Tyngdekraft falling apple

Tutustu painovoimaan

Painovoima vaikuttaa kaikkeen koko ajan. Mitä painovoima oikein on, ja mitä se merkitsee planeetalle – ja sinulle? Opettele faktoja Tieteen Kuvalehden salamakurssilla, testaa tietosi visassa ja kokeile, paljonko painaisit vaikkapa Kuussa.

perjantai 13. maaliskuuta 2015

Mitä painovoima on?

Painovoima on yksi luonnon neljästä perusvoimasta, jotka hallitsevat maailmankaikkeutta. Arkielämässä niistä huomaa vain kaksi. Toinen on painovoima ja toinen on sähkömagneettinen voima.

Sekä painovoiman että sähkömagneettisen voiman vaikutusalue on ääretön. Käytännössä se tarkoittaa sitä, että kaikki universumissa olevat massat vetävät toisiaan puoleensa painovoiman ansiosta ja sähkömagneettinen voima näkyy valon muodossa kaukaisimmistakin galakseista.

Kahta muuta luonnon perusvoimaa kutsutaan ydinvoimiksi, sillä ne vaikuttavat vain atomien sisällä. Vahva ydinvoima pitää atomiytimen kasassa, kun taas heikko ydinvoima vaikuttaa radioaktiiviseen hajoamiseen.

Luonnon neljä perusvoimaa ovat:

? Painovoima ? Sähkömagneettinen voima ? Heikko ydinvoima ? Vahva ydinvoima

Kuka keksi painovoiman?

Vuonna 1687 englantilainen fyysikko Isaac Newton kuvasi painovoiman ensimmäistä kertaa. Newtonin mukaan kappaleen massa määrää sen painovoiman. Siksi painovoima on Kuussa vain 16,6 prosenttia Maan painovoimasta, koska Kuun massa on vastaavasti Maan massaa pienempi.

Newtonin painovoimalaki esitti myös, miten Auringon painovoiman vaikutus sitä ympäröiviin planeettoihin on käänteisesti verrannollinen planeettojen etäisyyden neliöön. Jos planeetta on kaksi kertaa niin kaukana Auringosta kuin toinen planeetta, Auringon painovoima vaikuttaa siihen vain neljäsosan siitä, mitä se vaikuttaa lähempään planeettaan.

Newton ennusti jopa hänen aikanaan vielä tuntemattoman Neptunus-planeetan olemassaolon, koska Uranuksen kiertorata oli selitettävissä vain sillä, että kauempana Aurinkokunnassa oli vielä planeetta, jolla oli samanlainen massa ja kiertorata kuin sittemmin löydetyllä Neptunuksella.

Miten painovoima lasketaan?

Isaac Newtonin painovoimalain mukaan voima, joka pitää planeetat Aurinkoa kiertävällä radallaan, on suoraan verrannollinen niin Auringon kuin planeetankin massaan.

Newtonin kuuluisassa yhtälössä Auringon massa on M ja planeetan massa m, kun taas etäisyyden symboli on r.

Painovoima eli massojen välinen vetovoima F Auringon ja planeetan välillä lasketaan yhtälöllä F = GMm/r2, missä gravitaatiovakio G on sama kaikkialla universumissa kaikkina aikoina.

Päteekö Newtonin painovoimalaki yhä?

1900-luvun alussa kävi selväksi, että klassiset painovoimalait eivät täysin pystyneet selittämään sisimmän planeetan, Merkuriuksen, Aurinkoa kiertävää rataa. Lain mukaan olisi Merkuriuksen ja Auringon välissä pitänyt olla pieni planeetta, mutta sellaista ei kuitenkaan ole.

Ratkaisu saatiin vuonna 1916, kun Albert Einstein esitti kumouksellisen suhteellisuusteoriansa. Se selitti, että painovoima vaikuttaa kaareuttamalla itse avaruutta. Merkurius pysyy radallaan siksi, että Auringon vahva painovoimakenttä muodostaa avaruuteen maljan muotoisen kaareutuman, missä pikku planeetta kieppuu ympäri kuin ruletin kuula. Suhteellisuusteorian perusteella Merkuriuksen rata voidaan laskea täysin tarkasti.

Oletko oppinut uutta painovoimasta?

Testaa tietosi painovoimavisassa. Tai kokeile, paljonko painaisit muilla taivaankappaleilla, missä painovoima on erilainen kuin Maassa:

Teema

Lue tästä

Ehkä sinua kiinnostaa...

TILAA TIETEEN KUVALEHDEN UUTISKIRJE

Voit ladata ilmaisen erikoisnumeron, Uskomattomat aivot, heti, kun olet tilannut uutiskirjeen.

Etkö löytänyt, mitä etsit? Tee haku tästä: