중력은 어떻게 작동합니까?

책을 떨어뜨리거나 저울을 밟거나 공을 공중으로 던질 때마다 중력이 작용하는 것을 볼 수 있습니다. 그것은 우리 삶의 끊임없는 존재이며 우리는 그것의 신비에 거의 놀라지 않습니다. 그러나 책이 왜 땅에 떨어지는지 설명하려고 시도하는 잘 알려진 여러 이론에도 불구하고 (그리고 조약돌이나 자갈과 같은 속도로 소파, 그 때), 그것들은 여전히 ​​이론일 뿐입니다. 중력이 당기는 힘의 신비는 거의 그대로입니다.

그렇다면 중력에 대해 무엇을 알 수 있습니까? 우리는 그것이 우주의 두 물체를 서로 끌어당긴다는 것을 알고 있습니다. 우리는 중력이 우주를 형성하는 데 도움이 되었고, 달이 지구 주위를 도는 궤도를 유지하고, 중력 구동 모터 나 중력 구동 램프 와 같은 일상적인 응용 분야에 중력 을 이용할 수 있다는 것을 알고 있습니다 .

행동의 이면에 있는 과학에 관해서, 우리는 아이작 뉴턴이 중력을 모든 물체를 다른 모든 물체로 끌어당기는 힘으로 정의했다는 것을 알고 있습니다. 우리는 알버트 아인슈타인이 중력이 시공간의 곡률의 결과라고 말했다 는 것을 압니다 . 이 두 이론은 중력에 대한 가장 일반적이고 널리 알려진(다소 불완전한 경우) 설명입니다.

이 기사에서 우리는 뉴턴의 중력 이론, 아인슈타인의 중력 이론을 살펴보고 현상에 대한 보다 최근의 견해도 다룰 것입니다.

많은 사람들이 중력이 존재한다는 사실을 이미 알고 있었지만, 뉴턴은 중력에 대한 응집력 있는 설명을 최초로 개발했으므로 여기서 시작하겠습니다.

1600년대에 영국의 물리학자이자 수학자 아이작 뉴턴 이 사과나무 아래에 앉아 있었습니다. 분명히 사과가 머리에 떨어졌고, 그는 사과가 먼저 땅에 끌리는 이유를 궁금해하기 시작했습니다.

뉴턴은 1680년대에 만유인력 이론을 발표했습니다. 그것은 기본적으로 중력이 우주의 모든 물질에 작용하는 예측 가능한 힘이며 질량과 거리의 함수라는 생각을 제시했습니다. 이론에 따르면 물질의 각 입자는 질량의 곱에 정비례하고 제곱에 반비례하는 힘으로 다른 모든 입자(예: " 지구 "의 입자와 "당신"의 입자)를 끌어당깁니다. 그들 사이의 거리.

따라서 입자가 멀수록 및/또는 입자의 질량이 작을수록 중력이 작아집니다.

중력 법칙에 대한 표준 공식은 [출처: UT ]:

중력 = (G * m1 * m2) / (d2)

중력 = (G * m1 * m2) / (d ² )

여기서 G 는 중력 상수, m1 과 m2 는 힘을 계산하는 두 물체의 질량, d 는 두 질량의 무게 중심 사이의 거리입니다.

G의 값은 6.67 x 10E-8 dyne * cm ² /gm ² 입니다. 따라서 두 개의 1g 물체를 1cm 간격으로 놓으면 6.67 x 10E-8 다인의 힘으로 서로를 끌어 당깁니다. 다인은 사용 가능한 힘의 다인이있는 경우, 그것은 지구의 중력장에서 0.001 그램을 올릴 수 있다는 것을 의미, 약 0.001 그램의 무게와 같다. 따라서 6.67 x 10E-8 다인은 아주 작은 힘입니다.

그러나 6E+24kg의 질량을 가진 지구와 같은 거대한 물체를 다룰 때( 지구의 무게는 얼마입니까? 참조 ), 더 강력한 중력이 됩니다. 그것이 바로 당신이 지금 우주에서 떠돌지 않는 이유입니다.

물체에 작용하는 중력은 그 물체의 무게이기도 합니다. 체중계를 밟으면 체중계에 신체에 작용하는 중력이 표시됩니다. 무게를 결정하는 공식은 [출처: Kurtus ]:

무게 = m * g

여기서 m 은 물체의 질량이고 g 는 중력 가속도입니다. 지구의 중력 가속도는 9.8m/s²로 물체의 질량에 관계없이 절대 변하지 않습니다. 그래서 지붕에서 자갈, 책, 소파를 떨어뜨리면 동시에 땅에 부딪힐 것입니다.

수백 년 동안 뉴턴의 중력 이론은 과학계에서 거의 홀로 존재했습니다. 그것은 1900년대 초반에 바뀌었습니다.

1921년 노벨 물리학상을 수상한 알버트 아인슈타인 은 1900년대 초 대체 중력 이론을 발표했습니다. 그것은 그의 유명한 일반 상대성 이론의 일부였으며 뉴턴의 만유인력 법칙과 는 매우 다른 설명을 제공했습니다 . 아인슈타인은 중력이 전혀 힘이라고 믿지 않았습니다. 그는 그것이 (참조, 그렇지 않으면 "네 번째 차원"이라고 시공간의 형태로 왜곡했다 특수 상대성 작동 방식 시공간에 대해 배울 수).

기본 물리학에 따르면 외부 힘이 작용하지 않으면 물체는 항상 가능한 한 직선으로 움직입니다. 따라서 외력이 없으면 평행 경로를 따라 이동하는 두 물체는 항상 평행을 유지합니다. 그들은 결코 만나지 않을 것입니다.

그러나 사실은 그들이 만난다는 것입니다. 평행 경로에서 시작하는 입자가 충돌하는 경우가 있습니다. 뉴턴의 이론에 따르면 이것은 중력, 즉 물체를 서로 끌어당기는 힘 또는 단일 세 번째 물체로 끌어당기는 힘 때문에 발생할 수 있다고 말합니다. 아인슈타인은 또한 이것이 중력 때문에 발생한다고 말합니다. 그러나 그의 이론에서 중력은 힘이 아닙니다. 시공간의 곡선입니다.

아인슈타인에 따르면 이러한 물체는 여전히 가능한 가장 직선을 따라 이동하고 있지만 시공간의 왜곡으로 인해 가능한 가장 직선은 이제 구형 경로를 따라 이동합니다. 따라서 평평한 평면을 따라 움직이던 두 물체가 이제 구형 평면을 따라 움직이고 있습니다. 그리고 그 구를 따라 있는 두 개의 직선 경로는 한 점에서 끝납니다.

더 최근의 중력 이론은 현상을 입자와 파동으로 표현합니다. 한 견해는 중력자(graviton) 라고 하는 입자가 물체를 서로 끌어당기는 원인이 된다고 말합니다 . 그러나 중력자는 실제로 관찰된 적이 없습니다. 그리고 어느 쪽도 없다 중력파 , 물체가 외력 [: 소스에 의해 가속 될 때 가정으로 생성되는라고도 중력 방사선 과학 미국을 ].

중력자이든 아니든, 우리는 올라가는 것은 반드시 내려와야 한다는 것을 압니다. 아마도 언젠가는 그 이유를 정확히 알게 될 것입니다. 그러나 그때까지는 지구가 곧 태양으로 돌진하지 않을 것이라는 사실만으로 만족할 수 있습니다. 중력은 궤도에서 안전하게 유지하고 있습니다.

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