גראַוויטי פאָרמולע
גראַוויטאַציע איז איינע פון די מערסט פונדאַמענטאַלע און וויכטיקע נאַטירלעכע דערשיינונגען אין פיזיק. דאָס איז די קראַפט וואָס ציט צוויי אָביעקטן פון אַ געוויסער מאַסע צו איינער דעם אַנדערן. דער באַגריף פון גראַוויטאַציע איז ערשט געוואָרן טיף שטודירט דורך סער אייזיק ניוטאָן אין 17טן יאָרהונדערט, און זינט דעמאָלט איז אונדזער פארשטאנד פון גראַוויטאַציע באַדייטנד פֿאָרויסגעגאַנגען, מיט באַדייטנדע ביישטייערונגען פון אַלבערט איינשטיין'ס טעאָריע פון אַלגעמיינער רעלאַטיוויטעט. דער אַרטיקל וועט איבערקוקן דעם באַגריף פון גראַוויטאַציע, ניוטאָן'ס גרונט-פאָרמולע פֿאַר גראַוויטאַציע, און ווי די טעאָריע פון גראַוויטאַציע האָט זיך אַנטוויקלט איבער צייט.
פֿאַרשטיין גראַוויטאַציע
גראַוויטאַציע איז די קראַפט פון אַטראַקציע וואָס פּאַסירט צווישן צוויי אָביעקטן וואָס האָבן מאַסע. די קראַפט איז פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר פֿאַרשידענע נאַטירלעכע דערשיינונגען, ווי צום ביישפּיל דער פאַל פון אָביעקטן צו דער ערד, די באַוועגונג פון פּלאַנעטן אַרום דער זון, און די פאָרמירונג פון גרויס-מאָסשטאַביגע קאָסמישע סטרוקטורן. כאָטש גראַוויטאַציע איז איינע פון די פיר יסודותדיקע כוחות אין דער וועלט, איז זי די שוואַכסטע קאַמפּערד צו דער שטאַרקער קערן-קראַפט, דער שוואַכער קערן-קראַפט, און דער עלעקטראָמאַגנעטישער קראַפט. אָבער, גראַוויטאַציע האט אַן אומענדלעכן דערגרייך, וואָס מאַכט זי זייער באַדייטנדיק אויף אַ קאָסמישן מאַסשטאַב.
ניוטאָנס געזעץ פון גראַוויטאַציע
די מערסט באַקאַנטע פֿאָרמולע פֿאַר גראַוויטאַציע איז ניוטאָן'ס געזעץ פֿון אוניווערסאַלער גראַוויטאַציע, וואָס זאָגט אַז די גראַוויטאַציאָנעלע קראַפֿט צווישן צוויי אָביעקטן איז גלייך פּראָפּאָרציאָנעל צום פּראָדוקט פֿון זייערע מאַסעס און אומגעקערט פּראָפּאָרציאָנעל צום קוואַדראַט פֿון דער דיסטאַנץ צווישן זייערע מאַסע-צענטערן. מאַטעמאַטיש, ווערט די פֿאָרמולע אויסגעדריקט ווי:
[F = G \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2} \]
וואו:
– \(F \) איז די גראַוויטאַציאָנעלע קראַפט צווישן צוויי אָביעקטן (ניוטאָן, N),
– \(G \) איז די אוניווערסאַלע גראַוויטאַציאָנעלע קאָנסטאַנטע (\( 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2 \)),
– \(m_1 \) און \(m_2 \) זענען די מאַסעס פון די צוויי אָביעקטן (קילאָגראַמען, ק״ג),
– \(r \) איז די דיסטאַנץ צווישן די מאַסע צענטערס פון די צוויי אָביעקטן (מעטער, מ).
אוניווערסאַלע גראַוויטאַציאָנעלע קאָנסטאַנט (G)
די אוניווערסאַלע גראַוויטאַציאָנעלע קאָנסטאַנטע, \(G \), איז אַ זייער קליינער פאַקטאָר און שווער צו מעסטן מיט הויכער גענויקייט. אָבער, די ערשטע געלונגענע מעסטונג איז געמאַכט געוואָרן דורך הענרי קאַווענדיש אין 1798. זיין עקספּערימענט, באַקאַנט ווי דער "קאַווערדיש עקספּערימענט", האָט גענוצט אַ טאָרסיאָן שטראַל צו מעסטן די זייער קליינע קראַפט צווישן באַקאַנטע מאַסעס.
אַפּליקאַציע פון ניוטאָן'ס גראַוויטי פאָרמולע
ניוטאָנס געזעץ פון אוניווערסאַלער גראַוויטאַציע האט פילע וויכטיקע אַפּליקאַציעס. איינע פון זיי איז צו רעכענען די וואָג פון אָביעקטן אויף דער ערד'ס ייבערפלאַך. וואָג איז די גראַוויטאַציאָנעלע קראַפט וואָס אַקט אויף אַן אָביעקט'ס מאַסע. די פאָרמולע פֿאַר רעכענען וואָג (W) איז:
\[ W = m ⋅ g \]
וואו:
– \( W \) איז די וואָג פֿון דעם אָביעקט (ניוטאָן, N),
– \(m \) איז די מאַסע פֿון דעם אָביעקט (קילאָגראַם, ק״ג),
– \(g \) איז די פארגיכערונג צוליב גראוויטי אויף דער ערד (ארום \(9.8 \, \text{m/s}^2 \) אויף דער ערד'ס ייבערפלאך).
די געזעץ ווערט אויך גענוצט צו רעכענען די אָרביטן פון פּלאַנעטן, לבנות און קינסטלעכע סאַטעליטן. אין דעם קאָנטעקסט פון אַסטראָנאָמיע, דערמעגלעכט אונדז די פֿאָרמולע צו פֿאַרשטיין ווי פּלאַנעטן אינטעראַקטירן מיט יעדן אַנדערן און מיט זייערע שטערן.
באגרענעצונגען פון ניוטאן'ס געזעץ פון גראַוויטאַציע
כאָטש ניוטאָנס געזעץ פון אוניווערסאַלער גראַוויטאַציע איז זייער נוצלעך און פּינקטלעך אין פילע סיטואַציעס, האט עס באַגרענעצונגען וואָס קומען אַרויף אונטער געוויסע באַדינגונגען. איין אַזאַ באַגרענעצונג איז אויף זייער גרויסע קאָסמישע וואָג אָדער אין גאָר שטאַרקע גראַוויטאַציאָנעלע פעלדער, ווי למשל נאָענט צו שוואַרצע לעכער. אין די פאַלן, גיט אַלבערט איינשטיין'ס טעאָריע פון אַלגעמיינער רעלאַטיוויטעט אַ מער פּינקטלעכע באַשרייַבונג פון גראַוויטאַציע.
איינשטיין'ס אַלגעמיינע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט
אַלבערט איינשטיין האָט פֿאָרגעשטעלט זײַן אַלגעמיינע טעאָריע פֿון רעלאַטיוויטעט אין 1915, וואָס האָט רעוואָלוציאָנירט אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון גראַוויטאַציע. אין דער טעאָריע איז גראַוויטאַציע נישט קיין קראַפֿט וואָס אַרבעט צווישן מאַסן, נאָר אַ רעזולטאַט פֿון דער קרומונג פֿון צײַט-רוים פֿאַראורזאַכט דורך מאַסע און ענערגיע. די גרונט-פֿאָרמולע פֿון אַלגעמיינער רעלאַטיוויטעט איז איינשטיין'ס פֿעלד-גלייכונג:
\[ ר_{\מו\נו} – \frac{1}{2} ר ג_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu} \]
וואו:
– \( R_{\mu\nu} \) איז דער ריטשי טענזאר וואס באשרייבט די קרומונג פון צייט-רוים,
– \(R \) איז אַ ריטשי סקאַלאַר,
– \( g_{\mu\nu} \) איז דער מעטרישער טענזאָר וואָס דעפינירט די געאָמעטריע פון צייט-רוים,
– \( \Lambda \) איז די קאָסמאָלאָגישע קאָנסטאַנטע,
– \(G \) איז די גראַוויטאַציאָנעלע קאָנסטאַנטע,
– \(c \) איז די שנעלקייט פון ליכט אין א וואקוום,
– \( T_{\mu\nu} \) איז דער ענערגיע-מאָמענטום טענזאָר וואָס באַשרײַבט די פֿאַרשפּרייטונג פֿון ענערגיע און מאָמענטום אין צײַט-רוים.
די אַלגעמיינע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט דערמעגלעכט אונדז צו פֿאַרשטיין פֿאַרשידענע דערשיינונגען וואָס ניוטאָנס געזעץ פון גראַוויטאַציע קען נישט דערקלערן, ווי למשל גראַוויטאַציאָנעלע לענסינג, די פּרעצעסיע פון מערקורס אָרביט, און די יקספּאַנשאַן פון דער אוניווערס. זי פֿאָרויסזאָגט אויך די עקזיסטענץ פון גראַוויטאַציאָנעלע כוואַליעס, וועלכע זענען ערשט גלייך דעטעקטירט געוואָרן דורך דעם לאַזער אינטערפֿעראָמעטער גראַוויטיישאַנאַל-כוואַליע אָבסערוואַטאָריע (LIGO) אין 2015.
לעצטע ענטדעקונגען און אַנטוויקלונגען
די ענטדעקונג פון גראַוויטאַציאָנעלע כוואַליעס איז איינע פון די גרעסטע דערגרייכונגען אין מאָדערנער פיזיק, און גיט דירעקטע באַווייזן פֿאַר איינע פון די שליסל פאָרויסזאָגונגען פון דער אַלגעמיינער טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט. די דעטעקציע עפֿנט אַ נייע פֿענצטער אין דער אוניווערס און די שטודיע פון עקסטרעמע קאָסמישע געשעענישן, ווי קאָליזיעס צווישן שוואַרצע לעכער און נעיטראָן שטערן.
דערצו, פאָרשונג וועגן טונקעלע מאַטעריע און טונקעלע ענערגיע ווייזט אז גראַוויטאַציע קען האבן אַספּעקטן וואָס זענען נאָך נישט גאָר פארשטאנען. טונקעלע מאַטעריע און טונקעלע ענערגיע ויסקומען צו דאָמינירן דעם אוניווערס, אָבער זיי שטראַלן נישט אויס אדער אַבזאָרבירן נישט ליכט, וואָס מאַכט זיי שווער צו דעטעקטירן גלייך. אָבער, די גראַוויטאַציאָנעלע ווירקונגען פון טונקעלע מאַטעריע קענען באמערקט ווערן דורך גראַוויטאַציאָנעלע לענסינג און די באַוועגונג פון גאַלאַקסיעס.
קעסימפּולאַן
דער געזעץ פון גראַוויטאַציע איז איינער פון די מערסט פונדאַמענטאַלע און וויכטיקע קאָנצעפּטן אין פיזיק, וואָס טראַנספאָרמירט דעם וועג ווי מיר פֿאַרשטיין דעם אוניווערס. פֿון ניוטאָנס געזעץ פֿון אוניווערסאַלער גראַוויטאַציע ביז איינשטייןס טעאָריע פֿון אַלגעמיינער רעלאַטיוויטעט, האָט זיך אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון גראַוויטאַציע באַדייטנד אַנטוויקלט. לעצטע פֿאָרשונג און ענטדעקונגען פאָרזעצן צו אַרויסרופן און פֿאַרטיפֿן אונדזער פֿאַרשטאַנד, און באַפֿלאַסטערן דעם וועג פֿאַר צוקונפֿטיקע ענטדעקונגען. גראַוויטאַציע בלייבט אַ זייער אַקטיוו און אויפֿרעגנדיק פֿעלד פֿון פֿאָרשונג, מיט פֿילע סודות נאָך צו ווערן געלייזט.
