1.
Gravitáció=tömegmozgás
- egy távoli kölcsönhatás,amely bármilyen két,tömeggel
bíró test között jön létre
- a testek tömegközéppontjainak egymás felé gyorsulását okozza
- gravitációs erő az az erő,amelyet az egyik test a másikra a gravitáció
jelenségének megfelelően kifejt.
- egy testre ható gravitációs erő,az egyik összetevője a test súlyának.
Gravitáció/Nehézkedés
Mi a különbség?
A gravitáció szót
tévesen használják a
nehézkedés fogalmának is a kifejezésére,
a
nehézségi erő szinonimájaként,pedig a
gravitációs erőt.Ezek NEM azonosak!
A gravitáció két tömeg közötti állandó vonzás,
a nehézkedés viszont,gravitáció nélkül,gyorsulással is létrehozható,változtatható
Pl.:a pilóták kiképzésére szolgáló centrifugában
A súly és a súlytalanság a nehézkedés következményei.
2.
Newton
• A leeső test mozgásának okát elsőként Sir Isaac Newton azonosította egy erővel, amely a testre hat, és amelyet „univerzális gravitációs kölcsönhatás”-ként írt le.
• A később többek által kiegészített elmélet szerint két, tömeggel rendelkező test egymásra vonzerőt fejt ki, ez az erő a két test tömegközéppontját összekötő egyenesen helyezkedik el, és mindkét test tömegével arányos, ugyanakkor a testeket egymástól távolítva csökken. A gravitációs erő egyetlen feltétele és oka a testek tömege. Minden test, anyagi összetételétől, halmazállapotától, hőmérsékletétől függetlenül folyamatosan kifejti a tömegéből eredő vonzerőt. Az erő bármilyen távolságból hat, bár a távolsággal gyengül, és a gravitációs erő el nem téríthető és nem árnyékolható.
• A gravitációs erő két tömeggel rendelkező test között sosem nulla, és értéke nullánál kisebb sem lehet. Negatív gravitáció, vagyis két test közötti gravitációs taszítóerő, ún. antigravitáció a jelen ismereteink szerint nem létezik.
• Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ha két testet megfigyelünk, akkor nem csak az egyik vonzza a másikat, hanem ugyanakkora, de ellentétes irányú erővel a másik is az egyiket, ez Newton harmadik törvényéből, a hatás–ellenhatás törvényéből következik.
• Tehát ha a két test szabadon mozoghat, akkor nem csak az egyik test kezd gyorsulni a másik irányába, hanem mindkét test elindul egymás irányába, egymás felé gravitálnak.
• Newton második törvénye szerint ez a gyorsulás az adott test tömegével fordítottan arányos, de sosem nulla.
• Azaz ha elejtünk egy téglát, akkor a tégla a nehézségi gyorsulással megindul a Föld tömegközéppontja felé, de valójában a Föld is elindul a tégla felé, csak a tömegük különbözősége miatt megmérhetetlenül kis mértékben.
• A gravitáció newtoni elméletének megoldatlan hiányosságai vannak. Elsősorban kérdés maradt, hogy a tömegvonzást miféle közeg közvetíti. Tehát ahogy az elektromos és mágneses vonzást részletesen leírt tulajdonságú erőterek továbbítják, nem tudjuk, milyen erőtér, milyen részecskék adják át a tömegvonzást a másik testnek. Az ehhez feltételezett elemi részecskét, a gravitont máig nem sikerült kísérletileg kimutatni, noha folynak ez irányban kutatások. A kísérleteket külön nehezíti, hogy mivel a gravitáció leárnyékolhatatlan, a Földön és egyáltalán égitestek közelében nagyon nehéz ezek zavaró hatásától független méréseket végezni.
3.Einstein
• Albert Einstein az 1916-ban megjelentetett második, általános relativitáselméletében a tömegvonzás jelenségére más elméleti leírást adott. Az elmélet szerint tömegvonzási erő nem létezik, így az azt közvetítő részecskét sem kell keresnünk. Ehelyett azt kell elképzelnünk, hogy egy test a tömegétől függő mértékben meghajlítja, elgörbíti maga körül a három dimenziós teret. A tér eme torzulása rajzon, maketten két dimenzióban úgy ábrázolható, hogy egy feszes gumilepedőre vagy gumihálóra rátesznek egy súlyos golyót. A golyó felé haladva az egyre meredekebbé váló felület érzékelteti a tér görbületének, és az ezzel ábrázolt gravitációnak az erősödését. Ha erre a felületre egy másik, kisebb golyót helyezünk, az a lejtős felület miatt a nagy golyó felé indul el, mintha az vonzaná magához.
Egy test (a fekete gömb) körül a tér úgy görbül, hogy az a test felé „lejtsen”.
A modell matematikai eszközökkel is vizsgálható. Így kiderül, hogy nincs ellentmondásban a newtoni elmélettel, hanem csak egy másik magyarázatot kínál a megfigyelt tömegvonzási jelenségekre.
A gödör-modell igazodik a
Kepler-törvényekhez is, vagyis ha egy kisebb sebességű bolygót is elindítunk ebben a gödörben kisebb sugarú körpályán, akkor ez a bolygó gyorsabban fog keringeni, ahogy az a naprendszer esetében is ismert.
• A modell értelmez egy másik, azóta megfigyelt, sőt, ma már a csillagászok által a távoli világegyetem vizsgálatára gravitációs lencse formájában ki is használt jelenséget is. Tudjuk, hogy a fény mindig egyenes vonalban halad, a lehetséges legnagyobb sebességgel. Newton első törvénye szerint egy magára hagyott test egyenes vonalban, egyenletes sebességgel halad. Einstein az elméletéből azt a jóslatot vezette le, hogy nagy tömegű csillagok, galaxisok mellett elhaladva a fény az egyenes útvonalról letér, a pályája a nagy tömeg közelében valamennyire elhajlik.
• Annak ellenére hatni látszik rá a gravitációs erő, hogy a fénynek tulajdonképpen nincs is tömege.
• Newton elméletével ez így nem is lenne megmagyarázható, Einstein viszont ezt mondja: a fény részecskéi (a fotonok) nem egy erő hatására térülnek el egy nagy tömegű test gravitációjának hatására, hanem maga az egyenes vonal hajlik el a térrel együtt. Azaz a fény továbbra is egyenes vonalban mozog, csak ez az egyenes hajlik meg egy független külső megfigyelő számára. A test gravitációjának hatása alatt álló megfigyelő a fény útját továbbra is egyenesnek látja, mert az ő által érzékelt térben az a pálya valóban egybeesik az ő terének egy egyenes vonalával.
• A hipotetikusan előrejelzett jelenséget 1919-ben egy napfogyatkozás során angol csillagászok valóban megfigyelték, az előrejelzettel azonos mértékben, és így az elméletnek ezt a szakaszát kísérletileg igazolták is.
• A relativitáselméletben bemutatott gravitációmodell alapján gondolkodva tehát kijelenthetjük, hogy gravitációs erő valójában nincs is, csak a gravitáció jelensége létezik, „gravitációs hatásról” beszélhetünk, amelyet nem erőkkel, hanem a tér torzulásaival indokolhatunk.
• A gravitációs hatás terjedési sebessége ebben a modellben is feltehető kérdés. Ha egy gondolatkísérletben egy tömeg hirtelen felbukkan a térben és azt meghajlítja maga körül, akkor ez a tértorzulás azonnal vagy valamilyen késéssel éri-e el a távol levő másik testet? Az azonnali terjedés végtelen sebességet feltételez, akkor pedig létezne a fénynél nagyobb sebességgel terjedő fizikai hatás, amit viszont a relativitáselmélet kizár. A véges terjedési sebesség következtében pedig egy, a térben haladó tömeg által okozott térgörbület hasonló módon terjedne a test körül, mint ahogy egy előre haladó csónak kelti ék alakú orrhullámját a víz felszínén. Ezt az elvi megfontolást kiteljesítve előrejelezhető, hogy az aszimmetrikus gyorsuló (változó sebességű vagy irányú) mozgást végző testek hullámszerű zavart keltenek a térben. Ezek a hatások csak igazán nagy tömegek hatókörében lehetnek megfigyelhetőek, például összeomló vagy egymásba rohanó csillagok által létrehozva. Az így leírt, már Einstein által is tárgyalt gravitációs hullámnak tehát feltételezik a létezését, de a rendelkezésünkre álló eszközökkel, kísérleti úton eddig azt kimutatni nem sikerült. A következő években elinduló űrszonda-program esélyes lehet a forradalmi megfigyelés elvégzésére.
• Nikola Tesla kétségbe vonta Albert Einstein relativitáselméletét, bejelentve, hogy ő a gravitáció dinamikus elméletén dolgozik (amelyet még 1892 és 1894 között kezdett el). Úgy érvelt, hogy egy „erőtér” feltételezése sokkal jobb koncepció lenne és az elektromágneses energia közegére fókuszált, amely kitölti a matematikailag definiált teret és ezáltal az egész általunk belátható világűrt.
• A Világegyetemet kitöltő sötét anyag és az Univerzumot mozgató sötét energia kutatásakor fölmerült, hogy gravitációs centrum nem csak tömeggel bíró test lehet, azaz "minden tömeggel bíró test gravitációs erőt fejt ki, de nem minden gravitáció származik tömeggel bíró testtől". A sötét anyag és energia korunk természettudományának egyik legnagyobb rejtélye, a kérdés eldöntése még évtizedeket vehet igénybe.
