51 × 106 N — peaaegu sama g nagu pinnal
- Sina–Jupiter - Sina ja Jupiter (70 kg): F ˜ 1 730 N — kaaluksid 2.5× rohkem kui Maal