Opstår der en balance, således at man bliver vægtløs, inden man når til centrum af jorden? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Geofysik > Opstår der en balance,...

27. august 2011

Opstår der en balance, således at man bliver vægtløs, inden man når til centrum af jorden?

Hej Malte Olsen
Har læst dit indlæg om TYNGDEKRAFT under SPØRG OM FYSIK, hvor du gennemgår den grundlæggende matematik omkring emnet.

Jeg har dig spekuleret over, hvorledes T opfører sig, hvis man bevægede sig mod midten af jorden, MASSEMIDTPUNKTET.

Vil det ikke være sådan, at der et eller andet sted på vejen, vil opstå en balance, således at man bliver vægtløs, inden man når til centrum af jorden?

Eller er man først vægtløs når man befinder sig i centrum? altså at vægten aftager i takt med, at afstanden til centrum formindskes, idet den omgivende masse tager over.

Ved du om det er muligt at afskærme for tyngdekraften? altså findes der materialer, som er i stand til at nedsætte 2 legemers indbyrdes tiltrækningskraft ?

Jeg har hørt om et forsøg, hvor 2 legemer af præcis samme form og vægt, men hvor den ene var u-magnetisk materiale, og den anden var en meget kraftig magnet.

Disse 2 blev sluppet fra stor højde (50 meter eller mere), og at legemet, der var magnetisk faldt langsommere end det legeme der var umagnetisk.

Kan det være rigtigt, at magnetens langsommere fald skyldes elektriske hvirvelstrømme ?

Jeg har forsøgt at lade en magnet dumpe ned gennem et kobberrør, og her er det tydeligt, at magneten falder langsommere end f. eks. En umagnetisk møtrik.

Men her er tilføjet et kobberrør, hvori hvirvelstrømmene omdannes til elektricitet, og den gensidige indvirkning bremser magnetens fald.

På forhånd tak for din besvarelse!

Med venlig hilsen, With kind Regard, VY 73 de OZ6YM
P A A

Man kan relativt let regne ud, at for et kugleformigt legeme som jorden (lad os antage, at massen er homogent fordelt), vil tyngdeaccelerationen, når man bevæger ind imod centrum, hele tiden virke, som tyngdeaccelerationen for den kugle, der er indenfor det sted man måler i.

Altså, hvis man måler i en afstand fra jordcenteret på 2000 km, skal man se bort fra alle de ydre dele af jorden udenfor 2000 km, og kun beregne kraften eller tyngdeaccelerationen for en kugle der er 2000 km i dameter (med den masse den så har). Tyngdeaccelerationen er derfor kun 0 præcis i centrum af jorden.

Tyngdeaccelerationen (beregnet) i og omkring jorden

Det betyder, at massen aftager som rumfanget af kuglen (igen hvis vi antager en homogen jord), og rumfanget af en kugle er 4*π*r3/3, hvor r er radius i kuglen. I virkeligheden er densiteten (massefylden) af overfladelagene mindre end densiteten af kernen, så det går ikke pænt aftagende med r3mrn langsommere i starten og hurtigere nær centrum.

Desuden kan lokale malmlejer, underjordiske bjergformationer mm. måles ved at måle tyngdeaccelerationen hen over jordoverfladen, det er noget man bl.a. gør fra luften, for at søge malmlejer mm.

Galileo Galilei

Jordens magnetfelt svagt

Der findes ingen materialer, som kan afskærme eller ændre tyngdens træk imellem to legemer, det er en fundamental effekt, men naturligvis kan man ændre virkningen med yderligere et tungt legeme, som trækker i en anden retning, men det ændrer ikke det oprindelige træk.

Alle legemer falder lige hurtigt i tyngdefeltet, uafhængigt af materiale, (men naturligvis afhængigt af luftmodstanden). Det konstaterede Galileo Galilei (I, 1564 - 1642) ved forsøg, måske ved det skæve tårn i Pisa. Principielt har jorden et magnetfelt, som en kraftig magnet kan blive påvirket af (jævnfør de velkendte magnetnåle), men det er en effekt, som er langt mindre end forskelle i luftmodstand, og som kræver uhyre præcis elektronisk teknik, og at faldet sker i et vakuumrør, for at eftervise en effekt. Jeg har ikke hørt om det, og i alle tilfælde har det ikke nogen praktisk betydning - jordens magnetfelt er ret svagt.


Asynkronmotoren

Magnetfelt i Synkron- og Asynkronmotorer 

Lader man en kraftig magnet falde igennem et kobberrør, er det noget andet. Der kan så opstå hvirvelstrømme, så faldet bremses af vekselvirkningen imellem hvirvelstrømmene i røret og magneten. Man kan let få en passende magnet på nogle 100 g, til at bruge et par sekunder, for at falde en meter igennem et sådant rør. Det er principielt helt samme effekt, som får en asynkronmotor til at dreje rundt i teknikken.

I motoren er der et magnetfelt, der rejer rundt, og det tager ankeret med, ved at fremkalde strømme i kobbertrådene der er viklet på ankeret. Pludselig har man så en aksel, som drejer 2800 omdrejninger pr. minut.

Synkronmotoren

Med 50 Hz vekselstrøm skulle man vente 3000 omdr./min. (60 sek./min.*50 Hz), men ankeret skal jo dreje langsommere end feltet, for at der kan opstå hvirvelstrømme imellem anker og felt.

Belastes motoren, kan omdrejningstallet blive lavere, og der opstår så stærkere hvirvelstrømme, og motoren trækker kraftigere. Vil man have en motor til at dreje 3000 omdr. pr. min. anvender man i stedet en magnet som anker (rotor), som så følger det roterende felt (en synkronmotor), men de er mindre belastbare og bruges normalt kun til særlige formål.

Med venlig hilsen
Malte Olsen