Co łączy Łysego, jabłko i kulę armatnią?

Dlaczego Księżyc nie spada na Ziemię?

Pytanie wcale nie jest głupie. No bo skoro jabłko z drzewa spada na Ziemię to jakby wyobrazić sobie cholernie wysokie drzewo, tak wysokie, że mógłby na nim wisieć Księżyc to dlaczego i on miałby nie spadać na Ziemię?

Pewien mądrala (jak KTOŚ zauważył) o pięknych włosach (Ty też masz piękne, ale nie mówię tu o TOBIE) wyobraził sobie kulę armatnią wystrzeloną z działa. Ty też sobie to wyobraź. Kula wystrzelona z działa przebywa pewną odległość zanim spadnie na ziemię. A teraz wyobraź sobie, że wystrzelono kulę z jeszcze większą prędkością. Co się dzieje? Kula spada dalej. A co by się stało gdyby kulę wystrzelić z taką prędkością, że leciałaby tak daleko, iż okrążyłaby Ziemię? Gdzie by upadła? Otóż nie upadłaby wcale. Taka kula leciałaby z taką dużą prędkością, że krzywizna Ziemi przestałaby mieć znaczenie. Spójrz na ten obrazek:

 

 Równie szybko jak kula spada, powierzchnia Ziemi obniża się pod nią a więc kula nigdy nie spada na Ziemię. Aby uzyskać taki efekt trzeba by nadać takiej kuli

 co najmniej 7,81 km/s. To tak zwana 

I prędkość kosmiczna Ziemi czyli minimalna prędkość jaką trzeba nadać ciału aby zaczęło ono okrążać Ziemię. Newton zdał sobie sprawę, że Księżyc tak samo jak jego wymyślona armatnia kula nieustannie spada na Ziemię, ale nigdy do niej nie dociera. Z uwagi na odległość Łysemu wystarczy prędkość ok. 1 km/s aby okrążać Ziemię i nigdy na nią nie spaść (ale ciągle spadać).

Pan "W"(jak Wątpliwość) : No dobra, ale skoro Księżyc porusza się z taką prędkością to dlaczego nie odlatuje?

 I właśnie na tym polegał geniusz Newtona. Z takiej właśnie wątpliwości wydedukował prawo grawitacji. Zdał sobie sprawę, że siła która przyciąga spadające jabłko do Ziemi jest tą samą siłą, która utrzymuje Łysego na orbicie. Kiedy podczas rzutu młotem, miotacze wykonują obroty, to napięcie sznurka jest tym, co nie pozwala wirującemu młotowi odlecieć od miotacza. Bez tej siły naciągu młot odleciałby tak jak to się dzieje gdy jest wypuszczony z ręki. Tak samo jest z Księżycem. Mimo, że okrąża on Ziemie z ogromną prędkością, nie odlatuje z niej w kosmos bo jest trzymany niewidzialnym sznurem grawitacji. Ale też na nią za sprawą tej samej grawitacji nie spada bo porusza się na tyle szybko, że powierzchnia Ziemi obniża się pod nim w takim samym tempie jak Księżyc na nią spada. 

Grawitacja jest nawykiem, którego trudno się pozbyć.        ~Terry Prachet.

Klikając w link poniżej można sprawdzić zmieniając prędkość ciała jak zmienia się jego orbita:

 UWAGA: Po kliknięciu w odnośnik do animacji należy z menu wybór tematów wybrać "Klasyczna mechanika", a następnie "Rzut poziomy a prędkości kosmiczne".

Poza I prędkością kosmiczną można wyróżnić też inne (dla Ziemi) :

• II prędkość kosmiczna (11,2 km/s) - jest to prędkość jaką należy nadać ciału aby opuściło ono orbitę Ziemi.
• III prędkość kosmiczna (16,7 km/s) - prędkość jaką należy nadać ciału aby opuściło ono Układ Słoneczny.
•  IV prędkość kosmiczna (130 km/s) - prędkość potrzebna do opuszczenia naszej galaktyki jaką jest Droga Mleczna.  

Czy Łysy zawsze był i zawsze będzie oddalony od Ziemi o taką samą odległość? 
Odpowiedź znajdziesz... gdzieś tam.