A to ciekawe
Czarna dziura ma tak silne pole
grawitacyjne, że nic nie może się
z niej wydostać  nawet światło
zięki sile grawitacji chodzimy, mo- aby przekonać się, jak jest ona po- tak potężnych pól grawitacyjnych,
Dżemy zagrać w piłkę nożną lub wszechna. że pochłaniają wszystko, cokolwiek
w siatkówkę, a samochody  trzyma- To właśnie siły grawitacyjne między znajdzie się w ich pobliżu. Nawet
ją się nawierzchni. Działanie tej siły Ziemią a Księżycem i Słońcem odpo- samo światło znika w nich bez śladu,
łatwo zauważyć, jeśli tylko dokładnie wiadają np. za powstawanie pływów uwięzione na zawsze. Nie można
rozejrzymy się dookoła. I nawet nie w oceanach. Jedne z najbardziej ta- ich zobaczyć, bo kierując wzrok w tę
trzeba zostać uderzonym przez spa- jemniczych astronomicznych obiek- stronę, zobaczymy jedynie bezdenną
dającą z drzewa szyszkę lub jabłko, tów  czarne dziury  są z
ródłem pustkę.
Więcej doświadczeń
W internecie
1. Od czego zależy opór powietrza? 2. Jak sprawdzić, że przedmioty spada-
Wez
kilka kartek formatu A4 i dwa ka- ją na ziemię ruchem jednostajnie przy- Co spadnie pierwsze?
wałki taśmy klejącej o tej samej długości. spieszonym? Wez
dwa sznurki o długo- Sprawdz
, czy rozumiesz,
Jedną kartkę złóż 6 razy i oklej taśmą, ści około 2 m każdy oraz 8 kulek (mogą jak działa grawitacja
drugą zgnieć, pamiętając o włożeniu to być np. koraliki, ale muszą być dość www.physicsclassroom.com/mmedia/ Dlaczego ptasie piórko opada znacznie wolniej niż
do środka taśmy klejącej (po to, aby dużych rozmiarów. Na jednym sznurku newtlaws/efff.html
kamień? Wiele osób odpowie, że jest po prostu
masy były takie same). Wejdz
na krzesło zamocuj 4 kulki w odległościach 10 cm,
lżejsze. Błąd! Szybkość spadania nie zależy od masy!
i zrzuć jednocześnie obie kartki. Możesz 40 cm, 90 cm i 160 cm. Na drugim Więcej o czarnych dziurach
poprosić kogoś o pomoc w obserwa- umieść kulki w równych odległościach http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/
Dowiódł tego Galileusz, zrzucając różnej wielkości
cjach. Która kartka spadnie pierwsza? 40 cm, 80 cm, 120 cm, 160 cm. Zrzuć science/know_l2/black_holes.html
kamienie z Krzywej Wieży w Pizie  wszystkie lądo-
Potrafisz to wyjaśnić? Możesz ekspery- pierwszy sznurek i uważnie wsłuchuj
mentować dalej, zrzucając kartki papie- się w rytm, jaki wybiją kulki, uderzając Jak pozbyć się grawitacji,
wały na ziemi po takim samym czasie. Cały sekret
ru tego samego kształtu, ale o różnej o podłogę. Powinieneś usłyszeć 4 ude- nie latając w kosmos
tkwi w oporze powietrza. A co będzie, gdy usunie-
wadze. Uwaga! Różnice, jakie możesz rzenia następujące po sobie w równych http://zerog.jsc.nasa.gov/
zaobserwować, są niewielkie i ich wy- odstępach czasu. Gdy puścisz drugi
my całe powietrze?
chwycenie wymaga od przeprowadza- sznurek, powinieneś usłyszeć kolejne Czy istnieje antygrawitacja?
jącego eksperymenty dużej precyzji, uderzenia w rytmie przyspieszonym. http://pl.wikipedia.org/wiki/
niekiedy należy też zwiększyć wysokość, Czy potrafisz wytłumaczyć to, co sły-
CENTRUM NAUKI
z jakiej zrzucamy badane obiekty. szysz?
KOPERNIK
www.kopernik.org.pl
CENTRUM NAUKI
KOPERNIK
Eksperymentuj!
Eksperymentuj!
Eksperymentuj!
Fot. East News, NASA
Trochę teorii O historii
jest stała, lecz rośnie proporcjonalnie 1686 roku Isaac Newton przed-
do kwadratu prędkości spadającego Wstawił teorię grawitacji w dziele
ciała. Dodatkowo, siła oporu będzie zatytułowanym  Philosophie Naturalis
większa dla piórka, które spadając, Principia Mathematica . Oparł się na za-
zagarnia sobą większą ilość powie- proponowanych przez siebie zasadach
trza niż moneta spadająca w pozycji dynamiki oraz prawach Keplera i uznał,
pionowej. że za spadanie jabłka z drzewa oraz
Piórko, które ma mniejszą masę niż ruch planet po orbitach odpowiada to
moneta i na które działa dużo słabsza samo prawo powszechnego ciążenia.
siła grawitacji w porównaniu z siłą Wyobraz
my sobie górę, której wierz-
ciążenia monety, dość szybko osiąga chołek wystaje ponad ziemską atmo-
taki stan, w którym siły oporu i gra- sferę. Na szczycie stoi armata, której
Walka oporu powietrza z grawitacją. W przypadku piórka rosnąca (wraz z prędko- witacji równoważą się. W rezultacie lufa skierowana jest równolegle do
ścią ruchu) siła oporu równoważy grawitację już w drugiej sekundzie ruchu. już po pierwszych kilku sekundach powierzchni ziemi. Z armaty wystrze-
W przypadku gładkiej i masywnej monety grawitacja zawsze będzie górą ruchu piórko przestaje przyspieszać lony zostaje pocisk. Gdyby nie było
i opada ruchem jednostajnym. Osiąga grawitacji, pocisk poruszałby się po
prędkość graniczną, czyli dokładnie prostej będącej przedłużeniem lufy.
iła grawitacji, z jaką Ziemia przycia- jednak obserwujemy ciała spadające taką, dla której siły grawitacji i oporu Jednak w obecności grawitacji tor kuli
Sga ciała, jest tym większa, im więk- w powietrzu, które stawia poruszają- równoważą się. jest zakrzywiony i pocisk spadnie na
sza jest ich masa. Pomimo to zarówno cym się przedmiotom olbrzymi opór. A jak porusza się moneta? Siła oporu ziemię (tor A). Wyobraz
my sobie, że
lekkie piórko, jak i ciężka moneta spa- O wiele większy, niż jesteśmy skłonni powietrza wobec monety wprawdzie oddano drugi strzał, ale pocisk wy-
dają w próżni z tą samą prędkością. przypuszczać. rośnie podczas jej spadania, jednak nie leciał z armaty z większą prędkością Rysunek oparty na oryginalnym szkicu Newtona z 1686 roku, za pomocą którego
Dlaczego tak się dzieje? Na masywniej- Spadając, przedmioty napotykają zdąży wzrosnąć wystarczająco, żeby początkową. Co wtedy? Kula poleci tłumaczył on, że ta sama siła, która odpowiada za spadanie przedmiotów
sze ciało działa wprawdzie większa siła, na swej drodze mnóstwo cząsteczek zrównoważyć większą siłę grawitacji, dalej niż poprzednio, ale i ona spadnie na ziemię utrzymuje też Księżyc i planety na ich kosmicznych orbitach
lecz też jest je trudniej wprawić w ruch powietrza, które muszą  rozepchać . której podlega moneta. To oznacza, na ziemię (tor B).
 właśnie dlatego, że& jest masywniej- Opór powietrza jest przyczyną powsta- że moneta do końca porusza się ru- Możliwe jest też nadanie pociskowi
sze, czyli bardziej bezwładne. nia siły działającej w kierunku przeciw- chem przyspieszonym i spada szybciej tak dużej prędkości początkowej, że wystrzelonej kuli armatniej możemy Teoria Newtona nie spotkała się z ak-
Fizycy mają dwa określenia na opisa- nym do siły grawitacji. Siła oporu nie niż piórko. stanie się ziemskim satelitą, krążą- przyrównać do ruchu Księżyca wokół ceptacją współczesnych mu uczonych.
nie masy. Mówią o masie bezwładnej, cym po kołowej orbicie (tor C). Przy Ziemi. A jeśli ruch Księżyca przyrów- Zarzucano mu, że przedstawianie gra-
gdy myślą o tym, że ciału o większej jeszcze większej prędkości począt- nujemy do ruchu pocisku, czemu by witacji jako oddziaływania na odle-
masie trudniej jest nadać przyspiesze- kowej orbita będzie miała kształt nie przyrównać go do spadającego głość to, jak to formułował Gottfried
nie. Mówią też o masie grawitacyjnej, elipsy (tor D). W ten sposób ruch na ziemię jabłka? Leibniz  mówienie o cudach!
gdy chcą opisać cechę ciał polegającą
na tym, że przyciągają one inne obiek-
ty materialne.
Współczesne zastosowania
Wszystkie obserwacje potwierdzają,
że masa bezwładna równa jest masie
grawitacyjnej. Oznacza to, że im trud-
niej (ze względu na bezwładność) jest iła grawitacji jest wykorzystywana dokładnie lokalizują pozycję na całej
ciało rozpędzić, tym większa jednocze- Sna całym świecie w elektrowniach kuli ziemskiej (system GPS  Global
śnie działa na nie siła grawitacyjna. wodnych do produkcji energii elek- Positioning System), zajmują się także
Gdyby pominąć siłę oporu, wszystkie trycznej. szpiegowaniem na potrzeby wojska.
ciała, niezależnie od ich masy, kształtu, Nagromadzone masy wody, spada- W życiu codziennym jesteśmy zain-
materiału, z którego zostały zrobio- jąc, wprawiają w ruch turbiny gene- teresowani zarówno zmniejszaniem,
ne, poruszają się ruchem jednostaj- ratora prądu. W Polsce elektrownie jak i zwiększaniem oporów powietrza.
nie przyspieszonym z takim samym wodne wytwarzają zaledwie około Konstruktorzy aut zwracają uwagę
przyspieszeniem. Na Ziemi wynosi 7,3% energii elektrycznej. Dla po- na aerodynamiczny kształt pojazdu,
ono 9,81 m/s2. równania w Norwegii w ten sposób dla którego opór powietrza będzie
Dlaczego więc tak trudno nam uzyskuje się 98% potrzebnej energii najmniejszy. Również rowerzysta jest
uwierzyć, że kilogram pierza waży elektrycznej. zainteresowany tym, żeby zmniejszyć
tyle samo co kilogram żelaza? Naj- Grawitacja utrzymuje także na orbi- siły tarcia o cząsteczki powietrza  ka- Spadochron
prawdopodobniej dlatego, że z ob- tach okołoziemskich sondy kosmiczne, ski ochronne mają opływowe kształty. wykorzystuje siłę
serwacji wiemy, iż puchowa poduszka tzw. sztuczne satelity Ziemi. Pomagają Spadochroniarze przeciwnie, są zain- tarcia cząsteczek
spada wolniej niż żelazny odważnik. one przewidywać pogodę, służą do teresowani zwiększaniem sił oporu. powietrza  dzięki
Gdyby jednak obydwa przedmioty wielu zastosowań w telekomunikacji Większa powierzchnia spadochronu niej skoczek może
spadały w próżni, tak jak dzieje się to Duży kamień jest przyciągany przez ziemię mocniej niż mały (siła grawitacji jest (dzięki nim mamy łączność interne- pozwala skoczkowi wylądować na bezpiecznie
na naszym pokazie, wówczas miały- większa), ale (o ile zapomnimy o oporach ruchu) oba obiekty bedą poruszać się tową z innymi kontynentami, nada- ziemi z mniejszą prędkością, a więc wylądować
by jednakową prędkość. Zazwyczaj z tym samym przyspieszeniem ją programy telewizyjne i radiowe), bezpieczniej.
Eksperymentuj!
Fot. archiwum