Fọ́múlá Wíwúwo
Ìwalẹ̀ jẹ́ ọ̀kan lára àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ àdánidá pàtàkì jùlọ nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ fisiksi. Ó jẹ́ agbára tí ó ń fa àwọn ohun méjì tí wọ́n ní ìwọ̀n kan sí ara wọn. Sir Isaac Newton kọ́kọ́ kẹ́kọ̀ọ́ nípa agbára walẹ̀ ni ní ọ̀rúndún kẹtàdínlógún, láti ìgbà náà, òye wa nípa agbára walẹ̀ ti pọ̀ sí i ní pàtàkì, pẹ̀lú àwọn àfikún pàtàkì láti inú ẹ̀kọ́ Albert Einstein nípa ìbáṣepọ̀ gbogbogbò. Àpilẹ̀kọ yìí yóò ṣe àtúnyẹ̀wò èrò agbára walẹ̀, ìlànà pàtàkì ti Newton fún agbára walẹ̀, àti bí ẹ̀kọ́ agbára walẹ̀ ti ṣe yípadà ní àkókò kan.
Lílóye Ìwúwo
Agbara ìfàmọ́ra ni agbara ifamọra ti o waye laarin awọn ohun meji ti o ni iwọn. Agbara yii ni o ni ipa lori awọn iṣẹlẹ adayeba oriṣiriṣi, gẹgẹbi awọn nkan ti o ṣubu si ilẹ, gbigbe awọn aye ni ayika oorun, ati dida awọn eto agbaye nla. Biotilẹjẹpe agbara ìfàmọ́ra jẹ ọkan ninu awọn agbara ipilẹ mẹrin ni agbaye, o jẹ alailagbara julọ ni akawe si agbara iparun ti o lagbara, agbara iparun ti ko lagbara, ati agbara itanna. Sibẹsibẹ, agbara ìfàmọ́ra ni opin ailopin, eyiti o jẹ ki o ṣe pataki pupọ lori iwọn agbaye.
Òfin Ìwúwo Newton
Fọ́múlá tí a mọ̀ jùlọ fún òòfà ni Òfin Ìfàmọ́ra Àgbáyé ti Newton, èyí tí ó sọ pé agbára òòfà láàárín àwọn ohun méjì jẹ́ ìwọ̀n tààrà sí àbájáde ìwọ̀n wọn àti pé ó jẹ́ ìwọ̀n mẹ́rẹ̀ẹ̀rin ti ìjìnnà láàrín àwọn àárín gbùngbùn ìwọ̀n wọn. Ní ti ìṣirò, a ṣe àfihàn fọ́múlá yìí gẹ́gẹ́ bí:
\[ F = G \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2} \]
Mo ṣe é:
– \( F \) ni agbara walẹ laarin awọn ohun meji (Newton, N),
– \( G \) ni iduroṣinṣin walẹ gbogbo agbaye (\( 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2 \)),
– \( m_1 \) àti \( m_2 \) ni ìwọ̀n àwọn ohun méjì náà (kilograms, kg),
– \( r \) ni ijinna laarin awọn aarin ibi-iwọn ti awọn ohun meji (mita, m).
Ìdúró Àgbáyé fún Ìwàláàyè (G)
Ìdúró òòfà gbogbogbòò, \(G \), jẹ́ ohun kékeré gan-an, ó sì ṣòro láti wọ̀n pẹ̀lú ìṣedéédé gíga. Síbẹ̀síbẹ̀, Henry Cavendish ṣe ìwọ̀n àṣeyọrí àkọ́kọ́ ní ọdún 1798. Ìdánwò rẹ̀, tí a mọ̀ sí “ìdánwò Cavendish,” lo ìtànṣán torsion láti wọn agbára kékeré láàárín àwọn ibi tí a mọ̀.
Lílo Fọ́múlá Ìwúwo Newton
Òfin ìfàmọ́ra gbogbogbòò ti Newton ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun pàtàkì. Ọ̀kan lára wọn ni ṣíṣírò ìwọ̀n àwọn ohun tí ó wà lórí ilẹ̀ ayé. Ìwúwo ni agbára ìfàmọ́ra tí ó ń ṣiṣẹ́ lórí ìwọ̀n ohun kan. Fọ́múlá fún ṣíṣírò ìwọ̀n (W) ni:
\[ W = m \cdot g \]
Mo ṣe é:
– \( W \) ni iwuwo ohun naa (Newton, N),
– \( m \) ni ìwọ̀n ohun náà (kilogram, kg),
– \( g \) ni isare ti o jẹyọ nitori agbara walẹ lori Aye (nipa \( 9.8 \, \text{m/s}^2 \) lori oju Aye).
A tun lo ofin yii lati ṣe iṣiro iyipo awọn aye ti awọn aye, oṣupa, ati awọn satẹlaiti atọwọda. Ni ipo ti aye ti aye, agbekalẹ yii gba wa laaye lati ni oye bi awọn aye ṣe n ba ara wọn ati awọn irawọ wọn ṣe.
Àwọn Ààlà ti Òfin Ìfàmọ́ra Newton
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé Òfin Ìfàmọ́ra Àgbáyé ti Newton wúlò gan-an àti pé ó péye ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ipò, ó ní àwọn ààlà tí ó máa ń wáyé lábẹ́ àwọn ipò kan. Ọ̀kan lára irú ààlà bẹ́ẹ̀ ni lórí àwọn ìwọ̀n àgbáyé ńlá tàbí ní àwọn pápá ìfàmọ́ra tí ó lágbára gidigidi, bíi nítòsí àwọn ihò dúdú. Nínú àwọn ọ̀ràn wọ̀nyí, ẹ̀kọ́ Albert Einstein nípa ìbáṣepọ̀ gbogbogbò fúnni ní àpèjúwe tí ó péye jù nípa agbára ìfàmọ́ra.
Ìlànà Àpapọ̀ ti Einstein nípa Ìbátan
Albert Einstein dábàá ìlànà gbogbogbò rẹ̀ nípa ìbáramu ní ọdún 1915, èyí tí ó yí òye wa nípa agbára padà. Nínú ẹ̀kọ́ yìí, agbára kìí ṣe agbára tí ń ṣiṣẹ́ láàárín àwọn ènìyàn, ṣùgbọ́n ó jẹ́ àbájáde ìyípo àkókò-ayé tí agbára àti agbára fà. Fọ́múlá pàtàkì ti ìbáramu gbogbogbò ni ìbáramu pápá Einstein:
\[ R_{\mu\nu} – \frac{1}{2} R g_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu} \]
Mo ṣe é:
– \( R_{\mu\nu} \) ni tensor Ricci ti o ṣe apejuwe ìyípo ti akoko-aaye,
– \( R \) jẹ́ ìwọ̀n Ricci,
– \( g_{\mu\nu} \) ni tensor metric ti o ṣalaye jiometirika ti akoko aaye,
– \( \Lambda \) ni ìdúróṣinṣin àgbáyé,
– \( G \) ni iduroṣinṣin agbara,
– \( c \) ni iyara ina ninu afẹfẹ,
– \( T_{\mu\nu} \) ni tensor agbara-momentum ti o ṣe apejuwe pinpin agbara ati momentum ni aaye-akoko.
Ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ gbogbogbòò nípa ìbáramu jẹ́ kí a lóye onírúurú ìṣẹ̀lẹ̀ tí òfin agbára ìwalẹ̀ Newton kò lè ṣàlàyé, bí ìrísí agbára ìwalẹ̀, ìtẹ̀síwájú ìyípo Mercury, àti ìfẹ̀sí àgbáyé. Ó tún sọ àsọtẹ́lẹ̀ wíwà àwọn ìgbì omi agbára ìwalẹ̀, èyí tí Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) kọ́kọ́ ṣàwárí ní tààràtà ní ọdún 2015.
Àwọn Àwárí àti Ìdàgbàsókè Tuntun
Àwárí àwọn ìgbì omi òòfà jẹ́ ọ̀kan lára àwọn àṣeyọrí tó ga jùlọ nínú ìmọ̀ fisiksi òde òní, èyí tó fúnni ní ẹ̀rí tààrà fún ọ̀kan lára àwọn àsọtẹ́lẹ̀ pàtàkì ti ìmọ̀ gbogbogbòò nípa ìbáṣepọ̀. Ìwádìí yìí ṣí fèrèsé tuntun sínú àgbáyé àti ìkẹ́kọ̀ọ́ àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ àgbáyé tó le koko, bíi ìkọlù láàárín àwọn ihò dúdú àti àwọn ìràwọ̀ neutron.
Síwájú sí i, ìwádìí lórí ohun tó ṣókùnkùn àti agbára dúdú fihàn pé agbára òòrùn lè ní àwọn apá tí a kò tíì lóye dáadáa. Ó dà bíi pé ohun tó ṣókùnkùn àti agbára dúdú ló ń jọba lórí àgbáyé, ṣùgbọ́n wọn kì í tú ìmọ́lẹ̀ jáde tàbí kí wọ́n fà á, èyí sì mú kí ó ṣòro láti rí wọn tààrà. Síbẹ̀síbẹ̀, a lè rí ipa òòrùn ti ohun tó ṣókùnkùn nípasẹ̀ wíwo òòrùn àti ìṣípo àwọn galaxy.
Ipari
Òfin agbára ìwalẹ̀ jẹ́ ọ̀kan lára àwọn èrò pàtàkì jùlọ nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ fisiksi, ó ń yí ọ̀nà tí a gbà lóye àgbáyé padà. Láti òfin agbára ìwalẹ̀ gbogbogbòò ti Newton sí ẹ̀kọ́ Einstein nípa ìbáṣepọ̀ gbogbogbòò, òye wa nípa agbára ìwalẹ̀ ti yí padà ní pàtàkì. Àwọn ìwádìí àti àwọn àwárí tuntun ń bá a lọ láti kojú àti láti mú òye wa jinlẹ̀ sí i, èyí tí ó ń ṣí ọ̀nà sílẹ̀ fún àwọn àwárí ọjọ́ iwájú. Ẹ̀mí ìwalẹ̀ ṣì jẹ́ pápá ìwádìí tí ó ń ṣiṣẹ́ gidigidi tí ó sì ń gbádùn mọ́ni, pẹ̀lú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àṣírí tí a kò tíì yanjú.
