Mam pewien cel i staram się go realizować. By dojść do interesującej mnie konkluzji jest jednak kilka dróg. Staram się wybrać taką, by była zrozumiała dla każdego. Nie jest to łatwe. Na razie piszę o tym co już wiemy, choć często nie rozumiemy. Ja bardzo długo nie rozumiałem znaczenia pierwszej prędkości kosmicznej. Przypomnę teraz tylko, że jest to prędkość dla ciała w polu grawitacyjnym, przy jakiej suma energii potencjalnej i kinetycznej równa jest zero. Na tej podstawie przyrównałem UO w windzie do UO w satelicie.
Dziś proponuje drugie doświadczenie myślowe. Znowu mamy spadającą windę a w niej 4 ludzików z oszczepami. Każdy z nich rzuca swoją dzidę w kierunku prostopadłym do spadania windy w polu grawitacyjnym. Prędkość jaką nadają swoim dzidom, musi spełniać warunek:
wz.1
Inaczej mówiąc każda dzida ma mieć pierwszą prędkość kosmiczną w zależności od odległości ludzika od centrum masy grawitacyjnej.
Oczywiste jest że ta prędkość jest tym większa, im mniejszy jest promień r . Ruch bezwładny oszczepów będzie trajektorią o krzywiźnie r, spełniającej więc zależność:
wz.2
Wzór ten określa nam jednoznacznie krzywiznę toru ruchu obiektu bezwładnego w polu grawitacyjnym. Widać wyraźnie że w UO windy, istnieje gradient prędkości poprzecznych do spadania. Obiekty o większych prędkościach znajdują się od strony centrum grawitacji, a te wolniejsze przyjmują pozycje oddalone bardziej.
No dobrze, ale co jeśli jakaś dzida nie spełnia tej zależności? Odpowiedź jest banalna. Działa wtedy na nią siła bezwładności, jaka zniweluje różnice tak by pasowało do wzoru. Są dwa scenariusze. Jeśli energia potencjalna wzrośnie, spadnie prędkość, a co za tym idzie zmniejszy się krzywizna. Natomiast jeśli energia potencjalna zmaleje, to będziemy mieć do czynienia ze wzrostem prędkości i krzywizny. Trzeba też dla jasności napisać że dla energii kinetycznej, ta zależność jest odwrotna. Im większa energia kinetyczna, tym większa prędkość, a tym samym i krzywizna ruchu. Przykładową sytuacje pokazuje kolejny rysunek:
Obiekt ma sumę energii kinetycznej i potencjalnej większa od zera. Będzie on dążył zgodnie z prawem zachowania do wyrównania. Energia potencjalna zmieni formę na energię kinetyczną, tak by wzór 1 z początku notki był spełniony. Można powiedzieć że skutkiem ubocznym tej przemiany jest wzrost krzywizny toru ruchu bezwładnego. Nie zaznaczyłem tego na rysunku, ale prędkość początkowa v wzrośnie, a promień krzywizny z r1 zmaleje do r2. Krzywa niebieska to tor po jakim ciało p zmienia swoją trajektorię. Dla bardzo dużych wartości sumy Ek+Ep krzywa ta jest niemal równa odcinkowi r1. Jednak nigdy idealnie się z nim nie pokrywa. W ludzkiej skali wydaje się że jabłko spada pionowo na Ziemię. Jednak tak nie jest.
Od dawna staram się pisać o tym że nie ma żadnej siły grawitacji. To co obserwujemy jako tą siłę, jest zwykłą bezwładnością ciał obdarzonych masą. Jedyny związek grawitacji z jakąkolwiek siłą jest przez energię potencjalną. O tym będzie jednak inny cykl notek. Tutaj tylko wskażę na jeden aspekt siły jaki ja widzę.. Załóżmy że większe koło o promieniu r1 to powierzchnia Ziemi. Ciało p dążąc do równowagi Ek+Ep=0 zmienia swój promień krzywizny. Jednak nie może tego zrobić bo go hamuje grunt wywierając siłę na ciało p. Zgodnie z zasadami dynamiki, tej akcji towarzyszy reakcja tego ciała siłą przeciwną. Ta siła reakcji jest przez nas popularnie nazywana siła ciążenia. Trzeba ciągle pamiętać że ta siła pojawia się tylko w momencie gdy ciało p trafia na opór w wyrównaniu stanów energetycznych i trwa do czasu aż równowaga nie zostanie spełniona. Jeśli obiekt p uzyska równowagę zniknie całkowicie jakakolwiek siła grawitacji.
Mam nadzieję że opis jest jasny. Jeśli są wątpliwości to odpowiem pod notką. Jest jeszcze zła wiadomość. Kolejna notka nie będzie tyle trudna, co jeszcze bardziej wywrotowa. Oczywiście jej treść wynika dokładnie z tej notki, a raczej z tego cyklu notek. W tym miejscu musiałem podjąć decyzję jak poprowadzę to dalej, bo mogę teraz przejść na dwa różne zagadnienia. Konsekwencje są dla świata makro i dla mikroświata. Na szczęście nie jestem saperem :).
Pozdrawiam czytelników
taki: nauka, fizyka, grawitacja, bezwładność
