ニュートンの万有引力の法則は、1687 年にアイザック ニュートン卿によって提唱されました。それは、宇宙の物質の粒子は、質量の積の間の正比例と、距離の 2 乗の間の反比例で変化する力で、他の粒子を引き付けると述べました。彼ら。
ケプラーは、17 世紀に「ケプラーの惑星運動の法則」を定式化するためにそれを使用しました。
F=Gm1.m2/R2
として定式化されます。ここで、F は引力、G は重力定数、m1 と m2 は質量、R は 2 つの物体間の距離を表します。
G の値は一定のまま =6.67 x 10-11 N-m² kg-2.
重力定数 (G):物体の性質やサイズに関係なく一定であり、2 つの物体の間の媒体のテクスチャにも依存しません。 Gの寸法式は[M-1L3T-2]です。
引力とその法則の定式化
りんごがニュートンの頭に落ちて、彼を深く密集した思考の網に押し込んだという話は、私たち全員がよく知っています。その事件とニュートンの継続的な取り組みの結果が、「ニュートンの万有引力の法則」でした。簡単に言えば、引力とは、質量が同じまたは異なる 2 つの物体の間の引力であると言えます。
重力は、自然界に見られる 4 種類の相互作用の 1 つです。物理学における基本的な相互作用は力の相互作用であり、より基本的な相互作用に還元することはできません。数学的に言えば、すべての相互作用は「フィールド」と呼ばれます。
インタラクションのタイプは次のとおりです:
- 重力
- 電磁力
- 強い核力またはハドロン力
- 弱い核力
重力とニュートンの万有引力の法則は、質量がごくわずかな小さな物体にはあまり重要ではありません。それらは主に、惑星などの大きな物体の相互作用の研究に使用されます。
2 つの物体間の重力を計算する際に留意すべき重要な点がいくつかあります。 2 つのオブジェクト (通常は球状または円形) の間の F を計算しようとしている場合は、次の点に注意する必要があります:
- 質量全体が体の中心に集中していると仮定する必要があります。また、質量が均一に分布していると仮定する必要があります。
- ある点での重力場の強さは、その点で小さな質量点が受ける単位質量あたりの力であることを覚えておく必要があります。ポイント質量は、無限小の体積と線形寸法を持つゼロでない質量です。
- 2 つの物体が考慮されるため、フィールドの合成重力強度の計算は、物体を結ぶ直線に沿った点に制限されます。
ケースの例外
ニュートンの万有引力の法則は、大質量の天体と、大小の距離に保たれた天体で問題なく機能します。ただし、物体間の距離が 10-9 m 未満の場合は効率が悪く適用できません。 10-9 m は分子距離のオーダーです。
このような場合、ニュートンの万有引力の法則を適用することはできず、明らかな例外となることを覚えておいてください。
万有引力の法則からの重力式の導出
Fg は、考慮される 2 つのオブジェクト間の引力の重力の大きさであると仮定します。
最初の物体の質量を m1、2 番目の物体の質量を m2 とします。 2 つの物体 m1 と m2 の間の距離を r とします。あるオブジェクトの中心から他のオブジェクトの中心までの距離を測定する必要があることに注意してください。また、オブジェクトは球形であると仮定する必要があります。
その前にこの記事を読みました:
Fg ∞ m1.m2
そして
Fg ∞ 1/r2
したがって、次のように結論付けることができます:
Fg ∞ m1.m2/ r2
これは、Fg が考慮されている 2 つの物体間の重力である最終的な方程式です。 M1 と m2 は 2 つの球体のそれぞれの質量、r2 は 2 つの球体間の距離の 2 乗です。
この導出から、質量の積は、2 つの球体間の引力の大きさと正比例の関係を共有することがわかります。また、2 つの物体間の距離の 2 乗は、2 つの球体間の引力の大きさと反比例することがわかります。
万有引力の法則は、次の重力式によって要約できます。
Fg =(G.m1.m2)/r2、ここで G は定数 (万有引力定数) です。
ニュートンの万有引力の法則の重要性
ニュートンの万有引力の法則は、物理学で最も重要な法則の 1 つであり、さらに多くの法則の定式化の基礎となりました。
- 衛星 (地球の月) の動きは、ニュートンの万有引力の法則によって適切に説明されています。地球だけでなく、衛星が他の惑星の周りを回る理由も説明しました。
- 地球上の g の値などを計算するのに役立ちます。
結論
ニュートンの万有引力の法則は、時間の歴史の中で定式化された最も重要な法則の 1 つであるため、物理学の主題に特別なコーナーがあります。太陽の周りの惑星と惑星の周りの衛星の動きを説明するだけでなく、さまざまな物理的および数学的な問題にも役立ちました。それは、なぜ地球上に存在する物体がそのようにその表面に縛られているのかについて、有効かつ完全な説明を与えました.また、ケプラーの「惑星運動の法則」への道を開き、太陽の周りのさまざまな惑星の回転現象を説明しました。空に投げられたすべての物体が地球に戻ってくる理由を説明しています.
