Wenn die Schwerkraft jemals aufhört zu arbeiten, werden unglaubliche Dinge passieren. Zum Beispiel fliegt alles, was nicht mit der Erde verbunden ist, in den Weltraum, alle Planeten lösen sich aus dem Sog der Sonne und das Universum, wie Sie es kennen, hört auf zu existieren. Die Schwerkraft mag nie versagen, aber Wissenschaftler lüften weiterhin die Geheimnisse dieser mysteriösen unsichtbaren Kraft, die alles zusammenhält.
Universelle Attraktion: Die Macht
Die Schwerkraft gehört neben starken Kernkräften, schwachen Zerfallskräften und elektromagnetischen Kräften zu den fundamentale Kräfte Sie ist auch die schwächste, obwohl die Gravitation so stark ist, dass eine Galaxie weitere Billionen von anziehen kann Meilen weit weg. Eine bekannte Idee in der theoretischen Physik ist nicht, dass die Schwerkraft schwächer ist als die anderen Kräfte, sondern dass wir nicht alle ihre Auswirkungen erleben. Das könnte passieren, wenn zusätzliche Dimensionen existieren, die bewirken, dass sich die Schwerkraft in diese Dimensionen ausbreitet. Die Schwerkraft ist auch die Hauptkraft, die Sternen, Galaxien und anderen massereichen Objekten Struktur verleiht.
Wenn Objekte fallen
Entgegen der landläufigen Meinung existiert die Schwerkraft an Bord von Raumschiffen im Orbit. Tatsächlich ist die Anziehungskraft an Bord der Internationalen Raumstation ISS beträgt 90 Prozent ihres Wertes auf der Erdoberfläche. Astronauten und Wassergläser erscheinen auf Video schwerelos, weil die Schwerkraft des Planeten macht sie fallen auf den Boden, aber sie erreichen den Boden aufgrund ihrer Flugbahn nie Orbit. Dieser ständige Zustand des Fallens, ohne die Erde zu erreichen, lässt sie schweben. Die Schwerkraft bewirkt, dass alle Objekte mit der gleichen Geschwindigkeit beschleunigen und jede Sekunde schneller und schneller fallen. Lassen Sie einen Amboss und eine Feder von einem 30-stöckigen Gebäude fallen und sie würden gleichzeitig den Boden erreichen, wenn der Luftwiderstand die Feder nicht bremst.
Die Mathematik der Anziehung
Die Erdbeschleunigung ist eine reale Größe, deren Wert Wissenschaftler mit dem Kleinbuchstaben „g“ bezeichnen. In einem berühmten Experiment Galileo entdeckte eine Beziehung zwischen g und der Entfernung, die ein Objekt über einen bestimmten Zeitraum zurücklegt, wie im Folgenden gezeigt Gleichung:
d = 1/2 x g x (t zum Quadrat)
Der Buchstabe d steht für die gefallene Distanz und t ist die Zeitdauer in Sekunden, in der das Objekt fällt. Die Gravitationskraft zwischen zwei Objekten ist proportional zu ihrer Masse und umgekehrt proportional zum Abstand, der sie trennt. Verwenden Sie die folgende Gleichung, um diese Kraft zu berechnen:
F = G x ((m1 x m2)/r^2)
Der Buchstabe F steht für die Gravitationskraft, m1 und m2 sind die Massen der beiden Objekte und r ist der Abstand zwischen ihnen. Der Großbuchstabe G ist die universelle Schwerkraftkonstante, 6,673 × 10^-11 N·(m/kg)^2. Wenn ein Objekt seinen Abstand zu einem anderen verdoppelt, nimmt die Gravitationskraft zwischen ihnen nicht um 50 Prozent ab. Stattdessen fällt die Kraft um den Faktor 2 zum Quadrat ab – die Gravitationskraft nimmt mit dem Quadrat des Abstands zwischen zwei Objekten ab.
Unbeantwortete Fragen
Wissenschaftler haben ein gutes Verständnis dafür, wie die Schwerkraft auf der makroskopischen Ebene im großen Maßstab funktioniert, aber viele Prozesse auf der mikroskopischen Quantenebene lassen sie verwirrt zurück. Licht zum Beispiel weist Eigenschaften einer Welle und eines Teilchens auf – Physiker glauben, dass die Schwerkraft genauso funktioniert. Bisher hat jedoch niemand bewiesen, dass die Gravitation klassische Nicht-Quantenwellen erzeugt. Die Technologie muss möglicherweise noch ein wenig vorankommen, bevor Wissenschaftler alle Geheimnisse der Schwerkraft entschlüsseln.
