כוח משיכה מול מגנטיות
כוח כבידה וכוחות מגנטיים הם שניים מהכוחות הבסיסיים ביותר שעליהם בנוי היקום. חשוב מאוד שתהיה הבנה מספקת בכוחות היסוד הללו על מנת להבין את מכניקת היקום. כוח הכבידה יחד עם כוח אלקטרומגנטי, כוח גרעיני חלש וכוח גרעיני חזק מרכיבים את ארבעת כוחות היסוד של היקום. לתיאוריות אלו תפקיד חיוני בתחומים כמו קוסמולוגיה, תורת היחסות, מכניקת הקוונטים, אסטרונומיה, אסטרופיזיקה, פיזיקת חלקיקים וכמעט כל דבר שנמצא ביקום המוכר. במאמר זה, נדון בתיאוריות שמאחורי כוח הכבידה והמגנטיות, הדמיון ביניהם, כיצד הם מתרחשים ביקום ולבסוף ההבדלים ביניהם.
Gravity
כוח המשיכה הוא הכוח המתרחש עקב מסה כלשהי. המסה היא התנאי ההכרחי והמספיק לכוח הכבידה. יש שדה כבידה מוגדר סביב כל מסה. קח מסות m1 ו-m2 הממוקמות במרחק r אחד מהשני. כוח הכבידה בין שתי המסות הללו הוא G.m1.m2 / r^2 כאשר G הוא קבוע הכבידה האוניברסלי. מכיוון שלא קיימות מסות שליליות, כוח הכבידה תמיד מושך. אין כוחות כבידה דוחים. יש לציין שגם כוחות הכבידה הם הדדיים. כלומר הכוח m1 המופעל על m2 שווה ומנוגד לכוח m2 המופעל על m1.
פוטנציאל הכבידה בנקודה מוגדר ככמות העבודה שנעשתה על יחידת מסה כאשר מביאים אותה מאינסוף לנקודה הנתונה. מכיוון שפוטנציאל הכבידה באינסוף הוא אפס, ומכיוון שכמות העבודה שיש לבצע היא שלילית, פוטנציאל הכבידה תמיד שלילי.לכן, האנרגיה הפוטנציאלית הכבידה של כל עצם היא גם שלילית.
מגנטיות
מגנטיות מתרחשת עקב זרמים חשמליים. מוליך נושא זרם ישר מפעיל כוח נורמלי לזרם על מוליך נושא זרם אחר המוצב במקביל למוליך הראשון. מכיוון שהכוח הזה מאונך לזרימת המטענים, זה לא יכול להיות הכוח החשמלי. זה זוהה מאוחר יותר כמגנטיות. אפילו המגנטים הקבועים שאנו רואים מבוססים על לולאת הזרם שנוצרה מהספין של האלקטרון.
הכוח המגנטי יכול להיות מושך או דוחה, אבל זה תמיד הדדי. שדה מגנטי מפעיל כוח על כל מטען נע, אך מטענים נייחים אינם מושפעים. שדה מגנטי של מטען נע הוא תמיד מאונך למהירות. הכוח על מטען נע על ידי שדה מגנטי הוא פרופורציונלי למהירות המטען ולכיוון השדה המגנטי.
מה ההבדל בין מגנטיות לכבידה?
• כוחות כבידה מתרחשים עקב מסה ומגנטיות מתרחשת עקב מטענים נעים.
• כוחות מגנטיים יכולים להיות מושכים או דוחים, אבל כוחות כבידה הם תמיד מושכים.
• החלת חוק גאוס על מסות נותן את שטף הכבידה הכולל על פני השטח הסגור כשהמסה סגורה, אבל זה מיושם על המגנטים תמיד מניב אפס.
• מאחר שאין מונופולים מגנטיים, השטף המגנטי הכולל על פני כל משטח סגור הוא תמיד אפס.
