Tyngdekraften – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Astrofysik > Tyngdekraften

24. november 2015

Tyngdekraften

Hej Spørg om Fysik
Hvis nu solen eksempelvis med et øjeblik forsvandt (hvilket den selvfølgelig ikke kan men...), ville jorden så med det samme forlade sit kredsløb om solen?

Eller ville der gå de ca. 8 minutter, som det tager lyset at nå jorden, da ingen information må rejse hurtigere end lysets hastighed?

Hvis I ikke kan lide eksemplet med legemer, der pludseligt forsvinder i den blå luft: Er tidevandet på jorden, hele tiden trukket mod det sted hvor månen var for 1,3 sekunder siden (hvis jeg har regnet rigtigt), eller hvor den er nu?

Med venlig hilsen
Eirik

Man kan se på tyngdekraften fra to synsvinkler. Den ene er den klassiske, Newtons gravitationslov som siger, at to masser tiltrækker hinanden med en kraft, som er F= konstant*m1*m2/r2

Cavendish (Henry Cavendish (GB, 1731 – 1810) dkxpdriment hvor han målte gravitationskonstanten

Hvor F er kraften, m1 og m2 størrelsen af de to masser, r afstanden imellem massernes massemidtpunkter og konstanten er en størrelse som afhænger af enhederne man måler i. I SI systemet bliver konstanten = 6,67*10-11 N*m2/kg2 og det gør det til den mindste af naturkræfterne (den svage kernekraft, den stærke kernekraft og den elektriske kraft dvs. coulombs lov). Den har ingen praktisk betydning på atomart plan, men er den kraft, der bestemmer bevægelserne i verdensrummet.

Princip, man har to små masser hængende i en stang på en roesionstråd. Ved at flytte et par store masser rundt og måle udslaget kan man finde konstanten

Den anden synsvinkel stammer fra Einsteins almene relativitetsteori fra 1915, hvor gravitationen ikke beskrives som en kraft, men som en deformation af rumtiden. En af eftervisningerne var en lille tidsændring i Merkurs omløbstid, som kunne måles. For de fleste overvejelser en Newtons lov, hvor alle legemer i universet tiltrækker hinanden tilstrækkeligt, men der er en række tilfælde, hvor relativitetsteorien skaffer forståelsen. Einsteins formulering giver samme resultater for kræfterne i  astronomiske systemer, som vi kender fra Newtons love

Der har været gennemført en række eksperimenter med formål at finde hvilken hastighed gravitationen udbreder sig med, i 2012 synes det at være eftervist af et kinesisk forskerhold, at udbredelseshastigheden er lyshastigheden.

R3lativitetsteoriens tolkning en ændring af rummet omkring en masse

Desuden er der bestemmelser via binære pulsarer. Bølger fra solen kan ikke måles med de nuværende eksperimenter. Sagen er, at relativitetsteorien siger at lyshastigheden, c , er den største hastighed, som nogen virkning i naturen kan udbrede sig med, hvad enten der er tale om masser eller masseløse partikler som fotoner og flere andre partikler.

Det menes, at der er målt gravitationsbølger fra universets begyndelse i USA, men der ventes på bekræftelser.

Ud fra dette, hvis solen på mystisk måde pludselig forsvandt, ville der gå 8 min. før vi opdagede det, dvs. jorden ville fortsætte i sin kredsbane indtil da, derefter ville den fortsætte lige ud i den retning den da havde (bortset fra lidt gravitation fra de øvrige planeter).

Eksempel med 3 stjerner og deres deformation af rummet

I begge fremstillinger peger tyngdekraften imod massecentret på de respektive masser, og påvirkes altså ikke af udbredelseshastigheden for gravitationen fra solen til jorden (vi anser jordens masse som forsvindende i forhold til solen). Tidevandet vil altså ikke blive påvirket. Det skal dog nævnes, at tidevandsbølge er lidt foran retningen til Månen, fordi den bliver trukket med af Jordens rotation. Det er det, der bremser Jorden, fordi bølger er en smule tættere på Månen. Det ender på et eller andet tidspunkt med, at Jorden også har bunden rotation ligesom Månen. Tidevandskræfterne giver månen større moment, dvs. den har tidligere været meget nærmere, den slynges længere og længere ud..

Med venlig hilsen
Malte Olsen
Michael Quaade