1600-luvulla englantilainen fyysikko ja matemaatikko nimeltä Isaac Newton istui omenapuun alla – tai niin ainakin legenda kertoo. Ilmeisesti omena putosi hänen päähänsä, ja hän alkoi miettiä, miksi omena ylipäätään vetää maata puoleensa.
Newton julkisti teoriansa universaalista gravitaatiosta 1680-luvulla. Siinä esitettiin periaatteessa ajatus, että painovoima oli ennustettavissa oleva voima, joka vaikuttaa kaikkeen aineeseen maailmankaikkeudessa ja joka on sekä massan että etäisyyden funktio. Teorian mukaan jokainen aineen hiukkanen vetää jokaista toista hiukkasta (esimerkiksi hiukkasia ”Maa” ja hiukkasia ”sinä”) puoleensa voimalla, joka on suoraan verrannollinen niiden massojen tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.
Esitys
Mitä etäämmällä toisistaan hiukkaset ovat toisistaan ja/tai mitä pienemmässä massassa hiukkaset ovat toisistaan, sitä vähäisempi on myös painovoima.
Vakiokaava gravitaatiolaille kuuluu :
Gravitaatiovoima = (G * m1 * m2) / (d2)
Gravitaatiovoima = (G * m1 * m2) / (d2)
joissa G on gravitaatiovakio, m1 ja m2 ovat niiden kahden kappaleen massat, joille voimaa ollaan laskemassa, ja d on näiden kahden kappalemassan massakeskipisteiden etäisyys.
G:n arvo on 6,67 x 10E-8 dyne * cm2/gm2. Jos siis asetat kaksi 1 gramman painoista esinettä 1 senttimetrin päähän toisistaan, ne vetävät toisiaan puoleensa voimalla 6,67 x 10E-8 dyne. Dyyni vastaa noin 0,001 gramman painoa, mikä tarkoittaa, että jos käytettävissä on dyyni voimaa, se voi nostaa 0,001 grammaa Maan vetovoimakentässä. 6,67 x 10E-8 dyne on siis mitättömän pieni voima.
Kun kyseessä on kuitenkin Maan kaltaiset massiiviset kappaleet, joiden massa on 6E+24 kilogrammaa (ks. Paljonko planeetta Maa painaa?), siitä muodostuu varsin voimakas gravitaatiovoima. Siksi et leiju avaruudessa juuri nyt.
Kappaleeseen vaikuttava painovoima on myös kappaleen paino. Kun astut vaa’alle, vaaka näyttää kuinka paljon painovoima vaikuttaa kehoosi. Kaava painon määrittämiseksi on :
paino = m * g
jossa m on esineen massa ja g on painovoiman aiheuttama kiihtyvyys. Painovoiman aiheuttama kiihtyvyys maapallolla on 9,8 m/s² — se ei muutu koskaan, riippumatta esineen massasta. Siksi jos pudottaisit katolta kiven, kirjan ja sohvan, ne osuisivat maahan samaan aikaan.
Satojen vuosien ajan Newtonin painovoimateoria oli tiedeyhteisössä melko yksin. Se muuttui 1900-luvun alussa.
mainos