Η ιστορία της βαρυτικής θεωρίας

Η λέξη βαρύτητα προέρχεται από τη λατινική λέξη "gravitas". Επιπλέον, «gravis» σημαίνει «βαρύ» και χρονολογείται από τον 15ο αιώνα. Ταυτόχρονα, ως «γκραβίτας» ορίζεται το βάρος του οποίου η εφεύρεση χρονολογείται από τον 17ο αιώνα. 

Ο Αριστοτέλης είπε ότι υπάρχει κίνηση στο σύμπαν χωρίς αιτία. Δηλώνει ότι η προς τα κάτω κίνηση των βαρέων αντικειμένων οφείλεται στη φύση τους και τα ελαφρύτερα αντικείμενα κινούνται προς τα πάνω λόγω της φύσης τους. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι εδώ ξεκινά η ιστορία της βαρυτικής θεωρίας.

 

Ιστορία της βαρυτικής θεωρίας από τον Αριστοτέλη

  Ο Αρχιμήδης ανακάλυψε το κέντρο βαρύτητας ενός τριγώνου. Είπε ότι τα κέντρα βάρους δύο αντικειμένων ίσου βάρους μπορεί να μην βρίσκονται στα ίδια ακριβώς σημεία στις αντίστοιχες επιφάνειές τους, επειδή τα σχήματα των αντικειμένων μπορεί να είναι διαφορετικά. Αλλά, αν ενώσουμε και τα δύο αντικείμενα με ευθεία γραμμή. Στη συνέχεια, το κέντρο βάρους θα βρίσκεται στη μέση της γραμμής.

 

Για παράδειγμα, αν πάρουμε δύο αντικείμενα με ίδια μάζα αλλά με διαφορετικά σχήματα, η κατανομή μάζας τους θα Γίνε διαφορετικός. Έτσι, τα σημεία όπου θα συγκεντρωθεί όλη η μάζα θα βρίσκονται επίσης στα διαφορετικά σημεία. Αλλά αν τα τοποθετήσουμε και τα δύο στα αντίθετα άκρα ενός ραβδιού ή ράβδου, τότε το κέντρο βάρους θα βρίσκεται ακριβώς στη μέση του ραβδιού ή της ράβδου. Αυτή η θεωρία πρόσθεσε περισσότερα στην ιστορία της βαρυτικής θεωρίας. 

Η συμβολή του Ιωάννη Φιλόπονου στην ιστορία της βαρυτικής θεωρίας

Τον 6ο αιώνα μ.Χ., ο Ιωάννης Φιλόπονος έδωσε τη θεωρία της ώθησης. Είχε τροποποιήσει τη θεωρία που πρότεινε ο Αριστοτέλης, λέγοντας ότι η συνέχεια της κίνησης εξαρτάται από τη συνεχή δράση της δύναμης.

 Ιστορία της βαρυτικής θεωρίας πριν από τον 17ο αιώνα

  Η ιστορία της βαρυτικής θεωρίας πριν από τον 17ο αιώνα σχετίζεται περισσότερο με τις πλανητικές κινήσεις παρά με την ίδια τη βαρύτητα. Αλλά βοήθησε πολύ στις μεταγενέστερες ανακαλύψεις για τη βαρύτητα. Πριν από τον 17ο αιώνα, υπήρχε η πεποίθηση ότι η γη ήταν το κέντρο του σύμπαντος. Ως εκ τούτου, τα πάντα κινούνται γύρω από τον πλανήτη. Αν το σκεφτείτε, θα διαπιστώσετε ότι αυτή η ιδέα διαταράσσει εσκεμμένα τους τύπους και τις θεωρίες της βαρύτητας που χρησιμοποιούμε σήμερα.

  Αλλά στα τέλη του 17ου αιώνα, ο Johannes Kepler ήταν ο πρώτος φιλόσοφος που δήλωσε ότι η γη δεν είναι το κέντρο του σύμπαντος. Φαίνεται αρκετά αποδεκτό σήμερα, αλλά τότε, ο Κέπλερ έπρεπε να φύγει από την πόλη του για αυτή τη δήλωση. Αργότερα, δήλωσε επίσης ότι η δύναμη της βαρύτητας εξαρτάται μόνο από τη μάζα ενός αντικειμένου.

Ιστορία της βαρυτικής θεωρίας στη σύγχρονη εποχή 

Ένα από τα γνωστά πειράματα ήταν το πείραμα του Galileo Galilei στον Πύργο της Πίζας. Στην έρευνα, ο Galileo Galilei έκοψε ελεύθερα δύο αντικείμενα διαφορετικής μάζας για να δείξει ότι ο χρόνος της ελεύθερης πτώσης είναι ίσος και για τα δύο και ανεξάρτητος από τη μάζα. Μετά από αυτό, άρχισαν να γίνονται πολλές ανακαλύψεις σχετικά με τη βαρύτητα.

Νόμος της βαρύτητας του Νεύτωνα

  Αφού ανακάλυψε τις πλανητικές κινήσεις από τον Κέπλερ και τον Γαλιλέι, ο Νεύτωνας καθιέρωσε τον νόμο της βαρύτητας, ο οποίος δηλώνει ότι οποιοδήποτε σωματίδιο ύλης σε αυτό το σύμπαν δημιουργεί έλξη προς το άλλο σωματίδιο αξίας με δύναμη ευθέως ανάλογη με το γινόμενο των μαζών και των δύο αντικειμένων και αντιστρόφως ανάλογο του τετραγώνου των κέντρων τους. Μετά από αυτό, αυτός ο ορισμός παρουσιάστηκε μαθηματικά από τον Johannes Kepler ως

F =G (m1× m2)/R²

Πού,

● F =δύναμη βαρύτητας

● G =Σταθερά βαρύτητας

● m1 =μάζα του πρώτου αντικειμένου

● m2 =μάζα του δεύτερου αντικειμένου

● R =απόσταση μεταξύ των κέντρων τους

Ο νόμος της βαρύτητας του Νεύτωνα μοιάζει πολύ με τον νόμο του Κουλόμπ για τις ηλεκτρικές δυνάμεις. Επιπλέον, μπορείτε γρήγορα να προσδιορίσετε πόσο πανομοιότυπες είναι αυτές οι δύο θεωρίες.

Η πρώτη δοκιμή του νόμου της βαρύτητας του Νεύτωνα πραγματοποιήθηκε το 1789. Ο Βρετανός επιστήμονας Henry Cavendish έκανε το τέστ. Το πείραμα πήρε το όνομά του ως «πείραμα Cavendish». Επιπλέον, αυτή η δοκιμή πραγματοποιήθηκε μετά από 111 χρόνια δημοσίευσης του Newton's Principia και περίπου 71 χρόνια μετά το θάνατο του Newton.

Στη σύγχρονη εποχή, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν σκέφτηκε την επαναστατική θεωρία της σχετικότητας. Η ιδέα της σχετικότητας εξηγεί πολλούς όρους του σύμπαντος. Επίσης, η θεωρία της σχετικότητας εξήγησε τον νόμο της βαρύτητας με μεγαλύτερη ακρίβεια. Ο νόμος της βαρύτητας του Νεύτωνα χρησιμοποιείται παντού επειδή η θεωρία παρέχει πιο ακριβείς υπολογισμούς, οι οποίοι δεν είναι πολύ χρήσιμοι στην περίπτωση της βαρύτητας.

Διαφωνία του Newton's Principia

 

Αυτή η διαμάχη ήταν μια από τις πιο διάσημες διαφωνίες της εποχής της. Οι διαφωνίες για λογοκλοπή εκείνης της εποχής έτυχε να είναι πολύ σοβαρές. Στη συνέχεια ο Νεύτων δημοσίευσε το βιβλίο του Principia και το παρουσίασε στη βασιλική κοινωνία. Ο Ρόμπερτ Χουκ, ένας άλλος πολύ διάσημος φιλόσοφος, κατηγόρησε τον Νεύτωνα για λογοκλοπή. Κατηγόρησε τον Newton για λογοκλοπή περιεχομένου από το βιβλίο του «System of the World» που δημοσιεύτηκε τη δεκαετία του 1660.

 

Παραγωγή του νόμου έλξης του Νεύτωνα από το νόμο του Κέπλερ

 

Ο νόμος της βαρύτητας του Νεύτωνα έχει μια απλή παραγωγή από τον νόμο του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών.

Ας υποθέσουμε ότι ένα πλανητικό αντικείμενο μάζας m περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο μάζας M σε κυκλική τροχιά ακτίνας r , με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω. T είναι ο χρόνος που χρειάζεται το πλανητικό αντικείμενο για μια περιστροφή γύρω από τον ήλιο.

Στη συνέχεια,

ω =2π/T… (1)

Η κεντρομόλος δύναμη που ενεργεί στον πλανήτη για την κυκλική του κίνηση είναι:

F =mrω² =mr (2π/T)² =mr4π²/T²

Σύμφωνα με τον Τρίτο Νόμο του Κέπλερ:

T² α r³ (Ή) T² =Kr³

Όπου K =σταθερά αναλογικότητας

Ως εκ τούτου,

F =4π²mr/Kr³ =4π²m/Kr² =(4π²/K) × (m/r²) … (2)

F ∝ mr²(∵4π²K είναι μια σταθερά) … (3)

Η κεντρομόλος δύναμη στο πλανητικό αντικείμενο οφείλεται στη βαρυτική έλξη του ήλιου. Σύμφωνα με το νόμο του Νεύτωνα, η βαρυτική έλξη μεταξύ του ήλιου και του πλανητικού αντικειμένου είναι αμοιβαία. Εάν η δύναμη F ∝ μάζα του πλανητικού αντικειμένου, τότε θα πρέπει επίσης να είναι ευθέως ανάλογη με τη μάζα του ήλιου.

Επομένως, ο παράγοντας.

4π²/K∝M

 (Ή) 4π²/K =GM… (4)

Αν αντικαταστήσουμε την εξίσωση (4) στην εξίσωση (2), παίρνουμε:

F =GMm/r², που είναι ο νόμος της βαρύτητας του Νεύτωνα.

Συμπέρασμα

Αυτό το άρθρο ήταν μια σύντομη εισαγωγή στην ιστορία της βαρυτικής θεωρίας. Η βαρύτητα ή άλλα θέματα δεν ήταν πάντα τα ίδια με σήμερα. Αυτό είναι απόδειξη της σκληρής δουλειάς και του αγώνα των μεγάλων επιστημόνων μας για την ανακάλυψη τέτοιων εξαιρετικών εννοιών. Επιπλέον, αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε τη βαρύτητα και την εξαγωγή του νόμου της βαρύτητας του Νεύτωνα από το νόμο του Κέπλερ. Θα σας βοηθήσει επίσης να μάθετε περισσότερα θέματα, όπως ο νόμος του Coulomb για τις ηλεκτρικές δυνάμεις.