Пушечное ядро Ньютона было мысленным экспериментом, который Исаак Ньютон использовал, чтобы выдвинуть гипотезу о том, что сила тяжести универсальна и является ключевой силой для движения планет . Он появился в его работе 1687 года « Philosophi Princip Naturalis Principia Mathematica» (более поздние издания, напечатанные на английском языке как «Трактат о системе мира» ). [1]
Мысленный эксперимент
В этом эксперименте из его книги (стр. 5-8) [1] Ньютон визуализирует пушку на вершине очень высокой горы. Если бы не было сил гравитации или сопротивления воздуха, пушечное ядро должно было следовать по прямой от Земли в том направлении, в котором оно было выпущено. Если на пушечное ядро действует сила тяжести, оно будет двигаться по другому пути в зависимости от своей начальной скорости. Если скорость будет низкой, он просто упадет обратно на Землю. (A и B) например горизонтальная скорость от 0 до 7000 м / с для Земли.
Если скорость равна орбитальной скорости на этой высоте, он будет продолжать вращаться вокруг Земли по фиксированной круговой орбите, как Луна . (C) например, горизонтальная скорость около 7 300 м / с для Земли.
Если скорость выше орбитальной, но недостаточно высока, чтобы полностью покинуть Землю (ниже космической скорости ), она продолжит вращаться вокруг Земли по эллиптической орбите. (D) например, горизонтальная скорость от 7300 до приблизительно 10 000 м / с для Земли.
Если скорость очень высока, он покинет Землю по параболической (с точной второй скоростью) или гиперболической траектории. (E) например, горизонтальная скорость приблизительно более 10 000 м / с для Земли.
Другие выступления
Изображение страницы из Системы мира, на которой изображена диаграмма Ньютона для этого эксперимента, было включено в " Золотую запись Вояджера" [2] (изображение № 111).