Schwarze Löcher, Gezeiten und gekrümmte Raumzeit: Die Schwerkraft verstehen

Beginnen Sie Ihre Erkundung der Schwerkraft mit Isaac Newton und der berühmten Geschichte vom Apfel. Warum war es so bahnbrechend, einen fallenden Apfel mit dem weit entfernten Mond in Verbindung zu bringen? Lernen Sie die wesentlichen Merkmale der Schwerkraft kennen und erfahren Sie, warum kleine Asteroiden und große Planeten so unterschiedliche Formen haben.

Betrachten Sie drei große Entdeckungen des "Großvaters" der Schwerkraftforschung, Galileo Galilei. Sein berühmtestes Experiment hat vielleicht nie stattgefunden, aber sein Trägheitsprinzip, das Gesetz des freien Falls und das Relativitätsprinzip bilden die Grundlage für alles, was später in der Wissenschaft der Schwerkraft folgte - einschließlich der wichtigen Durchbrüche von Einstein.

Aufbauend auf den Ideen und Beobachtungen von Nikolaus Kopernikus und Tycho Brahe gelang Johannes Kepler eine große Erkenntnis über die Schwerkraft, indem er drei Gesetze der Planetenbewegung entdeckte, die sich auf die Mathematik der Umlaufbahnen beziehen. Die Ursache der Planetenbewegung, so stellte er fest, muss in der Sonne liegen.

Sehen Sie, wie Newton Keplers Revolution durch die Formulierung des Gesetzes der universellen Gravitation vollenden konnte, das besagt, dass jedes Objekt eine Anziehungskraft auf jedes andere Objekt ausübt. Erforschen Sie auch Newtons damit zusammenhängende Entdeckung der drei Gesetze der Bewegung, die der Wissenschaft der Mechanik zugrunde liegen.

Der Text erläutert die Entwicklung des Verständnisses der Entfernungen im Sonnensystem, hebt das Experiment von Henry Cavendish zur Bestimmung der Newtonschen Gravitationskonstante hervor, das die Berechnung der Masse im Universum ermöglicht, und erwähnt die Bestätigung des Äquivalenzprinzips, das besagt, dass Gravitations- und Trägheitsmasse identisch sind.

Beginnen Sie, die Newtonschen Gesetze tiefer zu ergründen, als Newton selbst es vermochte. Wenden Sie hier die Schlüsselkonzepte Energie und Drehimpuls an, um zu untersuchen, wie die Schwerkraft die Bewegung beeinflusst. Berechnen Sie zum Beispiel mit einfacher Algebra die Fluchtgeschwindigkeit von der Erde.