Гравитация – это иллюзия? Скрытые силы в действии

В классической механике существует несколько ключевых законов, описывающих взаимосвязь сил:

1. Закон всемирного тяготения Ньютона:

   F = G (m_1 m_2)/(r^2)

   где G — гравитационная постоянная, r — расстояние между центрами масс.

   Второй закон Ньютона:

   F = ma

2. Законы Кеплера: Описывают движение планет вокруг Солнца, включая закон площадей и зависимость периода обращения от расстояния.

3. Центробежная сила:

   F_c = m ω^2 r

4. Формулы точек Лагранжа: Описывают сложные динамические системы и разрабатывать устойчивые орбиты для различных космических объектов.

5. Сила Кориолиса: использующаяся при рассмотрении движения материальной
   точки относительно вращающейся системы отсчёта.

▌Гипотеза гравитационно-углового баланса(эта редакция)

Эта гипотеза утверждает, что существуют условия, при которых центробежная сила может компенсировать гравитационное притяжение без дополнительных энергетических затрат. В результате могут возникнуть нулевые гравитационные зоны, где результирующая сила равна нулю.

F_g + F_c = 0

Подставляя формулы, получаем радиус, на котором возникает баланс:

r_c = ((GM)/(ω^2))^(1/3)

Этот радиус определяет точку, в которой объект может находиться без затрат энергии, балансируя между притяжением и угловым моментом.

▌Нулевые гравитационные зоны

Интересный вывод гипотезы – возможность существования нулевых гравитационных зон, где результирующая сила обращения в ноль. Если рассчитать градиент гравитационного потенциала с учётом центробежного ускорения, получаем уравнение:

-(GM)/(r^2) + ω^2 = 0

Решая его, мы снова получаем радиус r_0, на котором гравитационное воздействие фактически исчезает.

▌Практическое применение

Эта гипотеза может применяться в:

Расчётах гравитационных манёвров без использования топлива

Проектировании орбитальных станций, стабилизирующихся за счёт вращения

Разработке новых подходов к исследованию гравитации и инерции

▌Воздействие угловых сил

Угловые силы, возникающие при вращении объектов, играют важную роль в общем уравновешивании сил. Важно понять, что вращение не только создает центробежную силу, но и влияет на орбитальные характеристики тел, что может быть полезно для будущих космических исследований.

▌Примеры из практики

Исторически, концепции, связанные с центробежной силой и гравитацией, использовались в проектировании спутников и орбитальных станций. Например, некоторые проекты пространственных станций рассматривают возможность использования центробежной силы для создания искусственной гравитации, что может повысить комфорт и здоровье астронавтов.

▌Пример расчета

Используя массу Земли и Луны, а также их угловые скорости, можно вычислить радиусы баланса и точки Лагранжа. Например:

// #!/usr/bin/env node
/**
 * Гравитационная постоянная (м^3⋅кг^−1⋅с^−2)
 * Используется для расчета гравитационных взаимодействий.
 */
const G = 6.67430e-11; // Гравитационная постоянная

/**
 * Вычисляет радиус гравитационно-углового баланса.
 * Этот радиус определяется как точка, в которой центробежная сила уравновешивает гравитационное притяжение.
 *
 * @param {number} mass - Масса объекта (в кг).
 * @param {number} angularVelocity - Угловая скорость (в рад/с).
 * @returns {number} Радиус баланса (в м).
 * @throws {Error} Если угловая скорость меньше или равна нулю.
 */
function calculateGravityBalanceRadius(mass, angularVelocity) {
    if (angularVelocity <= 0) {
        throw new Error("Угловая скорость должна быть больше нуля");
    }
    return Math.cbrt(G * mass / (angularVelocity ** 2));
}

/**
 * Вычисляет точку Лагранжа, где силы гравитации Земли и Луны уравновешиваются.
 *
 * @param {number} massEarth - Масса Земли (в кг).
 * @param {number} massMoon - Масса Луны (в кг).
 * @param {number} distance - Расстояние между Землей и Луной (в м).
 * @returns {number} Радиус от Земли до точки Лагранжа, где силы гравитации уравновешиваются.
 */
function calculateBalancePoint(massEarth, massMoon, distance) {
    const ratio = Math.cbrt(massMoon / (massEarth + massMoon));
    return distance * ratio;
}

/**
 * Пример расчёта радиуса гравитационно-углового баланса для Земли.
 */
const earthMass = 5.972e24; // Масса Земли (кг) 5.972×10^21(t)
const moonMass = 7.348e22; // Масса Луны (кг) 7.347^19(t)
const earthMoonDistance = 384400000; // Расстояние между Землей и Луной (м)
const earthAngularVelocity = 7.2921159e-5; // Угловая скорость Земли (рад/с)
const moonAngularVelocity = 2.6617e-6; // Угловая скорость Луны (рад/с)

// 1. Расчет радиуса баланса для Земли
const earthBalanceRadius = calculateGravityBalanceRadius(earthMass, earthAngularVelocity);
console.log(`Радиус баланса для Земли: ${earthBalanceRadius.toFixed(2)} м`);

// 2. Расчет радиуса баланса для Луны
const moonBalanceRadius = calculateGravityBalanceRadius(moonMass, moonAngularVelocity);
console.log(`Радиус баланса для Луны: ${moonBalanceRadius.toFixed(2)} м`);

// 3. Расчет точки Лагранжа
const lagrangePoint = calculateBalancePoint(earthMass, moonMass, earthMoonDistance);
console.log(`Радиус от Земли до точки Лагранжа: ${lagrangePoint.toFixed(2)} м`);
// Пояснение кода:
// Радиус баланса для Земли вычисляется по формуле с угловой скоростью Земли.
// Радиус баланса для Луны аналогично рассчитывается с учетом массы Луны и ее угловой скорости.
// Точка Лагранжа рассчитывается через пропорцию масс Земли и Луны, чтобы определить точку, где силы гравитации обоих тел уравновешиваются.
// Что делает код:
// Сначала вычисляется радиус баланса для Земли.
// Затем рассчитывается радиус баланса для Луны.
// Наконец, с помощью формулы Лагранжа находится точка равновесия (баланса) между Землей и Луной.

▌Исходные данные:
Среднее расстояние от Земли до Луны около 384 400 км. Это расстояние не является постоянным, так как орбита Луны немного эллиптическая, и оно может варьироваться от примерно 356 500 км (перигей) до 406 700 км (апогей).
Масса Земли 5.972e24(кг) 5.972×10^21(t)
Масса Луны 7.348e22(кг) 7.347^19(t)
Расстояние между Землей и Луной 384400000(м) 384400(км)
Угловая скорость Земли 7.2921159e-5(рад/с)
Угловая скорость Луны 2.6617e-6(рад/с)
Гравитационная постоянная 6.67430e-11(м^3⋅кг^−1⋅с^−2)

▌ Код Возвращает:

Радиус баланса для Земли: 42163772.93 м 42163,772 км
Радиус баланса для Луны: 88461076.63 м 88461,076 км
Радиус от Земли до точки Лагранжа: 88381797.91 м 88381,797 км

▌Общий обзор кода

• Функция calculateGravityBalanceRadius:

• Вы можете рассчитать радиус баланса для объекта, используя массу и угловую скорость.

• Функция calculateBalancePoint:

  Эта функция вычисляет положение точки Лагранжа, где силы гравитации двух тел уравновешиваются, используя отношение масс.

▌Выводы из расчетов

• Радиус баланса для Земли и для Луны показывают расстояния, на которых силы гравитации уравновешиваются с угловыми силами.

• Точка Лагранжа определяет зону, где гравитационные силы Земли и Луны равны.

▌ Логическое заключение

Результаты, показывают динамику взаимодействия между Землёй и Луной.
Мы заметили изменение орбиты Луны и её связи с Землёй.
И это говорит, что Земля уже не держит Луну, а Луна за счёт своего орбитального угла держится за землю, но так как точка Лагранжа меньше радиуса баланса для Луны и она меняет орбиту.

▌ Развитие задачи

Хотелось бы рассчитать исходные параметры системы - Земля Луна Тейя

▌Критические замечания

Важно отметить, что предложенное аналитическое решение является собственным — основанным на законах физики, таких как закон всемирного тяготения и законы механики Ньютона. Эта концепция может быть дополнением к существующим теориям, таким как общая теория относительности, подчеркивая необходимость дальнейших исследований в этой области.

▌Обратная связь и вопросы для обсуждения

• Все виды ошибок, замечаний и уточнений, буду рад прочитать.

• Идеи по улучшению концепции нулевых гравитационных зон: Как можно было бы учесть влияние других сил, таких как магнитные или электрические поля, на существование нулевых гравитационных зон? Возможно, стоит изучить влияние темной материи и темной энергии на вашу модель.

• Роль угловых сил в динамике космических объектов: Как угловые силы влияют на движение тел в солнечной системе, их орбиты и взаимодействия между собой? Как это связано с вашей гипотезой?

▌Обсуждение будущих исследований

У дальнейших исследований могут быть разнообразные направления: изучение области применения гравитационно-углового баланса в более сложных системах (например, много теловые системы) и оценка её значимости для будущих космических миссий.

▌Заключение

Гипотеза гравитационно-углового баланса открывает новые горизонты в понимании динамики тел. Она показывает, что можно достичь равновесия между гравитацией и угловым моментом, создавая зоны, где гравитация фактически исчезает. Возможно, гравитация действительно не так неизбежна, как мы привыкли думать?

Что вы думаете по этому поводу? Давайте обсудим в комментариях!

▌Инструменты

Текст статьи, формулы и код были проанализированы и проверены с использованием OpenAI ChatGPT (разработано OpenAI, https://openai.com).
—

P.S. Welcome! When entering the apartment, please take off your shoes.
P.P.S. I'm freelancing, so suggestions are welcome.