Заводное видение Вселенной Ньютоном и его связь с силой гравитации

Как показывает история науки, часовое зрение соотносит Вселенную с механическими часами. Он продолжает тикать, а его шестерни управляются законами физики, что делает каждое поведение устройства предсказуемым. Исаак Ньютон также следовал этой идее после того, как разработал свои законы движения. Каковы были его выводы?

Разница между массой и весом

Признание фундаментальной разницы между весом и массой очень важно, потому что эти термины часто взаимозаменяемы. Вес — это гравитационная сила, и она варьируется от места к месту на поверхности Земли. На Земле все иначе, чем на Луне.

Однако масса — это количество вещества или количество атомов, и она не меняется от одного места к другому. Масса объекта постоянна, хотя вес может варьироваться в зависимости от того, где находится объект.

Как рассчитать вес на Земле

Есть два способа рассчитать вес, например, человека на Земле. Во-первых, используя второй закон движения, сила равна массе, умноженной на ускорение. Согласно этому уравнению, 60-килограммовый человек на Земле равен 588 ньютонам.

Другой способ состоит в том, чтобы сделать точно такой же расчет, подставив в выражение для гравитации силу, равную заглавной букве G, массе Земли, умноженной на массу объекта, деленную на r2. Это уравнение также дает тот же ответ: 588 ньютонов для 60-килограммового человека.

Это расшифровка из серии видео Радость науки. Смотрите прямо сейчас на Wondrium.

Гравитационная постоянная и вес на Луне

Объекты на Луне весят меньше, потому что Луна менее массивный объект, чем Земля.Чтобы определить, каков вес 60-килограммового объекта на поверхности Луны, необходимы некоторые вариации, такие как радиус и масса Луны.

После подстановки чисел в то же уравнение для гравитации — сила равна массе Луны, умноженной на массу человека, деленную на радиус Луны в квадрате — ответ будет 95 ньютонов. Конечно, 95 ньютонов — это только одна шестая часть веса объекта на поверхности Земли.

Вот почему люди могут скакать и прыгать очень высоко на Луне, и все выглядит так, как будто это происходит в замедленной съемке, потому что сила гравитации намного меньше. А поскольку ускорение на Луне составляет одну шестую от ускорения на Земле, люди прыгают и падают очень медленно.

Мяч для гольфа можно было бы ударить намного дальше на Луне, в основном из-за разницы в гравитационном ускорении на поверхности Луны, а также из-за отсутствия атмосферы, поэтому мяч для гольфа не оказывает сопротивления ветру.

Заводной взгляд Ньютона на Вселенную

Универсальные законы движения и гравитации Ньютона раскрывают глубокий и всеобъемлющий порядок в мире природы. Один набор законов действует везде во Вселенной (на поверхности Земли, Луны, планет, звезд и т. д.). Они обеспечивают основу, с помощью которой многие другие явления могут быть более понятными, а также обеспечивают единство понимания мира природы.

В поверхности Земли нет ничего особенного с точки зрения законов движения и действующих сил. Возможно, величайшее наследие Ньютона — это взгляд на Вселенную как на место глубокого математического порядка, вселенную с часовым механизмом. Механизмы могут быть выведены путем наблюдения и анализа мира природы.

Причина и следствие или закон и порядок?

Оптимистический взгляд на то, что люди могут вывести порядок естественного мира, оказал значительное влияние на другие человеческие усилия.Во времена Просвещения, то есть примерно через столетие после Ньютона, ученые отстаивали этот рационалистический подход ко всем видам человеческой деятельности, таким как экономика, образование, политические системы и право.

Считалось, что должны существовать универсальные законы, определяющие все виды деятельности, которую предпринимают люди. В самом деле, первое твердое утверждение Ньютона об этой причинно-следственной связи в мире природы, по-видимому, пронизывает сегодняшнюю правовую систему. Если происходит что-то плохое, должна быть конкретная причина.

Но на самом деле причина и следствие стали частью представлений людей о Вселенной. Составители Конституции Соединенных Штатов и Билля о правах твердо верили, что существует рациональная система правления, которую можно создать, и что в политической системе также существуют законы и порядок. Таким образом, Билль о правах и Конституция отражают этот оптимистический взгляд на порядок — попытку людей найти этот порядок и фактически управлять своей жизнью в соответствии с этими законами.

Законы Ньютона и богословские дебаты

Законы Ньютона даже способствовали теологическим дебатам. Некоторые последователи Ньютона, в частности французский математик Пьер Симон Лаплас, живший с 1749 по 1827 год, предположили, что, поскольку законы движения точны и предсказывают движение каждой возможной частицы под действием любого вида силы и взаимодействия, следовательно, будущее каждая частица во вселенной была предопределена, и это привело к очень интересным теологическим рассуждениям.

Предположение о том, что, поскольку все во вселенной предопределено, свободы воли не существует, и люди на самом деле разыгрывают свою жизнь. Соответственно, каждое событие в жизни людей было предопределено именно тем, как частицы приводились в движение миллиарды лет назад, прежде чем кто-либо когда-либо слышал об Исааке Ньютоне и его законах движения. Но возможно ли это?

Общие вопросы о ньютоновском видении Вселенной «Заводной механизм»

В: Каковы теологические дебаты в соответствии с видением часового механизма?

Поскольку часовое зрение было выведено с помощью законов гравитации, споры предполагают, что каждое событие в мире предопределено и что все частицы были приведены в движение миллиарды лет назад, прежде чем гравитация была открыта.

Вопрос: В чем разница между массой и весом?

Масса — это константа, которая не меняется в зависимости от того, где она находится. Однако вес варьируется от одного места к другому. Эти переменные помогают в понимании таких понятий, как сила тяжести и ее уравнение.

В: Почему ускорение на Земле отличается от ускорения на Луне?

Согласно силе гравитации и закону Ньютона, чем больше масса, тем больше сила. Поскольку Луна менее массивна, чем Земля, ее ускорение составляет всего одну шестую от земного.

Продолжай читать
Научная грамотность и ее значение
Представители племен американских индейцев, возможно, нашли «Атлантиду Великих озер»
Итальянский вулкан извергается, извергая пепел в небо над Маленьким островом

• Профессор Роберт Хазен

Статьи по Теме

Построение периодической таблицы

9 января 2017 г.

Периодическая таблица — это игровая площадка химика, икона науки, которую можно найти на стенах классных комнат по всему миру. Это один из самых мощных концептуальных инструментов во всей науке, но он возник не сразу. […]

Природа науки и ее различных дисциплин

25 января 2021 г.

Наука отличается от других способов познания. Внутри науки существуют различные иерархические подразделения, но все эти дисциплины интегрированы по своей природе. […]

Научная грамотность и ее значение

26 января 2021 г.

Каждый день в газетах появляются статьи о фармацевтике, потребностях в энергии и окружающей среде. Статьи, которые на первый взгляд могут показаться политическими, на самом деле связаны с наукой и окружающей средой.В результате возникает потребность в том, чтобы граждане были научно грамотными, чтобы участвовать в решении гражданских вопросов общества и принимать взвешенные решения для улучшения качества своей жизни. […]