¿Qué hace que la materia gire/gire/orbite inicialmente?

El Universo comienza como una distribución de materia casi perfectamente uniforme con pequeñas perturbaciones en las distribuciones de densidad y velocidad a través de él. Si elige cualquier región de este Universo primitivo, es casi seguro que tiene un momento angular o, en otras palabras, tiene un movimiento de giro neto lento. A medida que la materia colapsa bajo la gravedad, el momento angular se conserva y el giro lento de un objeto grande se convierte en el giro rápido de un objeto más compacto. Esto es similar a dar vueltas en una silla con los brazos extendidos y luego tirar de ellos: giras más rápido.

Si invierte su pregunta, la respuesta será obvia. tu no explanation as to why the spin beganescribes Trate de pensar de otra manera: ¿qué significaría el giro cero? Eso significaría que dos objetos bastante aleatorios tienen su velocidad relativa dirigida exactamente en la misma dirección que el vector que conecta su centro de masas. Lo cual es bastante improbable si considera dos objetos con velocidades aleatorias.

The magnet does not make the paper clip revolve around itsolo porque el campo magnético no es gravedad y if you fall off of a building, you don’t spin around the earthsolo porque 1) la Tierra es bastante grande en comparación con un edificio 2) no solo caes en una dirección aleatoria con una velocidad aleatoria, sino que comienzas a caer con velocidad cero (lo cual es bastante improbable). Si toma un edificio un poco más grande que la Tierra y salta desde la parte superior en alguna dirección aleatoria, lo más probable es que lo haga.

Kyle tiene la respuesta correcta sobre qué causó el giro en primer lugar (pequeñas perturbaciones en el universo primitivo), pero en respuesta a sus otras preguntas:

• La gravedad atrae la materia a lo largo de un camino recto, es la combinación del momento lineal y la atracción gravitacional lo que crea la fuerza centrífuga , que produce una órbita. Piensa en el agua en un balde que balanceas sobre tu cabeza, permanece en el balde debido a las fuerzas centrífugas, no sale volando debido al tirón de tu brazo (análogo a la gravedad) y sigue girando debido a su impulso. .

• Los ejemplos del imán y la caída solo parecen romper las reglas debido a la diferencia de escala. Considere que el clip tampoco orbita el imán debido a las fuerzas gravitatorias. Para cualquier fuerza de atracción dada, la velocidad requerida para producir una órbita debe equilibrar exactamente las fuerzas centrífuga y de atracción (centrípitas); demasiado rápido, y la órbita se vuelve hiperbólica, demasiado lento, y los objetos chocan. En cualquier caso, lo que importa es el componente de movimiento tangencial a la fuerza de atracción. Para orbitar la tierra a una distancia de la altura de un edificio, tendrías que viajar a velocidades hipersónicas en dirección horizontal; de manera similar para el clip y el imán.

Da la casualidad de que acabo de terminar de leer un buen libro que explica el cambio de mentalidad que permitió a la ciencia moderna desarrollar estos conceptos. Tú podrías estar interesado.

Ejemplo

Como puedes ver en el artículo sobre la fuerza centrípita mencionado anteriormente, la aceleración de un objeto en movimiento circular uniforme es:

$a = \frac{v^2}{r}$

Resolviendo para$v$da:

$v = \sqrt{a r}$

Sabemos que la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra es de unos 9,8 m/s^2 y podemos ver que el radio de la Tierra es de unos 6000 km. Poniendo esto junto, vemos que una velocidad horizontal que produciría una fuerza centrípita lo suficientemente significativa como para mantener una órbita en la superficie de la Tierra sería:

$v = \sqrt{9.8 \frac{m}{s^2} \cdot 6,000,000 m}$

$v \approx 7,500 \frac{m}{s}$

Dada la velocidad del sonido en el aire seco de 350 m/s, eso significa que tendrías que saltar de ese edificio a más de mach 20 horizontal al suelo para orbitar.

¿No es por la masa? siendo la superficie más liviana que el núcleo, tendría que viajar más rápido forzando al cuerpo a rotar. no estoy muy seguro, pero creo que todo ha viajado la misma distancia en el espacio, pero cuanto más ligera es la masa, más larga es la ruta que tomas (girando alrededor de objetos más pesados). como el soldado travieso que corre en círculos alrededor de los manifestantes solo cubre la misma distancia pero viaja mucho más lejos.

Espero que esto tenga sentido.