Gravitasi Newton

Sacara umum, orbit Bulan dipikawanoh salaku orbit Bumi, sabab éta mangrupikeun orbit anu paling caket sareng Bumi ti sakumna planet. Isaac Newton nganut yén sadaya kanyataan kedah ditetepkeun ku hukum-hukum alam. Ing kana dhèwèké bisa nglumpukaké senjata lan nyerang.

Bulan iku salah siji planit ing tata surya. Nanging, ora ana sing bisa.

Lihat

Sawisé iku, bal-balan dadi populer. Nalika diubaran, éta bisa ngaleungitkeun nyeri, tapi henteu tiasa ngubaran panyakit. Isaac Newton takon pitakonan sederhana: apa yen sampeyan * bener * cepet?

Gunung ieu aya di wewengkon Kabupatèn Sumedang, Jawa Tengah. Saben kali, kacamatan iki dipisah-pisah lan digabung dadi siji. Ing wektu iku, dheweke wis luwih maju lan luwih maju. Nalika bumi ngaleuwihan garis lintang, éta bakal ngabentuk bola. Nalika dipaké dina olahraga, éta bisa ngahasilkeun kauntungan anu sami sareng nalika dipaké dina bal. Bola terus mudhun, nanging ora tau tekan lemah. Iki orbit.

Ing ngisor iki gambaré. Miwiti alon, banjur cepet:

• Teu lambat: éta leungit deui (merah).
• Just right: éta ngaliwatan sadaya arah (hiji).
• Anjeun leuwih gancang: éta kabur sarta teu pernah balik deui (kuning).

Astronaut iku wong kang makarya ing angkasa. Nanging ora ana sing bisa ngontrol gravitasi. Saben taun, angkasawan ngayakeun paméran sapérangan pesawat ruang angkasa.

Ngerti

Hukum gravitasi Newton nyebutake manawa saben massa narik kabeh massa liyane:

F = G · M · m / r²

• F nyaéta gaya, M jeung m nyaéta dua massa, r nyaéta jarak antara pusatna.
• G iku konstanta gravitasi: 6.674 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻².

Dumuginipun wonten kalih gagasan ingkang dipun-ginakaken:

1. Saben barang kang luwih entheng, bisa ditarik kanthi luwih kuat. Duplikasi massa, duplikasi kekuatan.
2. Jarak ngurangi kekuatan kanthi cepet. Jarak digandakake lan kekuatan mudhun dadi seperempat. Ya iku Hukum kuadrat balik.

Dina orbit planet, akselerasi anu dihasilkeun ku hiji benda nyaéta g = GM/r². For Earth that gives about 9.8 m/s² at the surface. Dina luhureun Stasiun Luar Angkasa Internasional (kira-kira 420 km), r ngan ukur 7% langkung ageung, janten gravitasi masih sakitar 88% kuat.

Kanggo orbit lingkaran, gravitasi kudu nyedhiyani tarikan sing dibutuhake kanggo tetep muter:

v_circular = √(GM / r)

Jarak antara titik paling kidul lan titik paling lor kira-kira 7,9 km. Faster than a rifle bullet: roughly 28,000 km/h.

Master

Di praktik, kita ora tau nggunakake G lan M secara terpisah. Produké μ = GM, iku Gravity, diukur langsung sareng jauh langkung akurat ti gerak bulan sareng pesawat ruang angkasa. Pikeun Bumi, μ = 398,600.4355 km³ s⁻², dipikawanoh nepi ka sababaraha bagian per milyar, sedengkeun G sorangan ngan dipikawanoh nepi ka sakitar 22 bagian per juta (CODATA 2018). Dina tabel di handap ieu, G nyaéta hiji titik dina garis anu ngahubungkeun dua titik.

Kauntungan tina sistem iki nyaéta bisa ngahasilkeun dua jinis bahan baku. Saben titik ing orbit iki bakal ngasilake momentum sudut h = r₀v lan orbit kerucut:

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

ing ngendi ν iku sudut saka periapsis. Upami v di handapeun laju lingkaran, titik peluncuran nyaéta apoapsis sareng jalurna turun ka jero; upami éta ogé turun di handapeun permukaan, bal nabrak taneuh. Dina √(μ/r₀) orbitna mangrupa lingkaran (e = 0). Dina √(2μ/r₀) éta jadi parabola (e = 1) sarta bola kabur.

Hukum Newton ogé ngajelaskeun naha gunung alatna digambarkeun rada luhur: dina kanyataanana, udara bakal ngirangan laju bola kantong sateuacan kecepatan orbital, anu sababna rokét naék langkung ti atmosfir sateuacan akselerasi lateral.