Βαρύτητα εναντίον Μαγνητισμού
Η βαρυτική δύναμη και οι μαγνητικές δυνάμεις είναι δύο από τις πιο θεμελιώδεις δυνάμεις πάνω στις οποίες είναι χτισμένο το σύμπαν. Είναι πολύ σημαντικό να έχουμε επαρκή κατανόηση σε αυτές τις θεμελιώδεις δυνάμεις για να κατανοήσουμε τη μηχανική του σύμπαντος. Η βαρύτητα μαζί με την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, την ασθενή πυρηνική δύναμη και την ισχυρή πυρηνική δύναμη συνθέτουν τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος. Αυτές οι θεωρίες διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο σε τομείς όπως η κοσμολογία, η σχετικότητα, η κβαντική μηχανική, η αστρονομία, η αστροφυσική, η σωματιδιακή φυσική και σχεδόν οτιδήποτε υπάρχει στο γνωστό σύμπαν. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τις θεωρίες πίσω από τη βαρύτητα και τον μαγνητισμό, τις ομοιότητές τους, πώς εμφανίζονται στο σύμπαν και τέλος τις διαφορές τους.
Βαρύτητα
Βαρύτητα είναι η δύναμη που συμβαίνει λόγω οποιασδήποτε μάζας. Η μάζα είναι η απαραίτητη και επαρκής συνθήκη για τη βαρύτητα. Υπάρχει ένα βαρυτικό πεδίο που ορίζεται γύρω από οποιαδήποτε μάζα. Πάρτε τις μάζες m1 και m2 τοποθετημένες σε απόσταση r η μία από την άλλη. Η βαρυτική δύναμη μεταξύ αυτών των δύο μαζών είναι G.m1.m2 / r^2 όπου G είναι η καθολική σταθερά βαρύτητας. Εφόσον δεν υπάρχουν αρνητικές μάζες, η βαρυτική δύναμη είναι πάντα ελκυστική. Δεν υπάρχουν απωστικές δυνάμεις βαρύτητας. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι βαρυτικές δυνάμεις είναι επίσης αμοιβαίες. Αυτό σημαίνει ότι η δύναμη που ασκεί το m1 στο m2 είναι ίση και αντίθετη από τη δύναμη που ασκεί το m2 στο m1.
Το βαρυτικό δυναμικό σε ένα σημείο ορίζεται ως η ποσότητα εργασίας που γίνεται σε μια μονάδα μάζας όταν τη φέρουμε από το άπειρο στο δεδομένο σημείο. Δεδομένου ότι το βαρυτικό δυναμικό στο άπειρο είναι μηδέν, και δεδομένου ότι η ποσότητα της εργασίας που πρέπει να γίνει είναι αρνητική, το βαρυτικό δυναμικό είναι πάντα αρνητικό. Επομένως, η βαρυτική δυναμική ενέργεια οποιουδήποτε αντικειμένου είναι επίσης αρνητική.
Μαγνητισμός
Ο μαγνητισμός εμφανίζεται λόγω των ηλεκτρικών ρευμάτων. Ένας αγωγός ευθύγραμμου ρεύματος ασκεί μια δύναμη κάθετη προς το ρεύμα σε έναν άλλο αγωγό μεταφοράς ρεύματος τοποθετημένος παράλληλα με τον πρώτο αγωγό. Δεδομένου ότι αυτή η δύναμη είναι κάθετη στη ροή των φορτίων, αυτή δεν μπορεί να είναι η ηλεκτρική δύναμη. Αυτό αργότερα αναγνωρίστηκε ως μαγνητισμός. Ακόμη και οι μόνιμοι μαγνήτες που βλέπουμε βασίζονται στον βρόχο ρεύματος που δημιουργείται από το σπιν του ηλεκτρονίου.
Η μαγνητική δύναμη μπορεί να είναι είτε ελκτική είτε απωθητική, αλλά αυτό είναι πάντα αμοιβαίο. Ένα μαγνητικό πεδίο ασκεί δύναμη σε οποιοδήποτε κινούμενο φορτίο, αλλά τα σταθερά φορτία δεν επηρεάζονται. Ένα μαγνητικό πεδίο ενός κινούμενου φορτίου είναι πάντα κάθετο στην ταχύτητα. Η δύναμη σε ένα κινούμενο φορτίο από ένα μαγνητικό πεδίο είναι ανάλογη με την ταχύτητα του φορτίου και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μαγνητισμού και βαρύτητας;
• Οι βαρυτικές δυνάμεις εμφανίζονται λόγω της μάζας και ο μαγνητισμός οφείλεται σε κινούμενα φορτία.
• Οι μαγνητικές δυνάμεις μπορεί να είναι ελκυστικές ή απωστικές, αλλά οι δυνάμεις βαρύτητας είναι πάντα ελκυστικές.
• Η εφαρμογή του νόμου του Gauss στις μάζες δίνει τη συνολική βαρυτική ροή πάνω από την κλειστή επιφάνεια καθώς περικλείεται η μάζα, αλλά αυτή που εφαρμόζεται στους μαγνήτες αποδίδει πάντα μηδέν.
• Εφόσον δεν υπάρχουν μαγνητικά μονόπολα, η συνολική μαγνητική ροή σε οποιαδήποτε κλειστή επιφάνεια είναι πάντα μηδέν.
