गुरुत्वाकर्षण वास्तव में कैसे काम करता है

Question

मैं केवल 12 साल का हूं और मैं लगातार सोच रहा हूं और समझने की कोशिश कर रहा हूं कि गुरुत्वाकर्षण वास्तव में कैसे काम करता है। YouTube पर हर कोई हमेशा अपने आस-पास अंतरिक्ष समय को नष्ट करने वाली वस्तुओं के बारे में बात करता है और एक ट्रैम्पोलिन के सादृश्य का उपयोग करता है। मुझे अभी भी गुरुत्वाकर्षण की समझ नहीं है क्योंकि अगर अंतरिक्ष एक ट्रम्पोलिन की तरह होता, तो पृथ्वी अन्य सभी ग्रहों के साथ सूर्य की ओर सर्पिल हो रही होती, है ना? तो क्या कोई मुझे समझा सकता है कि ट्रम्पोलिन सादृश्य के बिना गुरुत्वाकर्षण वास्तव में कैसे काम करता है?

Comments

Physics.SE पर दोहराए: physics.stackexchange.com/questions/243317/...

— डेविड Hammen

"वास्तविक दुनिया" ट्रम्पोलिन में इसकी सतह पर चीजों पर घर्षण अभिनय होता है, इसलिए वे धीरे-धीरे ऊर्जा और सर्पिल को अंदर की ओर खो देते हैं। अंतरिक्ष में घर्षण नहीं होता है, इसलिए ग्रह लगभग हमेशा के लिए परिक्रमा करते हैं।

— pjc50

अनिवार्य XKCD संदर्भ ।

— मोनिका

अनिवार्य Feynman संदर्भ । (मैग्नेट के बारे में बात करता है, लेकिन आप किसी भी विज्ञान में चीजों के बारे में कैसे सोचते हैं, इसके बारे में सबक।)

— jpmc26

@Zaibis बहुत प्रबुद्ध महसूस नहीं करते - मुझे लगता है कि लुअन बस गलत है। यदि आप एक परिक्रमा वस्तु को ब्रेक करते हैं तो यह वास्तव में ऊर्जा और ऊंचाई खो देगा। नए निम्नतम स्थान (पेरिगी) में इसका वेग अधिक होगा, लेकिन हर समय नए वेग और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र से "संभावित ऊर्जा" का योग मूल कक्षा में होने की तुलना में छोटा होता है, इस तथ्य से प्रदर्शित होता है कि यह मूल उच्च कक्षा को बनाए रखने के लिए एपोगी पर बहुत धीमा होगा (हमने इसे वहां धीमा कर दिया!)। सी एफ नीचे दिए गए मेरे पोस्ट के तहत किए गए एक टिप्पणी लुआण के मेरे जवाब। वह चंद्रमा पर दो असंबंधित ज्वारीय बलों के प्रभाव को भ्रमित करता है।

— पीटर - मोनिका

Answer 1

सबसे पहले: "गुरुत्वाकर्षण वास्तव में कैसे काम करता है" एक गहरा सवाल है, और कोई भी गंभीर वैज्ञानिक जल्दी से स्वीकार करेगा कि हमारे पास एक अधूरा काम करने वाला मॉडल है। आपने निश्चित रूप से जनरल रिलेटिविटी के बारे में सुना होगा ; पृष्ठ पर पहली छवि आपका trampoline है।

हमारा काम करने वाला मॉडल, जनरल रिलेटिविटी, काम कर रहा है क्योंकि यह बहुत सारी टिप्पणियों को बहुत अच्छी तरह से समझाता है। (सावधान, यहाँ एक और गहन प्रश्न है: "व्याख्या करता है" का अर्थ है कि हम अपने मन में जो गुरुत्वाकर्षण के मॉडल के साथ अन्य टिप्पणियों से कुछ टिप्पणियों का अनुमान लगा सकते हैं। इसका मतलब यह नहीं है कि हम अंतर्निहित के "वास्तविक स्वरूप" को समझते हैं। मुद्दों।) लेकिन हम बहुत आश्वस्त हैं कि मॉडल कई प्रकार की टिप्पणियों पर काम कर रहा है। पिछले "पहली बार" टिप्पणियों में से एक जो भविष्यवाणियों का पालन करती थी और इस तरह हमें मॉडल में अधिक विश्वास दिलाती थी वह थी दो ब्लैक होल टकराना। हाल ही में? खैर, अरबों साल पहले। हमने हाल ही में इसके बारे में सीखा। यहां एक प्रभावशाली वीडियो के साथ न्यूयॉर्क टाइम्स के लेख का लिंक दिया गया है। (मुझे लगता है कि कोई भी सीमित संख्या में टाइम्स लेख मुफ्त में पढ़ सकता है, इसलिए इसे आज़माएं।)

गुरुत्वाकर्षण का हमारा मॉडल अधूरा है क्योंकि यह प्रकृति के उस मॉडल से अच्छी तरह नहीं जुड़ता है जो हमारे पास अन्य चीजों (प्राथमिक कणों, क्वांटम भौतिकी) के लिए है। कुछ समय के लिए (जैसे 70 वर्ष या उससे अधिक) यह बिल्कुल नहीं जुड़ा; आइंस्टीन खुद को डॉट्स को जोड़ने में पूरी तरह से विफल रहे, जो संभवतः उत्साहजनक नहीं था क्योंकि उन्होंने क्वांटम भौतिकी की नींव रखने के लिए नोबेल मूल्य प्राप्त किया था और गुरुत्वाकर्षण के बारे में स्पष्ट अधिकार था। अगर वह ऐसा नहीं कर सका, तो कौन कर सकता है?

अगर मैं गलत नहीं हूं, तो भौतिक विज्ञानी आज धीरे-धीरे प्रगति कर रहे हैं। क्वांटम भौतिकी और गुरुत्वाकर्षण के बीच यह संबंध आधुनिक भौतिकी में मुख्य अनसुलझे समस्याओं में से एक है।

अंतिम, मुझे सूर्य में घूम रहे ग्रहों के बारे में अपनी चिंता से अवगत कराएं। यह विचार संभवत: वास्तविक गेंदों से आता है जिसमें एक वास्तविक ट्रैम्पोलिन सर्पिलिंग होता है, मुझे लगता है। आप शायद जानते हैं कि गेंदें घर्षण के कारण गति खो देती हैं, ठीक उसी तरह जिस तरह आप अपनी बाइक को धीमा करते हैं जब आप पेडलिंग करना बंद करते हैं। कुछ गतिज ऊर्जा गर्मी में तब्दील हो जाती है।

और क्या आपको पता है? तुम सही हो। पर्याप्त समय को देखते हुए, ग्रह अंततः सूर्य में गिर जाते हैं।कम-उड़ान वाले उपग्रह कुछ वर्षों के बाद वापस धरती पर आ जाते हैं, क्योंकि वहाँ अभी भी वायुमंडल के निशान हैं जो उन्हें बाहर धीमा कर रहे हैं। कारण यह है कि ब्रह्मांड में सभी बड़े पैमाने पर प्रक्रियाओं में शामिल व्यापक अर्थों में "घर्षण" है। यह वास्तव में मौलिक भौतिक सिद्धांतों में से एक है जिसे हम जानते हैं कि दुनिया बना रही है। यह सिर्फ इतना है कि ग्रहों के बीच निकट-रिक्तता इतना घर्षण प्रदान नहीं करती है, और ग्रह एक विशाल द्रव्यमान और गतिज ऊर्जा के साथ काफी बड़े पैमाने पर निकाय हैं। उन्हें पर्याप्त ऊर्जा खोने के लिए एक लंबा लंबा समय लगेगा कि वे सूरज को छूने के लिए इतने करीब होंगे। (शायद बहुत लंबा होने के लिए।) वास्तव में, मानव जीवन के समय में ग्रह, चंद्रमा और सामान घर्षण के बिना आंदोलन के लगभग सही उदाहरण हैं। लेकिन खगोलीय समय के पैमाने में- अरबों साल -, निश्चित रूप से घर्षण है। उदाहरण के लिए, चंद्रमा हमें हमेशा एक ही पक्ष दिखा रहा है क्योंकि घर्षण ने अपने रोटेशन को धीमा कर दिया है ताकि रोटेशन अब अपनी कक्षा के साथ "लॉक" हो जाए।

निचला रेखा: यह विचार कि गुरुत्वाकर्षण स्थान और समय को मोड़ता है "अब तक के सभी बड़े पैमाने पर अवलोकन" बताता है; "ट्रम्पोलिन" 2-आयामी "स्पेस" के लिए एक अच्छा मॉडल है, अर्थात एक सतह, यदि आप घर्षण को अनदेखा करते हैं।

Comments

चंद्रमा अतीत की तुलना में बहुत अधिक है। ज्वारीय घर्षण ने इसकी कक्षीय गति को कम कर दिया, जिससे कक्षीय त्रिज्या बढ़ जाती है। आजकल त्रिज्या लगभग चार सेंटीमीटर बढ़ रही है।

— लुअन

+1 के लिए "हम पूरी तरह से निश्चित नहीं हैं, लेकिन यहाँ टिप्पणियों के आधार पर हमारे कुछ सर्वोत्तम अनुमान हैं।"

— Cort Ammon -

कृपया चंद्रमा के बारे में कथन को ठीक करें। चंद्रमा दुर्घटना से ("लॉक") नहीं है, लेकिन गुरुत्वाकर्षण की ज्वारीय ताकतों के कारण - चंद्रमा का घनिष्ठ पक्ष अन्य की तुलना में उच्च गुरुत्वाकर्षण से ग्रस्त है। यह बल अपने रोटेशन को बढ़ाने के लिए ऑब्जेक्ट को बल प्रदान कर सकता है, अगर यह परिक्रमा गति की तुलना में धीमी गति से घूमता है।

— लीबिक

@ लिबिक मैं कुछ भी नहीं देख सकता है जिसमें सुधार की आवश्यकता होगी (विशेष रूप से, मैंने "दुर्घटना से" या इसका मतलब नहीं बताया - इसके विपरीत, मैंने एक कारण के रूप में घर्षण का उल्लेख किया है)। एक ज्वारीय बलों का उल्लेख कर सकता है, लेकिन मुझे लगा कि घर्षण बहुत अधिक बिना चक्कर के अच्छा है। आप ज्वारीय बलों के कारण एक संभावित त्वरित रोटेशन के साथ एक दिलचस्प बिंदु बनाते हैं; लेकिन यह अभी भी एक धीमा है (करीब 0 के करीब) यह कक्षीय संदर्भ फ्रेम के सापेक्ष है।

— पीटर -

@ लुआण खेलने में दो ज्वारीय बल हैं। (१) चंद्रमा पृथ्वी के घूर्णन से ऊर्जा प्राप्त करता है जब ज्वारीय पृथ्वी उस पर घूर्णन करती है, जिससे पृथ्वी के घूमने की दिशा में तेजी आती है। यह इसे (धीरे ​​से) पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण में अच्छी तरह से ऊपर उठाता है, जैसा कि आप सही तरीके से कहते हैं। (२) चंद्रमा का चक्रीय विरूपण ("सानना") जो पृथ्वी के अमानवीय गुरुत्व क्षेत्र में चंद्रमा के घूर्णन के कारण होता है (कुछ) घूर्णी ऊर्जा को ऊष्मा में बदल देता है, अंतत: कक्षा और परिक्रमण को सिंक्रनाइज़ करता है, जिस बिंदु पर लगभग कोई चंद्रमा नहीं होता है अधिक (लिब्रेशन के कारण उनमें से कम, मेरा मानना ​​है)।

— पीटर -

Answer 2

वस्तुएं बच क्यों नहीं रही हैं ?

वेग के साथ पहले एक वस्तु पर विचार करें, और कार्रवाई में कोई गुरुत्वाकर्षण नहीं:

फिर, वह नीली वस्तु अधिक से अधिक दूर हो जाएगी, अगर वह उसी दिशा में जारी रहती है।

लेकिन यह एक ही दिशा में जारी नहीं रहता है, थोड़ी देर के बाद, बड़ी काली वस्तु के गुरुत्वाकर्षण ने अपना पाठ्यक्रम बदल दिया है:

वह बार-बार होता है, और बार-बार होता है:

आपका सवाल है: ऑब्जेक्ट सर्पिल में क्यों नहीं है? आप शायद सोच रहे हैं कि जैसे-जैसे यह करीब आता है, गुरुत्वाकर्षण मजबूत होता जाता है, और इसलिए ऑब्जेक्ट को और भी करीब आने के लिए मजबूर किया जाता है।

लेकिन जब यह करीब आता है, तो इसका वेग बढ़ जाता है। जैसा कि हमने देखा है, वस्तुओं का वेग इसे दूर भगाने की कोशिश करता है। इसलिए जब यह करीब होता है, तो बढ़े हुए गुरुत्वाकर्षण का मुकाबला करने के लिए इसमें अधिक वेग होता है।

संपादित करें: बस आपके प्रश्न की अधिक शाब्दिक व्याख्या के मामले में, मूल सादृश्य में ट्रम्पोलिन घर्षण का कारण बनता है, और इसलिए सर्पिलिंग, लेकिन अंतरिक्ष एक वैक्यूम है।

Comments

मुझे लगता है कि यह क्यों गिरता है इसकी कुंजी यह है कि अंतरिक्ष में हमें घर्षण नहीं होता है - एक ट्रम्पोलिन ऊर्जा पर लगातार घर्षण के माध्यम से गेंद को हटाया जा रहा है, जबकि अंतरिक्ष में हमारे ग्रह को धीमा करने के लिए कुछ भी नहीं है, इसलिए यह सिर्फ जा रहा है

— जेफ

@ जेफ़ एडिटेड

— २४:४५ पर होहमनफैन

हाई स्कूल में मेरे भौतिकी के शिक्षक ने कहा "पृथ्वी हर समय सूर्य की ओर गिरती है, लेकिन इसकी गति के कारण यह गायब रहती है।"

— पीटर -

Answer 3

यदि आप सामान्य सापेक्षता ढांचे के भीतर गुरुत्वाकर्षण को समझते हैं तो ट्रम्पोलिन सादृश्य उपयोगी है। वैचारिक समस्या यह है कि वास्तव में अंतरिक्ष-समय 4 में लिपटा हुआ है, 3 आयामों में नहीं, अर्थात समय सहित।

वास्तव में, जब पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती है, तो यह गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में बहुत कम ऊर्जा खोती है। तो, पृथ्वी वास्तव में सूर्य की ओर आवर्तित है। बात यह है कि यह गुरुत्वाकर्षण तरंग उत्सर्जन इतना छोटा है, कि जब तक हम किसी भी महत्वपूर्ण सर्पिलिंग का निरीक्षण करते हैं, तब तक पृथ्वी और सूर्य पहले से ही अस्तित्व में नहीं रह जाते। इससे पहले कि, शास्त्रीय न्यूटोनियन यांत्रिकी में निहित अराजक प्रभावों के कारण सौर मंडल अस्थिर हो जाता है।

Answer 4

बड़ा अच्छा सवाल!

क्या आपने न्यूटन के पहले कानून के बारे में सुना है? यह कहता है कि गति में एक वस्तु एक ही गति से और एक ही दिशा में चलती रहती है जब तक कि किसी बल द्वारा कार्रवाई नहीं की जाती ।

जब हम जमीन के साथ एक गेंद को रोल करते हैं, तो यह अंततः बंद हो जाएगा। न्यूटन से पहले, कई लोगों का मानना ​​था कि सब कुछ अपने आप धीमा हो जाता है। न्यूटन की अंतर्दृष्टि यह थी कि यह सच नहीं है, और वास्तव में एकमात्र कारण यह है कि एक रोलिंग बॉल धीमी हो जाएगी क्योंकि जमीन और हवा रगड़ या गेंद के खिलाफ धक्का इसे धीमा कर देती है।

एक ट्रैम्पोलिन पर, एक गेंद ट्रैंपोलिन सामग्री के खिलाफ और हवा के खिलाफ रगड़ जाएगी, जो इसे धीमा कर देती है। यह एकमात्र कारण है कि गेंद केंद्र की ओर सर्पिलिंग समाप्त करती है।

जब ऑब्जेक्ट को धीमा करने के लिए कुछ नहीं होता है, तो यह मध्य की ओर सर्पिल नहीं होगा, यह हमेशा गोल और गोल होता रहेगा। अंतरिक्ष में एक वस्तु को धीमा करने के लिए (लगभग) कुछ भी नहीं है।

यदि आपको यह विश्वास करना कठिन लगता है, तो आप सभी गणना करने के लिए एक कंप्यूटर प्रोग्राम लिख सकते हैं और देख सकते हैं कि क्या होता है! मैंने आपके लिए एक उदाहरण सिमुलेशन बनाया है । आप देखेंगे कि घर्षण के बिना, ग्रह खत्म हो जाएगा, जहां उसने सूर्य के चारों ओर जाने पर हर बार शुरू किया था। यदि आप 20 से 40 तक ग्रह के प्रारंभिक yspeed को बदलते हैं और फिर ऊपर "रन" पर क्लिक करें तो आप एक अधिक गोलाकार कक्षा देखेंगे। आप अन्य चीजों को बदल सकते हैं और देख सकते हैं कि क्या होता है। मुझे उम्मीद है कि आपको यह काम का लगेगा!

Comments

अच्छा अनुकरण। (हालांकि ग्रह करीब आने के बाद सूरज से बच गया। :-))

— पीटर - मोनिका

यह एक ईस्टर अंडे है;) वास्तव में यह एक अच्छा चर्चा बिंदु है - यह हमें याद दिलाता है कि सिमुलेशन केवल गुरुत्वाकर्षण का अनुकरण कर रहा है, टकराव नहीं, और यह भी कि जब ग्रह वास्तव में सूर्य के करीब हो जाता है, तो सिमुलेशन का समय-चरण कारण बनता है बड़ी अशुद्धि। इसे रनगेज-कुट्टा जैसे अधिक परिष्कृत संख्यात्मक तरीकों से कम किया जा सकता है, लेकिन अब मैं सवाल के दायरे से बाहर हूं!

— आर्टेलियस

मुझे नहीं पता कि यह ऐसा है जब आप ऐसा करते हैं, लेकिन यदि आप i < 1इसके बजाय लूप की स्थिति को i < 5बदलते हैं और आप टाइमआउट पैरामीटर को सेट करने के लिए बदलते हैं , तो 10इसके बजाय 100सिमुलेशन पूरा हो जाता है, यह देखने के लिए सिमुलेशन बहुत अधिक सुखद हो जाता है। । यह थोड़ा तेज़ चलता है, लेकिन फ्रैमरेट बहुत अधिक है, इसलिए बाहरी शरीर की गति इतनी अधिक नहीं है।

— एलेक्स

धन्यवाद एलेक्स! वास्तव में टाइमआउट पैरामीटर 20 होना चाहिए और फिर (यह मानते हुए कि आपका सीपीयू काफी तेज है) यह एक ही सिमुलेशन है। मेरे कंप्यूटर पर यह अनुकार 25% तक कम हो जाता है, संभवतः क्योंकि मेरा सीपीयू पर्याप्त तेजी से नहीं है। फिर भी, यह चिकना दिखता है; यहाँ एक नया सरलीकृत संस्करण है: jsfiddle.net/0erknpk8/38

— Artelius

Answer 5

न्यूट्रिनो स्ट्रिंग इंडक्शन-अपवर्तन गुरुत्वाकर्षण का कारण है। कुछ लोग कहेंगे कि न्यूट्रिनों महत्वहीन हैं, लेकिन डायराक, हॉकिंग और टायसन अन्यथा सोचते हैं और सबसे अधिक प्रकाश की गति से यात्रा करने वाले आवेशित कण के प्रभाव को छूट देते हैं। ध्यान रखें कि कोई भी, या साबित नहीं कर सकता है कि द्रव्यमान पदार्थ की एक संपत्ति है, एक प्रभाव से अधिक है।

Www.themechanismofreality.com पर जाएं, यह साइट बताती है कि गुरुत्वाकर्षण कैसे काम करता है। इसकी जाँच करने वाला प्रत्येक भौतिक विज्ञानी इससे सहमत है कि यह सही है। सर्न से बीजिंग विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग से सहमत हैं कि यह एक 'ग्रेविटॉन भौतिकी और स्ट्रिंग सिद्धांत के बीच शानदार संबंध है! "यह भी पुष्टि की गई, अप्रत्यक्ष रूप से, एलआईजीओ द्वारा और गुरुत्वाकर्षण लहर की घोषणा। आनंद लें!

Comments

यह एक लिंक केवल उत्तर है। (प्रोत्साहित नहीं), यह भी, कि कागज अंत की ओर थोड़ा अजीब लगता है।

— होम्मनफैन

मुझे इस बात का अहसास है कि गणित, संदर्भ और सहयोग की कमी यह इंगित करती है कि यह क्रांतिकारी विज्ञान नहीं है, बल्कि एक लोकप्रिय विज्ञान लेख है। यह कठीन है; निश्चित रूप से, गंभीर रूप से प्रकट होने के लिए केवल गणित नहीं जोड़ना चाहिए। लेकिन इस तरह की अकेली प्रतिमान-बदलती सफलता (जो, मुझे लगता है, यहाँ दावा किया जाता है, क्योंकि मैंने इसके बारे में पहले कभी नहीं सुना) बेहद दुर्लभ है।

— पीटर -

लेख को और अधिक स्वादिष्ट बनाने के लिए आप इसे संदर्भ में रखने की कोशिश कर सकते हैं। जैसे, पारंपरिक सिद्धांत (और इसके प्रसिद्ध प्रस्तावकों) के बारे में सोचें कि एक न्यूट्रिनो क्या है और यह कैसे बातचीत करता है, और क्यों एक अलग धारणा गुरुत्वाकर्षण की व्याख्या कर सकती है।

— पीटर -