Kita hidup di Bumi, kita bergerak di sepanjang permukaannya, seolah-olah di sepanjang tepi tebing berbatu yang menjulang di atas jurang maut. Kami disimpan di tepi jurang ini hanya dengan apa yang memengaruhi kami. gravitasi bumi; kita tidak jatuh dari permukaan bumi hanya karena kita memiliki, seperti yang mereka katakan, berat tertentu. Kami akan langsung terbang dari "tebing" ini dan dengan cepat terbang ke jurang luar angkasa jika gaya gravitasi planet kita tiba-tiba berhenti bekerja. Kami tanpa henti akan terburu-buru di jurang ruang dunia, tidak tahu naik atau turun.
penggerak bumi
Miliknya pergerakan di bumi kita juga berutang pada gravitasi. Kami berjalan di Bumi dan terus-menerus mengatasi hambatan gaya ini, merasakan aksinya, seperti beban berat di kaki kami. "Beban" ini terutama terasa saat mendaki gunung, saat Anda harus menyeretnya, seperti semacam beban berat yang tergantung di kaki Anda. Hal itu tidak kalah tajamnya saat menuruni gunung, memaksa kita untuk mempercepat langkah kita.
Arah ini - "naik" dan "turun" - hanya ditunjukkan kepada kita oleh gravitasi. Di semua titik di permukaan bumi, ia diarahkan hampir ke pusat bumi. Oleh karena itu, konsep "bawah" dan "atas" akan ditentang secara diametris untuk apa yang disebut antipoda, yaitu orang yang hidup di bagian permukaan bumi yang berlawanan secara diametris. Misalnya, arah yang bagi mereka yang tinggal di Moskow menunjukkan "turun", bagi penduduk Tierra del Fuego menunjukkan "naik". Arah yang menunjukkan "turun" untuk orang di kutub dan di ekuator membuat sudut siku-siku; mereka tegak lurus satu sama lain.
Di luar Bumi, ketika menjauh darinya, gaya gravitasi berkurang, karena gaya tarik-menarik berkurang (gaya tarik-menarik Bumi, seperti benda dunia lainnya, meluas jauh tanpa batas di angkasa) dan gaya sentrifugal meningkat , yang mengurangi gaya gravitasi. Oleh karena itu, semakin tinggi kita mengangkat suatu beban, misalnya di dalam balon, semakin kecil bobot beban tersebut.
gaya sentrifugal bumi
Karena rotasi harian, gaya sentrifugal bumi. Gaya ini bekerja di mana-mana di permukaan bumi dengan arah tegak lurus sumbu bumi dan menjauhinya. Gaya sentrifugal kecil dibandingkan dengan gravitasi. Di ekuator, ia mencapai nilai terbesarnya. Tetapi bahkan di sini, menurut perhitungan Newton, gaya sentrifugal hanya 1/289 dari gaya tarik-menarik. Semakin jauh ke utara dari ekuator, semakin sedikit gaya sentrifugal. Di kutub paling nol.
Pada ketinggian tertentu gaya sentrifugal akan meningkat sedemikian rupa sehingga sama dengan gaya tarik-menarik, dan gaya gravitasi pertama-tama akan menjadi nol, dan kemudian, dengan bertambahnya jarak dari Bumi, ia akan mengambil nilai negatif dan akan terus meningkat, diarahkan dengan arah yang berlawanan terhadap Bumi.
Gravitasi
Gaya resultan gaya tarik bumi dan gaya sentrifugal disebut gravitasi. Gaya gravitasi di semua titik di permukaan bumi akan sama jika bola kita benar-benar akurat dan teratur, jika massanya memiliki kerapatan yang sama di mana-mana, dan, akhirnya, jika tidak ada rotasi harian di sekitar sumbu.
Tetapi, karena Bumi kita bukan bola biasa, tidak terdiri dari semua bagian bebatuan dengan kepadatan yang sama dan berputar sepanjang waktu, maka, oleh karena itu, gravitasi pada setiap titik di permukaan bumi sedikit berbeda.
Oleh karena itu, di setiap titik di permukaan bumi besarnya gravitasi tergantung pada besarnya gaya sentrifugal, yang mengurangi gaya tarik-menarik, pada kepadatan batuan bumi dan jarak dari pusat bumi. Semakin besar jarak ini, semakin sedikit gravitasi. Jari-jari Bumi, yang di salah satu ujungnya, seolah-olah bersandar pada ekuator bumi, adalah yang terbesar. Jari-jari yang memiliki titik Kutub Utara atau Selatan sebagai ujungnya adalah yang terkecil. Oleh karena itu, semua benda di ekuator memiliki gravitasi yang lebih kecil (bobot lebih kecil) daripada di kutub.
Diketahui bahwa gravitasi lebih besar di kutub daripada di ekuator sebesar 1/289.
Perbedaan gravitasi dari benda yang sama di khatulistiwa dan di kutub dapat ditemukan dengan menimbangnya dengan neraca pegas. Jika kita menimbang benda pada timbangan dengan timbangan, maka kita tidak akan melihat perbedaan ini. Neraca akan menunjukkan bobot yang sama baik di kutub maupun di ekuator; bobot, seperti benda yang ditimbang, tentu saja juga akan berubah beratnya.
Mari kita asumsikan sebuah kapal dengan muatan berbobot di daerah kutub, dekat kutub, sekitar 289 ribu ton. Setibanya di pelabuhan dekat khatulistiwa, sebuah kapal dengan muatan hanya berbobot sekitar 288.000 ton. Jadi, di ekuator, kapal kehilangan berat sekitar seribu ton.
Semua benda disimpan di permukaan bumi hanya karena gravitasi bekerja padanya. Di pagi hari, bangun dari tempat tidur, Anda dapat menurunkan kaki ke lantai hanya karena gaya ini menariknya ke bawah.
Gravitasi di dalam Bumi
Mari kita lihat bagaimana perubahannya gravitasi di dalam bumi. Saat kita masuk lebih dalam ke Bumi, gaya gravitasi terus meningkat hingga kedalaman tertentu. Pada kedalaman sekitar seribu kilometer, gravitasi akan memiliki nilai maksimum (terbesar) dan akan meningkat dibandingkan dengan nilai rata-ratanya di permukaan bumi (9,81 m/s) sekitar lima persen. Dengan pendalaman lebih lanjut, gaya gravitasi akan terus berkurang dan di pusat bumi akan sama dengan nol.
Asumsi tentang rotasi bumi
Kita bumi berputar membuat revolusi penuh pada porosnya dalam 24 jam. Gaya sentrifugal diketahui meningkat sebanding dengan kuadrat kecepatan sudut.
Oleh karena itu, jika Bumi mempercepat rotasinya pada porosnya sebanyak 17 kali, maka gaya sentrifugal akan bertambah 17 kali kuadrat, yaitu 289 kali lipat. Dalam kondisi normal, seperti disebutkan di atas, gaya sentrifugal di ekuator adalah 1/289 gaya gravitasi. Dengan peningkatan 17 kali gaya tarik dan gaya sentrifugal dibuat sama. Gaya gravitasi - resultan dari dua gaya ini - dengan peningkatan kecepatan rotasi aksial Bumi akan sama dengan nol.
Kecepatan rotasi Bumi di sekitar porosnya disebut kritis, karena dengan kecepatan rotasi planet kita seperti itu, semua benda di ekuator akan kehilangan beratnya. Durasi hari dalam kasus kritis ini kira-kira 1 jam 25 menit. Dengan percepatan rotasi Bumi lebih lanjut, semua benda (terutama di ekuator) pertama-tama akan kehilangan beratnya, dan kemudian terlempar ke luar angkasa oleh gaya sentrifugal, dan Bumi sendiri akan terkoyak oleh gaya yang sama.
Kesimpulan kami akan benar jika Bumi adalah benda yang benar-benar kaku dan, ketika gerakan rotasinya dipercepat, tidak akan mengubah bentuknya, dengan kata lain, jika jari-jari ekuator bumi mempertahankan nilainya. Tetapi diketahui bahwa dengan percepatan rotasi bumi, permukaannya harus mengalami beberapa deformasi: ia akan mulai menyusut ke arah kutub dan mengembang ke arah ekuator; itu akan terlihat semakin rata. Panjang jari-jari ekuator bumi kemudian akan mulai bertambah dan dengan demikian meningkatkan gaya sentrifugal.
Dengan demikian, benda-benda di ekuator akan kehilangan beratnya sebelum kecepatan rotasi Bumi meningkat 17 kali lipat, dan malapetaka dengan Bumi akan datang sebelum siang hari akan mengurangi durasinya menjadi 1 jam 25 menit. Dengan kata lain, kecepatan kritis rotasi bumi akan lebih sedikit, dan panjang maksimum hari akan lebih lama.
Bayangkan secara mental bahwa kecepatan rotasi bumi, karena beberapa alasan yang tidak diketahui, akan mendekati kritis. Apa yang akan terjadi dengan penduduk bumi?
Pertama-tama, di mana pun di Bumi, satu hari akan menjadi, misalnya, sekitar dua atau tiga jam. Siang dan malam akan berubah secara kaleidoskopik dengan cepat. Matahari, seperti di planetarium, akan bergerak sangat cepat melintasi langit, dan begitu Anda bangun dan membasuh diri, matahari akan menghilang di balik cakrawala, dan malam akan datang menggantikannya. Orang tidak akan lagi menavigasi waktu secara akurat. Tidak ada yang akan tahu hari apa bulan itu dan hari apa dalam seminggu itu. Kehidupan manusia normal akan tidak teratur.
Jam pendulum akan melambat dan kemudian berhenti di mana-mana. Mereka berjalan karena gravitasi bekerja pada mereka. Memang, dalam kehidupan kita sehari-hari, ketika para "pejalan kaki" mulai tertinggal atau terburu-buru, maka pendulum mereka perlu diperpendek atau diperpanjang, atau bahkan digantungkan beban tambahan pada pendulum.
Benda di ekuator akan kehilangan berat badannya. Dalam kondisi imajiner ini akan mudah mengangkat benda yang sangat berat. Tidak akan sulit memikul kuda, gajah, atau bahkan mengangkat seluruh rumah. Burung akan kehilangan kemampuannya untuk mendarat. Ini adalah sekawanan burung pipit yang berputar-putar di atas palung berisi air. Mereka berkicau dengan keras, tetapi tidak bisa turun. Segenggam biji-bijian yang dilemparkannya akan menggantung di bumi dalam butiran-butiran terpisah.
Biarlah, lebih jauh lagi, kecepatan rotasi Bumi semakin mendekati kritis. Planet kita sangat cacat dan terlihat semakin rata. Itu disamakan dengan korsel yang berputar cepat dan mengancam akan membuang penghuninya.
Sungai-sungai kemudian akan berhenti mengalir. Mereka akan menjadi rawa-rawa yang tergenang lama. Kapal laut besar hampir tidak akan menyentuh permukaan air dengan dasarnya, kapal selam tidak akan bisa menyelam ke kedalaman laut, ikan dan hewan laut akan berenang di permukaan laut dan samudra, mereka tidak bisa lagi bersembunyi di kedalaman laut. Pelaut tidak lagi dapat berlabuh, mereka tidak lagi memiliki kemudi kapal mereka, kapal besar dan kecil tidak akan bergerak.
Ini gambar imajiner lainnya.
Kereta api penumpang berdiri di stasiun. Peluit sudah dibunyikan; kereta harus berangkat. Pengemudi mengambil semua tindakan yang diperlukan. Stoker dengan murah hati melempar batu bara ke dalam tungku. Bunga api besar beterbangan dari cerobong asap lokomotif uap. Roda berputar mati-matian. Tapi lokomotifnya masih berdiri. Rodanya tidak menyentuh rel dan tidak ada gesekan di antara keduanya. Saatnya akan tiba ketika orang tidak akan bisa turun ke lantai; mereka akan menempel seperti lalat ke langit-langit.
Biarkan kecepatan rotasi Bumi terus meningkat. Gaya sentrifugal semakin unggul dalam besarnya gaya tarik-menarik ... Kemudian orang, hewan, barang rumah tangga, rumah, semua benda di Bumi, seluruh dunia binatangnya akan terlempar ke ruang dunia.
Benua Australia akan terpisah dari Bumi dan menggantung di angkasa seperti awan hitam kolosal. Afrika akan terbang ke kedalaman jurang yang sunyi, menjauh dari Bumi. Perairan Samudra Hindia akan berubah menjadi sejumlah besar tetesan berbentuk bola dan juga akan terbang ke jarak yang tak terbatas. Laut Mediterania, sebelum sempat berubah menjadi kumpulan tetesan raksasa, akan terpisah dari dasar dengan seluruh ketebalan airnya, yang memungkinkan untuk dengan bebas berpindah dari Napoli ke Aljir.
Akhirnya, kecepatan rotasi akan bertambah banyak, gaya sentrifugal akan bertambah banyak sehingga seluruh Bumi akan terkoyak.
Namun, ini juga tidak bisa terjadi. Kecepatan rotasi bumi, seperti yang kami katakan di atas, tidak meningkat, tetapi sebaliknya, bahkan berkurang sedikit - namun, sangat kecil sehingga, seperti yang telah kita ketahui, dalam 50 ribu tahun durasi hari meningkat. hanya dengan satu detik. Dengan kata lain, Bumi sekarang berputar dengan kecepatan yang diperlukan agar flora dan fauna di planet kita berkembang di bawah sinar Matahari yang memberi kehidupan selama ribuan tahun.
Nilai gesekan
Mari kita lihat sekarang apa masalah gesekan dan apa yang akan terjadi jika itu tidak ada. Gesekan diketahui memiliki efek berbahaya pada pakaian kita: mantel memakai lengan terlebih dahulu, dan sepatu boot sol, karena lengan dan sol paling rentan terhadap gesekan. Tetapi bayangkan sejenak bahwa permukaan planet kita seolah-olah dipoles dengan baik, sangat halus, dan kemungkinan gesekan akan dikecualikan. Bisakah kita berjalan di permukaan seperti itu? Tentu saja tidak.
Semua orang tahu bahwa bahkan di atas es dan lantai yang tergores sangat sulit untuk berjalan dan Anda harus berhati-hati agar tidak jatuh. Namun permukaan es dan lantai yang bergesekan masih memiliki gesekan.
Jika gaya gesekan menghilang di permukaan bumi, kekacauan yang tak terlukiskan akan selamanya menguasai planet kita. Jika tidak ada gesekan, laut akan mengamuk selamanya dan badai tidak akan pernah surut. Tornado pasir tidak akan berhenti menggantung di atas bumi, dan angin akan terus bertiup. Suara merdu piano, biola, dan raungan mengerikan hewan predator akan bercampur dan menyebar tanpa henti di udara.
Tanpa gesekan, benda yang bergerak tidak akan pernah berhenti. Di permukaan bumi yang benar-benar mulus, berbagai benda dan benda akan selamanya bercampur dalam berbagai arah. Konyol dan tragis akan menjadi dunia Bumi, jika tidak ada gesekan dan tarikan Bumi.
