חוק הכבידה העולמי של ניוטון
ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
חוק הכבידה האוניברסלית של ניוטון הוא חוק פיזיקלי בסיסי של המכניקה הקלאסית, הקובע שכל חלקיק מושך כל חלקיק אחר ביקום בכוח שגודלו נקבע ביחס ישר למכפלת המסות שלהם וביחס הפוך לריבוע המרחק בין מרכזיהם. פרסום תיאוריה זו נודע כ"האיחוד הגדול הראשון", שכן הוא איחד את תופעות הכבידה שתוארו קודם לכן על כדור הארץ עם התנהגויות אסטרונומיות ידועות אחרות.[1][2][3]
בשפה של היום, החוק קובע שכל מסה נקודתית מושכת כל מסה נקודתית אחרת על ידי כוח הפועל לאורך הקו החותך את שתי הנקודות. הכוח הוא יחסי למכפלה של שתי המסות, וכן נמצא ביחס ריבועי הפוך למרחק ביניהם.[4]
המשוואה עבור כוח הכבידה האוניברסלית מקבלת אפוא את הצורה:
כאשר F הוא כוח הכבידה הפועל בין שני עצמים, m1 ו-m2 הם המסות של העצמים, r הוא המרחק בין מרכזי המסות שלהם, ו-G הוא קבוע הכבידה.
חוק הכבידה של ניוטון דומה לחוק הכוחות החשמליים של שארל-אוגוסטן דה קולון – חוק קולון, המשמש לחישוב גודל הכוח החשמלי הנוצר בין שני גופים טעונים. שניהם חוקי ריבוע הפוך, כאשר הכוח הוא ביחס הפוך לריבוע המרחק בין הגופים. בחוק קולון ישנה מכפלה של שני מטענים במקום מכפלת המסות, ושימוש בקבוע קולון במקום בקבוע הכבידה. בעקבות הדמיון ביניהם הוגדר מושג חדש כדי לתאר את התופעה – כוח מרכזי.
החוק הוא חוק פיזיקלי כללי הנגזר מתצפיות אמפיריות – מה שאייזק ניוטון כינה "חשיבה אינדוקטיבית". [5] החוק הוא חלק מהמכניקה הקלאסית והוא נוסח בספרו של ניוטון עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע ("הפרינקיפיה"), שפורסם לראשונה ב-5 ביולי 1687. כאשר ניוטון הציג את הכרך הראשון של הטקסט בפני החברה המלכותית, לפני שהוא פורסם, באפריל 1686, רוברט הוק טען שניוטון השיג ממנו את חוק הריבוע ההפוך.
המבחן הראשון של תיאוריה זו של ניוטון לגבי כוח בין מסות במעבדה היה ניסוי קוונדיש שערך המדען הבריטי הנרי קוונדיש בשנת 1798.[6] ניסוי זה התרחש 111 שנים לאחר פרסום הספר הפרינקיפיה של ניוטון וכ-71 שנים לאחר מותו.
חוק ניוטון הוחלף מאז על ידי תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין, אך הוא ממשיך לשמש כקירוב מצוין להשפעות הכבידה ברוב היישומים. תורת היחסות נדרשת רק כאשר יש צורך בדיוק קיצוני, או כאשר מתמודדים עם שדות כבידה חזקים מאוד, כמו אלו שנמצאו ליד עצמים מסיביים וצפופים במיוחד, או במרחקים קטנים (כגון מסלולו של כוכב חמה סביב השמש).