HomeTags
About

Gravity inside a Hollow Earth

28 August 2017

gravity

Hollow earth society က လူတွေပြောသလို ကမ္ဘာကြီးက အခေါင်းပေါက်ကြီးဆိုရင် ကမ္ဘာအတွင်းပိုင်းမှာနေတဲ့ လူတွေက အိမ်မြှောင်တွေလို ဇောက်ထိုးကပ်နေမှာမဟုတ်ပဲ ဟင်းလင်းပြင်ထဲမှာလို လွင့်မြောနေကြလိမ့်မယ်။ ဘာလို့လဲဆိုတော့ အခေါင်းပေါက်ကမ္ဘာအတွင်းမှာဆိုရင် ဘယ်နေရာမှာပဲဖြစ်ဖြစ် မြေဆွဲအားက သုညဖြစ်နေလို့ပဲ။

ဒီလိုဖြစ်ရတာဟာ မြေဆွဲအားက ဒြပ်ထုနှစ်ခုအကွာအဝေးနှစ်ထပ်ကိန်းနဲ့ ပြောင်းပြန်အချိုးကျလို့ပဲဖြစ်တယ်။ ဒါပေမယ့် စက်လုံးရဲ့ မျက်နှာပြင်ဧရိယာ (ထို့ကြောင့် ဒြပ်ထု) က အချင်းဝက်နှစ်ထပ်ကိန်းနဲ့ တိုက်ရိုက်အချိုးကျတယ်။ စက်လုံးရဲ့ အလယ်ဗဟိုမှာဆိုရင်တော့ ဒြပ်ဆွဲအားတွေ မျှခြေဖြစ်သွားတာရှင်းပါတယ်။ ဒါပေမယ့် ဗဟိုမဟုတ်ရင်လည်း နှစ်ထပ်ကိန်းအချိုးက တူညီနေတဲ့အတွက် အားသက်ရောက်မှုရှိမှာမဟုတ်ပါဘူး။

စက်လုံးကို မစဉ်းစားသေးပဲ 2D ဖြစ်တဲ့ စက်ဝိုင်းကို စဉ်းစားကြည့်။ P က စက်ဝိုင်းအထဲက ကြိုက်တဲ့အမှတ်တစ်ခုမှာရှိမယ်။ လူက အမှတ် P မှာ ရှိတယ်။ ပြီ:ရင် လူကို ဗဟိုပြုပြီး ထောင့်အသေးလေး dθ တစ်ခု ဆန့်ထုတ်လိုက်။ သူ့ဆန့်ကျင်ဘက်ကိုလည်း ဆွဲထုတ်လိုက်။

Arc
Arc

အဲ့ဒါဆိုရင် အဲ့ဒီ့ထောင့် dθ က အုပ်မိတဲ့ စက်ဝိုင်းရဲ့ မျက်နှာပြင်အရှည် (စက်ဝန်းပိုင်း) က တစ်ဖက်မှာ dθ × a ဖြစ်ပြီး နောက်တစ်ဖက်မှာ dθ × b ဖြစ်လိမ့်မယ်။ စက်လုံးမှာဆိုရင် ထောင့်က ကတော့ချွန်ပုံရှိပြီး အုပ်မိတာက စက်လုံးရဲ့ မျက်နှာပြင်ဧရိယာဖြစ်လိမ့်မယ်။

Differential area of a sphere
Differential area of a sphere

Image source: Stack Exchange

dA1=adθ.asinθdϕdA_1=a d\theta .a\, \sin\theta \, d\phi
since b=Da,  dA2=(Da)dθ.(Da)sinθdϕ\text{since} \ b=D-a, \; dA_2=(D-a)d\theta.(D-a)\, \sin\theta \, d\phi

စက်လုံးရဲ့ အထူက dtdt ဖြစ်မယ်ဆိုရင် ထုထည်က−

dV1=dA1×dt=adθ.asinθ dϕ dtdV_1=dA_1\times dt=a d\theta .a \, \sin\theta \, d\phi \, dt
dV2=dA2×dt=(Da)dθ.(Da)sinθdϕdtdV_2=dA_2\times dt=(D-a) d\theta .(D-a) \, \sin\theta \, d\phi \, dt

ρ\rho က သိပ်သည်းဆဆိုရင် ဒြပ်ထုက−

dm1=dV1×ρdm_1=dV_1\times \rho
dm2=dV2×ρdm_2=dV_2\times \rho

အခု စက်လုံးအပိုင်းတစ်ခုစီက အမှတ် P မှာရှိတဲ့ လူပေါ်ကို သက်ရောက်တဲ့ ဒြပ်ဆွဲအားကို ရှာရအောင်။ ဒြပ်ဆွဲအား ညီမျှခြင်းက FG=Gm1m2r2F_G=G\frac{m_1 m_2}{r^2} ဆိုတော့ လူရဲ့ ဒြပ်ထုက MM ဖြစ်မယ်ဆိုရင် ဘယ်ဘက်ခြမ်းက အပိုင်းလေးက သက်ရောက်တဲ့အားက−

dFG1=GMdm1r12=GMadθasinθdϕdta2=GMdθsinθdϕdtdF_{G1}=G\frac{Mdm_1}{r_1^2}=GM\frac{a\, d\theta \, a \, \sin\theta \, d\phi \, dt}{a^2}=GM \, d\theta \, \sin\theta \, d\phi \, dt

ဖြစ်မယ်။

အလားတူပဲ ညာဘက်ခြမ်းက အပိုင်းလေး သက်ရောက်တဲ့အားက−

dFG2=GMdm2r22=GM(Da)dθ(Da)sinθdϕdt(Da)2=GMdθsinθdϕdtdF_{G2}=G\frac{Mdm_2}{r_2^2}=GM\frac{(D-a)\, d\theta \, (D-a) \, \sin\theta \, d\phi \, dt}{(D-a)^2}=GM \, d\theta \, \sin\theta \, d\phi \, dt

ဖြစ်မယ်။

အဲ့ဒီ့တော့ ဘယ်ဘက်ခြမ်းက ဒြပ်ထုအပိုင်းလေးဆွဲတဲ့အားနဲ့ ညာဘက်ခြမ်းက အပိုင်းလေးဆွဲတဲ့အားက အတူတူပဲဆိုတာတွေ့ရမယ်။ စက်လုံးတစ်ခုလုံးကို အဲ့ဒီ့လို အပိုင်းလေးအတွဲတွေ အများကြီးနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားတယ်လို့ မြင်ရင် (တနည်း θ\theta နဲ့ ϕ\phi အလိုက် integrate လုပ်ရင်) အဲ့ဒီ့အတွဲတွေက force တွေက အတူတူပဲဖြစ်တဲ့အပြင် P ရဲ့ ဆန့်ကျင်ဘက်ကနေ သက်ရောက်တဲ့အတွက် အကုန်ကျေသွားပြီး အမှတ် P မှာ ဘာဆွဲအားမှ မရှိတော့ဘူး။ အလားတူပဲ အမှတ် P ကို တခြားတစ်နေရာပြောင်းပြီ: ဒီအဆင့်တွေအတိုင်း ပြန်တွက်ကြည့်ရင်လည်း Force တွေ အကုန်ကျေသွားတာ တွေ့ရမယ်။ အဲ့ဒါကြောင့် အခေါင်းပေါက်စက်လုံးထဲက ဒြပ်ဆွဲအားဟာ ဘယ်နေရာမှာပဲဖြစ်ဖြစ် သုညပဲရှိတယ်။


TLABlog. CC BY-NC 4.0. Some rights reserved.