Grawitacja kontra magnetyzm
Siła grawitacyjna i siły magnetyczne to dwie z najbardziej podstawowych sił, na których zbudowany jest wszechświat. Bardzo ważne jest posiadanie wystarczającego zrozumienia tych fundamentalnych sił, aby zrozumieć mechanikę wszechświata. Grawitacja wraz z siłą elektromagnetyczną, słabą siłą jądrową i silną siłą jądrową tworzą cztery podstawowe siły wszechświata. Teorie te odgrywają istotną rolę w dziedzinach takich jak kosmologia, teoria względności, mechanika kwantowa, astronomia, astrofizyka, fizyka cząstek elementarnych i prawie wszystko, co jest w znanym wszechświecie. W tym artykule omówimy teorie stojące za grawitacją i magnetyzmem, ich podobieństwa, sposób ich występowania we wszechświecie i wreszcie różnice.
Grawitacja
Grawitacja to siła, która powstaje z powodu dowolnej masy. Msza jest koniecznym i wystarczającym warunkiem grawitacji. Wokół dowolnej masy istnieje pole grawitacyjne. Weźmy masy m1 i m2 umieszczone w odległości r od siebie. Siła grawitacyjna między tymi dwiema masami wynosi G.m1.m2 / r^2, gdzie G jest uniwersalną stałą grawitacyjną. Ponieważ masy ujemne nie są obecne, siła grawitacji jest zawsze atrakcyjna. Nie ma odpychających sił grawitacyjnych. Należy zauważyć, że siły grawitacyjne są również wzajemne. Oznacza to, że siła wywierana przez m1 na m2 jest równa i przeciwna do siły wywieranej przez m2 na m1.
Potencjał grawitacyjny w punkcie jest definiowany jako ilość pracy wykonanej na jednostce masy podczas przenoszenia jej z nieskończoności do danego punktu. Ponieważ potencjał grawitacyjny w nieskończoności wynosi zero, a ilość pracy do wykonania jest ujemna, potencjał grawitacyjny jest zawsze ujemny. Dlatego grawitacyjna energia potencjalna dowolnego obiektu jest również ujemna.
Magnetyzm
Magnetyzm występuje z powodu prądów elektrycznych. Przewód przewodzący prąd prosty wywiera siłę normalną do prądu na inny przewód przewodzący prąd umieszczony równolegle do pierwszego przewodu. Ponieważ siła ta jest prostopadła do przepływu ładunków, nie może to być siła elektryczna. Zostało to później zidentyfikowane jako magnetyzm. Nawet magnesy trwałe, które widzimy, opierają się na pętli prądowej utworzonej przez spin elektronu.
Siła magnetyczna może być przyciągająca lub odpychająca, ale zawsze jest to wzajemne. Pole magnetyczne wywiera siłę na każdy poruszający się ładunek, ale nie ma to wpływu na ładunki stacjonarne. Pole magnetyczne poruszającego się ładunku jest zawsze prostopadłe do prędkości. Siła działająca na poruszający się ładunek przez pole magnetyczne jest proporcjonalna do prędkości ładunku i kierunku pola magnetycznego.
Jaka jest różnica między magnetyzmem a grawitacją?
• Siły grawitacyjne powstają z powodu masy, a magnetyzmu z powodu poruszających się ładunków.
• Siły magnetyczne mogą być przyciągające lub odpychające, ale siły grawitacyjne są zawsze przyciągające.
• Zastosowanie prawa Gaussa do mas daje całkowity strumień grawitacyjny na zamkniętej powierzchni, gdy masa jest zamknięta, ale to zastosowane do magnesów zawsze daje zero.
• Ponieważ nie ma monopoli magnetycznych, całkowity strumień magnetyczny na dowolnej zamkniętej powierzchni wynosi zawsze zero.
