Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton? (lực hấp dẫn là gì?)

Chúng ta hầu như không nghĩ về nó, nhưng trọng lực xác định cách chúng ta tương tác với thế giới của chúng ta. Chúng ta lớn lên trong giới hạn của nó, và cơ bắp, hệ thống cân bằng, tim và mạch máu đều phụ thuộc vào nó. Trọng lực theo nghĩa đen là căn cứ cho chúng ta - nhưng chính xác thì nó là gì?

Ý tưởng cơ bản

Các nhà vật lý coi trọng lực là một trong bốn lực cơ bản chi phối vũ trụ, bên cạnh lực điện từ và lực hạt nhân mạnh và yếu. Một lực được định nghĩa là một tương tác làm thay đổi chuyển động của một vật thể, và vì vậy bốn lực này làm nền tảng cho tất cả các vật lý và xác định cách mọi thứ trong vũ trụ tương tác - từ sự tương tác vũ trụ rộng lớn của các thiên hà đến các liên kết chặt chẽ liên kết các hạt quark bên trong một proton hoặc neutron .

Trọng lực là yếu nhất trong số các lực này, nhưng đó là lực chúng ta đã biết từ lâu nhất. Trong nhiều thế kỷ, chúng ta biết rằng đôi chân của chúng ta được giữ trên mặt đất và các hành tinh được giữ trên quỹ đạo quanh Mặt trời. Ngay cả trước khi lực hấp dẫn được mô tả một cách toán học, nhà thiên văn học và nhà toán học thế kỷ 17, Julian Kepler đã xây dựng các định luật chính xác để dự đoán chuyển động của các hành tinh.

Thật không may, không ai có bất kỳ manh mối nào tại sao các hành tinh quay quanh vị trí đầu tiên.

Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton

   Bước vào Isaac Newton, người nhận ra rằng phải có một lực tác động giữa các hành tinh và Mặt trời. (Ông cũng định nghĩa thế nào là một lực.) Có hay không một quả táo rơi thực sự đã thúc đẩy khoảnh khắc eureka của ông, phương trình ông đưa ra để mô tả hành vi của lực này là một cuộc cách mạng.

F = Gm 1 m 2 / r 2

Phương trình này nói rằng trọng lực là một lực mà hai vật có khối lượng tác dụng lên nhau đơn giản vì chúng có khối lượng. Sức mạnh của lực ( F ) tỷ lệ với khối lượng của hai vật ( m 1 và m 2 ) chia cho bình phương khoảng cách giữa chúng (r). Các G là một hằng số đo lường sức mạnh cơ bản của lực.

Nó hiểu rõ điều này: các vật thể càng lớn, lực hút giữa chúng càng lớn, nhưng chúng càng cách xa nhau, sức hút càng yếu.

Hãy xem xét truyền thuyết liên quan đến sự mặc khải của Newton về lực hấp dẫn: một quả táo rơi từ trên cây. Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton cho chúng ta biết rằng Trái đất không chỉ kéo mạnh quả táo, quả táo còn kéo mạnh trên Trái đất. Nhưng khối lượng khổng lồ của Trái đất có nghĩa là phải mất nhiều lực hơn để di chuyển nó một lượng đáng kể, vì vậy quả táo rơi xuống trong khi Trái đất thực tế vẫn bất động. Điều tương tự cũng đúng trong bối cảnh rộng lớn hơn. Mọi vật thể trong Vũ trụ đều thu hút mọi vật thể khác, nhưng nó càng gần và càng lớn thì sức hấp dẫn của nó càng lớn.

Bằng cách cắm một vài con số vào phương trình này, chúng ta có thể mô tả và dự đoán gần như tất cả các hiện tượng hấp dẫn trên Trái đất cộng với chuyển động của các hành tinh, sao chổi và mặt trăng. Nó giải thích tại sao các ngôi sao tụ lại thành các thiên hà và tại sao các thiên hà tụ lại để tạo thành các cụm.

Nhưng phương trình không mô tả hoàn hảo mọi thứ chúng ta thấy - ví dụ, kích thước của những thay đổi dần dần trong quỹ đạo của Sao Thủy quanh Mặt trời. Và như chính Newton thậm chí tự hỏi, làm thế nào một lực có thể hoạt động tức thời ở khoảng cách thậm chí xuyên qua khoảng trống của không gian?
Nguồn:cosmosmagazine.com
 

Bài viết liên quan:
1/ Đơn Vị Đo Góc Khối Là Gì?
http://fujihatsu.com/don-vi-do-goc-khoi-la-gi-1-2-187147.html
2/ Đơn Vị Đo Của Lực Là Gì? Lực Là Gì?
http://fujihatsu.com/don-vi-do-cua-luc-la-gi-luc-la-gi-1-2-187163.html