Painovoiman ominaisuudet

Jos painovoima lakkaa toimimasta, tapahtuu uskomattomia asioita. Esimerkiksi kaikki, mitä ei ole kiinnitetty maahan, lentää avaruuteen, kaikki planeetat irtoavat auringon vetovoimasta ja maailmankaikkeus, jonka tiedät, lakkaa olemasta. Painovoima ei voi koskaan epäonnistua, mutta tutkijat jatkavat tämän salaperäisen näkymättömän voiman salaisuuksien selvittämistä, joka auttaa pitämään kaiken yhdessä.

Painovoima yhdessä vahvojen ydinvoimien, heikkojen hajoamisvoimien ja sähkömagneettisten voimien kanssa on yksi maailmankaikkeudesta perusvoimat Se on myös heikoin, vaikka painovoima on niin voimakas, että yksi galaksi voi houkutella toisiaan biljoonia kaukana. Teoreettisen fysiikan hyvin tunnettu ajatus ei ole, että painovoima on muita voimia heikompi, mutta että emme koe kaikkia sen vaikutuksia. Näin voi tapahtua, jos on olemassa ylimääräisiä ulottuvuuksia, jotka aiheuttavat painovoiman leviämisen näihin ulottuvuuksiin. Painovoima on myös tärkein voima, joka antaa rakenteen tähdille, galakseille ja muille massiivisille esineille.

Toisin kuin yleisesti uskotaan, avaruusalusten kiertoradalla on painovoima. Itse asiassa vetovoima Kansainvälisen avaruusaseman aluksella on 90 prosenttia maapallon arvosta. Astronautit ja vesilasit näyttävät painottomilta videolla, koska planeetan painovoima tekee he putoavat kohti maata, mutta eivät koskaan saavuta maahan niiden liikeradan takia kiertoradalla. Tämä jatkuva putoamistila, joka ei koskaan saavuta maata, saa sen näyttämään siltä kuin ne kelluvat. Painovoima saa kaikki esineet kiihtymään samalla nopeudella, putoamalla nopeammin ja nopeammin sekunnissa. Pudota alasin ja höyhen 30-kerroksisesta rakennuksesta, ja ne pääsisivät maahan samanaikaisesti, jos ilman vastus ei hidasta sulka alas.

Painovoimasta johtuva kiihtyvyys on todellinen kokonaisuus, jonka arvoa tutkijat merkitsevät pienillä kirjaimilla "g". Kuuluisassa kokeessa Galileo löysi suhteen g ja etäisyyden, jonka esine putoaa tietyn ajanjakson välillä, kuten seuraavassa osoitetaan yhtälö:

d = 1/2 x g x (t neliö)

Kirjain d edustaa pudotettua matkaa ja t on ajan pituus sekunteina, jonka esine putoaa. Kahden kohteen välinen painovoima on verrannollinen niiden massaan ja kääntäen verrannollinen etäisyyteen, joka erottaa ne. Laske voima seuraavan yhtälön avulla:

F = G x ((m1 x m2) / r ^ 2)

Kirjain F tarkoittaa painovoimaa, m1 ja m2 ovat kahden kohteen massat ja r on niiden välinen etäisyys. Isot kirjaimet G on yleinen painovakio, 6,673 × 10 ^ -11 N · (m / kg) ^ 2. Jos esine kaksinkertaistaa etäisyytensä toisesta, niiden välinen painovoima ei vähene 50 prosenttia. Sen sijaan voima putoaa kertoimella 2 neliö - painovoima pienenee kahden kohteen välisen etäisyyden neliön kanssa.

Tutkijoilla on hyvä käsitys siitä, miten painovoima toimii laajamittaisella makroskooppisella tasolla, mutta monet mikroskooppisen kvanttitason prosessit jättävät heidät hämmentämään. Esimerkiksi valolla on aallon ja hiukkasen ominaisuuksia - fyysikot uskovat, että painovoima toimii samalla tavalla. Toistaiseksi kukaan ei kuitenkaan ole osoittanut, että painovoima luo klassisia ei-kvanttiaaltoja. Teknologian on ehkä edettävä hieman enemmän, ennen kuin tutkijat avaavat kaikki painovoiman salaisuudet.