ನ್ಯೂಟನ್ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ

ಒಂದು ಆಲೂಗಡ್ಡೆಯನ್ನು ನೆಲಕ್ಕೆ ಎಳೆಯುವ ಶಕ್ತಿಯು, ಚಂದ್ರನನ್ನು ತನ್ನ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಸೂರ್ಯನ ಸುತ್ತ ಇರುವ ಗ್ರಹಗಳನ್ನು ಹಿಡಿದಿಡುವ ಶಕ್ತಿಯೂ ಒಂದೇ. ಐಸಾಕ್ ನ್ಯೂಟನ್ ಅವರ ಮಹಾನ್ ಆಲೋಚನೆ ಎಂದರೆ ಒಂದು ಕಾನೂನು ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ವಿವರಿಸಬಲ್ಲದು. ಇಲ್ಲಿ ನೀವು ಅವರ ರಣಹದ್ದುಗಳನ್ನು ಹೊಡೆದು ನೋಡಿ ಮತ್ತು ಏಕೆ ಎಂದು ತಿಳಿಯಿರಿ.

ಚಂದ್ರನು ಸದಾ ಭೂಮಿಯ ಕಡೆಗೆ ಬೀಳುತ್ತಾ ಇರುತ್ತಾನೆ. ಅದು ಮಾತ್ರ ಕಾಣಿಸುತ್ತಿಲ್ಲ.

ನೋಡು

ಬೌಲ್ ಅನ್ನು ಬೀಳಿಸಿದರೆ ಅದು ಬೀಳುತ್ತದೆ. ಅದನ್ನು ಬದಿಗಿಟ್ಟು ಎಸೆದರೆ ಅದು ಇನ್ನೂ ಬೀಳುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅದು ದೂರದಲ್ಲಿಯೇ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಐಸಾಕ್ ನ್ಯೂಟನ್ ಒಂದು ಸರಳ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಕೇಳಿದ್ದರು: ನೀವು ಅದನ್ನು * ನಿಜವಾಗಿಯೂ * ವೇಗವಾಗಿ ಎಸೆದಿದ್ದರೆ ಏನು?

ಒಂದು ಅಸಾಧಾರಣ ಎತ್ತರದ ಪರ್ವತದ ಮೇಲೆ, ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮೇಲಿರುವ ರಣಹದ್ದುಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಿ. ಒಂದು ಛೂಪಾದ ಬಾಣವನ್ನು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಎಸೆ ಮತ್ತು ಅದು ಕೆಳಗೆ ಬಿದ್ದು ನೆಲಕ್ಕೆ ಬಡಿಯುತ್ತದೆ. ಅದನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಹೊಡೆದರೆ ಅದು ದೂರದಲ್ಲಿ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಯು ಗೋಳಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಬೌಲ್‍ನ ಕೆಳಗೆ ಇರುವ ನೆಲವು ವಕ್ರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸರಿಯಾದ ವೇಗದಲ್ಲಿ, ಬೌಲ್ ಬೀಳುವಷ್ಟು ವೇಗವಾಗಿ ಭೂಮಿಯು ತನ್ನ ತಿರುವು ಬದಲಿಸುತ್ತದೆ. ಬೌಲ್ ಇನ್ನೂ ಇಳಿಯುತ್ತಲೇ ಇದೆ, ಆದರೆ ಅದು ನೆಲಕ್ಕೆ ಬೀಳುವುದಿಲ್ಲ. ಇದು ಆಕಾಶಗಂಗೆಯಲ್ಲಿ ಇದೆ.

ಮೇಲಿನ ಛತ್ರಿಯನ್ನು ಬಳಸಿ ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿ. ನಿಧಾನವಾಗಿ ಆರಂಭಿಸಿ, ನಂತರ ವೇಗವಾಗಿ ಹೋಗು:

• ಬಹಳ ನಿಧಾನವಾಗಿ: ಅದು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಬರುತ್ತದೆ (ಕೆಂಪು).
• ಅಷ್ಟೇ ಸರಿ: ಇದು ಎಲ್ಲ ಕಡೆಗೂ ಹೋಗುತ್ತದೆ (ಹಸಿರು).
• ಬಹಳ ವೇಗವಾಗಿ: ಇದು ಹೊರಟು ಹೋಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮರಳಿ ಬರುವುದಿಲ್ಲ (ಹಸಿರು).

ಅದಕ್ಕಾಗಿಯೇ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಯಾನಿಗಳು ಉರುಳುತ್ತಾರೆ. ಅವುಗಳು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಮೀರಿಲ್ಲ. ಅವರು ಮತ್ತು ಅವರ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಗಳು ಒಂದೇ ಸಮನೆ ಭೂಮಿಯ ಸುತ್ತ ಬೀಳುತ್ತಿವೆ.

ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ

ನ್ಯೂಟನ್ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ನಿಯಮವು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ತೂಕವೂ ಇನ್ನೊಂದು ತೂಕವನ್ನು ಸೆಳೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ:

F = G · M · m / r²

• F ಅಂದರೆ ಶಕ್ತಿ, M ಮತ್ತು m ಎರಡೂ ತೂಕಗಳು, r ಅವುಗಳ ಕೇಂದ್ರಗಳ ನಡುವಿನ ದೂರ.
• G ಗ್ರಹಣ ಅನಿಲ: 6.674 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻².

ಇದರಲ್ಲಿ ಎರಡು ವಿಚಾರಗಳು ಅಡಗಿವೆ:

1. ಭಾರವಾದ ವಸ್ತುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಬಲವಾಗಿ ಎಳೆಯುತ್ತವೆ. ಎರಡು ಪಟ್ಟು ತೂಕ, ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಶಕ್ತಿ.
2. ದೂರವು ಅದನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ದ್ವಿಗುಣಗೊಳಿಸಿದಾಗ ಬಲವು ಒಂದು ಕ್ವಾರ್ಟರ್‌ಗೆ ಇಳಿಯುತ್ತದೆ. ಅದು ಇನ್ವರ್ಸ್-ಕ್ವಾರ್ಟ್ ಕಾನೂನು.

ಗ್ರಹದ ಸಮೀಪದಲ್ಲಿ, ಬೀಳುವ ಯಾವುದರ ತ್ವರಿತಗತಿಯೆಂದರೆ g = GM / r². ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಇದು ಸುಮಾರು 9.8 m/s² ಅನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಅಂತಾರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನಿಲ್ದಾಣದ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ (ಸುಮಾರು 420 ಕಿ.ಮೀ), r ಕೇವಲ ಶೇ.7ರಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯ ಶಕ್ತಿಯು ಇನ್ನೂ ಶೇ.88ರಷ್ಟು ಬಲವಾಗಿದೆ.

ವೃತ್ತೀಯ ಕಕ್ಷೆಯು, ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಸುತ್ತುವಂತೆ ಮಾಡಲು ಗ್ರಹಣವು ಸರಿಯಾದ ಸೆಳೆತವನ್ನು ಒದಗಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ:

v( ವೃತ್ತ) = √( GM / r)

ಭೂಮಿಯ ಮೇಲಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಇದು 7.9 ಕಿಲೋಮೀಟರ್/ಸೆಕೆಂಡು ಆಗಿದೆ. ರಿವಾಲ್ವರ್ ಬುಲೆಟ್ ಗಿಂತ ವೇಗವಾಗಿ: ಸುಮಾರು 28,000 ಕಿ.ಮೀ/ಗಂಟೆ.

ಮುಖ್ಯ

ನಾವು ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ G ಮತ್ತು M ಗಳನ್ನು ಬೇರೆ ಬೇರೆಯಾಗಿ ಬಳಸುವುದಿಲ್ಲ. ಅವರ ಉತ್ಪನ್ನ μ = GM, ಗುರುತುಚಲನಾ ಮಾಪನ, ನೇರವಾಗಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿ ಸೂರ್ಯನ ಚಲನೆ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಗಳಿಂದ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಗೆ, μ = 398,600.4355 km³ s⁻², ಪ್ರತಿ ಬಿಲಿಯನ್ ಗೆ ಕೆಲವು ಭಾಗಗಳಿಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ, ಆದರೆ G ಸ್ವತಃ ಪ್ರತಿ ದಶಲಕ್ಷಕ್ಕೆ ಕೇವಲ 22 ಭಾಗಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ತಿಳಿದಿದೆ (CODATA 2018). ಟೇಬಲ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾದ ಭೂಮಿಯ ತೂಕವು ನಿಜವಾಗಿಯೂ μ ಅನ್ನು G ನಿಂದ ವಿಭಜಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಇದು G ನ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯನ್ನು ಸ್ವೀಕರಿಸುತ್ತದೆ.

ಎರಡು- ದೇಹಗಳ ಸಮಸ್ಯೆಗೆ ಕ್ಯಾನೊನ್ ಉಪಕರಣವು ನಿಖರವಾಗಿ ಚಲನೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಅಕ್ಷಾಂಶ r₀ ದಿಂದ ವೇಗ v ನೊಂದಿಗೆ ಸಮತಲವಾಗಿ ಉಡಾವಣೆ ಮಾಡಿದರೆ ಕೋನೀಯ ಚಲನೆ h = r₀v ಮತ್ತು ಒಂದು ಕುಳಿ (ಕೋನಿಕ್) ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ:

r( ν) = p / (1 + ecos ν),   p = h² / μ,   e = |p / r₀ − 1|

ಇಲ್ಲಿ ν ಎಂಬುದು ಪರಿಭ್ರಮಣದಿಂದ ಪಡೆದ ಕೋನವಾಗಿದೆ. v ವೃತ್ತೀಯ ವೇಗಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೆ, ಪ್ರಕ್ಷೇಪಣಾ ಬಿಂದುವು ಅಪಾಪ್ಸಿಸ್ ಆಗಿದೆ ಹಾಗು ಮಾರ್ಗ ಒಳಕ್ಕೆ ಇಳಿಯುತ್ತದೆ; ಇದು ಮೇಲ್ಮೈಗಿಂತ ಕೆಳಗೆ ಇಳಿದಾಗಲೂ ಬೌಲ್ ನೆಲವನ್ನು ಹೊಡೆಯುತ್ತದೆ. √(μ/r₀) ನಲ್ಲಿ ಕಕ್ಷೆ ಒಂದು ವೃತ್ತ (e =0). √(2μ/r₀) ನಲ್ಲಿ ಇದು ಒಂದು ಪ್ಯಾರಾಬಲಾ (e = 1) ಆಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೌಲ್ ಹೊರಬರುವುದು.

ನ್ಯೂಟನ್ ನಿಯಮವು ಸಾಧನದ ಪರ್ವತಾರೋಹಣವನ್ನು ಅಷ್ಟು ಅಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎತ್ತರಕ್ಕೆ ಏಕೆ ಎಳೆದಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ: ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯು ಯಾವುದೇ ಕ್ಯಾನೊನ್ಬಾಲ್ ಅನ್ನು ಕಕ್ಷೆಯ ವೇಗಕ್ಕಿಂತ ಮೊದಲೇ ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ರಾಕೆಟ್‌ಗಳು ಬದಿಗೆ ತ್ವರಿತವಾಗುವ ಮೊದಲು ವಾತಾವರಣದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಭಾಗದ ಮೇಲೆ ಏರುತ್ತವೆ.