วิธีการอธิบายแรงโน้มถ่วงให้กับเด็ก

เนื้อหา

• มวลกับน้ำหนัก
• กาวที่ผูกกับระบบสุริยะ
• แรงดึงดูดของโลก: พลังที่น่าเกรงขาม
• ความลึกลับของดาวเทียมโคจรอธิบาย
• ข้อเท็จจริงแรงดึงดูดที่น่าสนใจ

"มันทำให้สิ่งต่างๆตก" เด็ก ๆ อาจตอบถ้าคุณถามว่าแรงโน้มถ่วงทำอะไร พวกเขาอาจมีปัญหาเล็กน้อยที่จะบอกคุณว่าพลังลึกลับนี้คืออะไร นักวิทยาศาสตร์ไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่ในแง่ง่ายแรงโน้มถ่วงเป็นแรงดึงดูดที่มองไม่เห็นที่ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปมา อย่างไรก็ตาม Voyager 1 ซึ่งเปิดตัวในปี 1977 ได้หลบหนีจากแรงดึงดูดของโลกและเป็นหลักฐานที่สามารถมองเห็นได้ว่าสิ่งที่เกิดขึ้นไม่จำเป็นต้องกลับลงมาอีก

มวลกับน้ำหนัก

วัตถุทุกชิ้นมีมวลคุณสมบัติพื้นฐานที่ใช้วัดปริมาณของวัตถุที่มีอยู่ ถ้าวัตถุเข้าใกล้ความเร็วแสงมวลของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อมวลวัตถุเพิ่มขึ้นแรงดึงโน้มถ่วงของมันก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากเช่นดาวเคราะห์จูปิเตอร์มีแรงดึงโน้มถ่วงมากกว่าดวงจันทร์ซึ่งมีรูปร่างเล็กกว่าสวรรค์มาก บอกเด็ก ๆ ว่าพวกเขามีน้ำหนักบนโลกมากกว่าที่พวกเขาจะอยู่บนดวงจันทร์เพราะความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงของวัตถุทั้งสอง

กาวที่ผูกกับระบบสุริยะ

ดาวเคราะห์อาจดูเหมือนดวงดาวเล็ก ๆ ที่เปล่งประกายถึงเด็ก ๆ แม้ว่ามันจะเป็นวัตถุขนาดใหญ่ที่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง สอนเด็ก ๆ ด้วยการแสดงแบบจำลองมาตราส่วนของระบบสุริยจักรวาลหรือรูปหนึ่งที่มีดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลาง พูดคุยเกี่ยวกับการที่ดาวแรงดึงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ดึงดาวเคราะห์เข้าหามันได้อย่างไรแม้ว่าพวกมันจะไม่ตกสู่ดวงอาทิตย์ก็ตาม ร่างกายในระบบสุริยะยังคงอยู่ในวงโคจรเนื่องจากการเคลื่อนที่รอบดาวฤกษ์ หากดวงอาทิตย์หายไปทันทีโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นจะบินไปในอวกาศในทิศทางต่าง ๆ โดยไม่มีแรงดึงดูดจากดวงอาทิตย์

แรงดึงดูดของโลก: พลังที่น่าเกรงขาม

นำการอภิปรายเกี่ยวกับวงโคจรและแรงโน้มถ่วงเข้ามาใกล้บ้านโดยอธิบายว่าดาวเทียมโคจรรอบโลกอย่างไรในแบบที่โลกและดาวเคราะห์ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ เนื่องจากโลกมีขนาดใหญ่และมีมวลมันจึงมีสนามแรงโน้มถ่วงที่ทำให้วัตถุตกลงสู่ใจกลางในลักษณะเดียวกับที่แอปเปิ้ลที่แยกออกมาตกลงมาที่พื้นจากต้นไม้ สถานีอวกาศนานาชาติซึ่งเด็ก ๆ อาจเคยเห็นในทีวีเป็นตัวอย่างที่ได้รับความนิยมอย่างหนึ่งของวัตถุที่เคลื่อนที่รอบโลกอย่างรวดเร็วขณะที่ตกลงไปในเวลาเดียวกัน ดวงจันทร์เป็นอีกศพหนึ่งที่ตกลงมารอบโลกประมาณ 27 วัน แรงโน้มถ่วงของมันพร้อมกับดวงอาทิตย์ดึงบนน้ำของโลกทำให้เกิดกระแสน้ำขึ้น

ความลึกลับของดาวเทียมโคจรอธิบาย

หากแรงดึงดูดของโลกดึงวัตถุเข้าหามันคุณคิดว่าคุณจะเห็นดาวเคราะห์ที่กำลังพุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์และดาวเทียมตกลงมาบนโลก นั่นไม่ได้เกิดขึ้นเพราะวัตถุในวงโคจรเคลื่อนที่เร็วพอที่มุมฉากไปยังดาวเคราะห์เพื่อ "ตกลงไป" วัตถุที่กำลังโคจรอยู่ ช่วยให้เด็กเข้าใจแนวคิดที่สำคัญนี้โดยขอให้เขาหมุนบางสิ่งรอบ ๆ หัวของเขาบนเชือก สตริง - แรงโน้มถ่วง - ดึงวัตถุไปยังเด็กในขณะที่วัตถุเคลื่อนที่ไปข้างหน้า - หรือความเร็ว - ดึงออกไปด้านนอกและป้องกันไม่ให้วัตถุถูกดึงเข้าด้านในโดยสาย ขอให้เด็กหยุดหมุนวัตถุและสังเกตวิธีโดยไม่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าในที่สุดวัตถุก็ช้าและตกลง

ข้อเท็จจริงแรงดึงดูดที่น่าสนใจ

Sir Issac Newton นักวิทยาศาสตร์ผู้ค้นพบสิ่งสำคัญมากมายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่ ยกตัวอย่างเช่นเขาพบว่าแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุทั้งสองนั้นแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทางระหว่างจุดศูนย์กลาง กล่าวอีกนัยหนึ่งถ้าเด็กคนหนึ่งยืนอยู่บนยอดเขาเอเวอเรสต์แรงดึงดูดระหว่างเธอกับศูนย์กลางโลกนั้นน้อยกว่าเมื่อเธอยืนอยู่บนพื้นดิน เครื่องชั่งที่มีความไวสูงสามารถตรวจจับความแตกต่างของน้ำหนักระหว่างวัตถุที่เคลื่อนที่ระหว่างระดับความสูงที่แตกต่างกันสองนาที วัตถุยังเร่งความเร็วให้คงที่เมื่อมันตกลงสู่พื้นโลก เมื่อเด็กวางวัตถุจากอาคารสูงมันจะเพิ่มความเร็วในขณะที่แต่ละวินาทีผ่านไป