Domanda:
Come spiego a un bambino di sei anni perché le persone dall'altra parte della Terra non cadono?
Amal Murali
2014-01-20 19:29:55 UTC
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Oggi la sorella di sei anni di un amico mi ha fatto la domanda "perché le persone dall'altra parte della terra non cadono?". Ho provato a spiegare che la Terra è una sfera enorme e c'è una forza speciale chiamata "gravità" che cerca di attirare tutto al centro della Terra, ma lei non sembra capirlo. Ho anche fatto alcuni tentativi usando un mappamondo, dicendo che "Su" e "Giù" sono tutte prospettive locali e le persone dall'altra parte della Terra si sentono in cima, ma lei continua a non capirlo.

Come posso spiegare il concetto di gravità a un bambino di sei anni in modo semplice e significativo?

Non c'è bisogno di spiegare la gravità;il problema è la relatività del "down".Se le persone dall'altra parte della terra cadessero, verso cosa cadrebbero * verso *?L'unica cosa verso cui cadere è la terra stessa.
Quindici risposte:
#1
+120
SevenSidedDie
2014-01-21 00:31:39 UTC
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Avendo il mio bambino di 6 anni e dopo averlo spiegato con successo, ecco il mio consiglio dall'esperienza:

  • Non cercare di spiegare la gravità come una forza misteriosa. Non ha senso per la maggior parte degli adulti (triste, ma vero! Parlane con i non fisici e vedrai), non ha senso per un 6 anni.

    La ragione per cui questo non funziona è che richiede inferenza da principi generali ad applicazioni specifiche, in più richiede un pensiero astratto avanzato per afferrare anche il concetto di forze invisibili. Quelle non sono abilità che un bambino di 6 anni ha a portata di mano. La maggior parte delle cose che stanno scoprendo in questo momento è frammentaria e non inizieranno ad adattare le loro esperienze ai modelli più consapevoli della realtà per alcuni anni ancora.

  • Sfrutta La tendenza del bambino di 6 anni a considerare le descrizioni delle azioni che accadono per valore nominale come semplici fatti frammentari.

    Le cose tirano su se stesse altre cose. Quando hai un lotto di cose, ne ricava un lotto altre cose. Le cose più grandi attirano le cose più piccole.

    Avendo capito in precedenza la forma del sistema solare e una chiara comprensione del fatto delle orbite (non di come funzionano, questo è un pezzo diverso - solo che i pianeti e le lune si muovono in tracce "circolari" attorno a cose più pesanti come il Sole e la Terra) può essere utile prima di intraprendere queste parti della conversazione. Non ne sono sicuro, ma quella era una cosa che i miei 6 anni avevano già iniziato a capire a questo punto.

    Queste conversazioni sono state anche mescolate con le nostre conversazioni su come la Terra si è formata dai detriti e su come fosse coinvolti nel realizzarlo, e come ha reso l'attrazione sempre di più. Quindi, non posso davvero separare quello sfondo; può anche aiutare / essere necessario.

  • Non cercare di correggere la confusione di un bambino di 6 anni sul fatto che alti e bassi siano relativi, ma usa invece.

    C'è molta Terra sotto di noi e ci tira giù quando saltiamo. Se saltassimo di lato, ci spingerebbe indietro di lato. Se cadessimo dal fondo, ci tirerebbe su.

    Puoi seguirlo in seguito con un dialogo socratico sulla natura relativa di su e giù, ma non confondere il acque con quello immediatamente. Questo non avrà alcun acquisto finché non accetteranno il fatto che la Terra ti tirerà su "indietro" se cadi.

  • Sviluppalo su una serie di conversazioni. Non lo capiranno la prima volta, o la decima, ma alcuni pezzi rimarranno attaccati.

  • Non cercare di instillare una comprensione del modello di lavoro complessivo. Se riesci a fornire loro alcuni fatti singoli e sconnessi in cui credono davvero, metterli insieme avverrà man mano che invecchiano e maturano e ottengono una maggiore esposizione a queste cose.

Tutti questo sta assumendo un bambino decentemente intelligente ma non prodigioso, ovviamente. (Un bambino prodigio di 6 anni può probabilmente afferrare il modello di gravità di un adulto laico, ma se è quello con cui hai a che fare, non devi modificare il tuo insegnamento.)

Per un contesto più ampio , questo è stato anche dopo che la classe di mio figlio ha iniziato a sperimentare con i magneti a scuola. Sono stato ispirato a tentare di spiegare la gravità quando mio figlio mi ha detto che gli alberi non fluttuavano nello spazio perché la Terra era un magnete gigante. (Vero! Ma non perché gli alberi non volano via.) Confrontare gravità e magnetismo potrebbe aiutare, per dare loro un esempio di attrazione invisibile che possono sentire, ma potrebbe confondere molto l'argomento anche perché ho lavorato molto (su più conversazioni) per convincere il mio che gli alberi non si attaccano al suolo a causa del magnetismo, anche se la Terra è una calamita gigante.

E un ultimo consiglio che è incidentale, ma può aiutare:

  • Dopo aver avuto alcune di queste conversazioni, riproduci Kerbal Space Program mentre guardano. (Anche in questo caso, questo deriva dall'esperienza. Mio figlio ama guardare KSP.) Vedere un esempio pratico di gravità al lavoro in un ambiente naturale contribuirà notevolmente a cementare le conversazioni precedenti. Può sembrare uno scherzo di chiusura, ma vedere un sistema che si muove e viene manipolato fa una enorme differenza per la comprensione di un bambino piccolo, perché non è più astratto o richiede la costruzione di astrazioni mentali da afferrare, come mostrare loro un globo fa.
** ** Per favore non trattenere lunghe discussioni nel commento, crea una stanza in [chat] se desideri discutere
E per tutto il resto, "The Magic School bus Gains Weight" di scholastic è abbastanza buono :) http://www.scholastic.com/teachers/lesson-plan/magic-school-bus-gains-weight
In realtà sono ingenuamente in disaccordo con questo.Come non genitore, ma qualcuno che ha insegnato 5-10 anni al campo di scienze, non mi piace l'idea di continuare a chiamare "su" la direzione in cui ci troviamo.Ho scoperto che finché puoi metterti nei panni dei bambini e seguire tutti i presupposti errati che stanno facendo, puoi convincerli a fare il salto.Il problema con "up" è che stanno in piedi e * sentono * la gravità mentre guardano un globo.Falli sdraiare, usa una mappa piatta, tutto ciò che puoi per rompere l'associazione.
#2
+84
mcFreid
2014-01-20 19:58:16 UTC
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L'idea sbagliata deriva probabilmente da un'incomprensione di "down". Fare un disegno 2D della terra con edifici, persone e alberi potrebbe aiutare. Ad esempio, enter image description here

Questo è ancora meglio http://corpsmoderne.itch.io/flappy-space-program
Aha!Quindi non cadono perché si tengono per mano con le persone in cima!
#3
+49
n00b
2014-01-20 21:48:41 UTC
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Avvolgi una palla (come una pallina da tennis) con un elastico. Dille di mettere il dito tra la palla e l'elastico e di cercare di allontanare il dito dalla palla. Falle fare questo su tutti i lati della palla. Ora spiegale come l'elastico è come la gravità.

Questo potrebbe farle pensare che la gravità sia una forza di spinta, che ti spinge sulla Terra, non una forza di trazione. Anche se potrebbe trasmettere il messaggio, potrebbe anche fornirle un modello molto errato di come funziona il mondo.
@Jeff Non esiste alcuna differenza effettiva tra forze di spinta e trazione; sono lo stesso vettore. La gravità può essere intesa allo stesso modo come spingere o tirare. Per un ottimo esempio intuitivo del perché la differenza non ha senso: se cadi in un fiume, ti spinge o ti trascina a valle?
@SevenSidedDie hai ragione ma nella vita reale non usiamo vettori liberi invece abbiamo vettori fissi e quindi dipende da dove applichi una forza.
@MukulKumar Nella "vita reale" i vettori non esistono, sono solo costrutti astratti super utili. Abbiamo usato vettori fissi (più spesso) perché sono più convenienti e danno come risultato modelli più semplici, non perché rappresentano una verità fondamentale sulla realtà (o spingere contro tirare). La mappa non è il territorio. (Un modello che si preoccupa di spingere o tirare non usa un modello a corpo libero. Devi entrare in fattori di stress ingegneristici e cose del genere prima che il tuo modello si preoccupi di spingere contro tirare.)
@SevenSidedDie ha ragione.Tuttavia, darà la comprensione intuitiva che più ti allontani dalla superficie più forte è la gravità, e che far scivolare i legami scontrosi significa rompere la fascia e scappare per sempre.
L'unico problema con questo è che la gravità diminuisce man mano che ci si allontana.
@Azmisov è un'analogia per aiutare un bambino a comprendere il concetto di base della gravità.Non una lezione di fisica complessa.
#4
+25
sumyong
2014-01-20 23:17:50 UTC
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Strofina un palloncino con un panno per indurre una carica che dimostrerà "adesione statica", quindi attira piccoli pezzi di carta con il palloncino. Una volta che hanno visto che l'elettricità statica attrae i piccoli pezzi di carta sul fondo del palloncino, puoi iniziare a spiegare loro la "forza".

Questa è la mia risposta preferita perché arriva al cuore della questione con una dimostrazione di forza attrattiva che utilizza un oggetto sferico. L'unica cosa che resta è dire che la gravità è fondamentalmente la stessa idea, tranne che non è necessario strofinare l'oggetto per caricarlo, devi solo essere "pesante" (beh, "massiccio", ma quella parola è difficile).
Pshhh. Questa è la legge del * magnetismo *, non la legge della * gravità. * Avresti questo ragazzo che lancia hamburger!
@itcouldevenbeaboat Bene, abbiamo pensato anche alle forze elettriche e deboli: D.
Il signor Wizard non ha fatto questo per aiutare a spiegare la gravità?
#5
+25
user37752
2014-01-20 23:19:37 UTC
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Chiedi al bambino che cosa significherebbe "giù" per le persone dall '"altro lato" della Terra.

Stavo per dire che potresti chiedere al bambino "Dove sarebbe caduta la persona?" Questo probabilmente la confonderà, ma la farà pensare. A volte rispondere a un problema implica prima di tutto aiutare qualcuno a comprendere la profondità di ciò che sta chiedendo. Se pensa "dovrebbero cadere!" dovrebbe quindi rendersi conto che "questo non ha senso" seguiranno altre domande, ma questa è una buona cosa. L'inquisizione che porta al pensiero critico aiuterà solo a migliorare il suo sviluppo cognitivo e questo dovrebbe essere parte del tuo obiettivo nell'affrontare le sue domande.
#6
+20
anna v
2014-01-20 19:51:03 UTC
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Ecco alcune idee:

a) Cerca di farle capire il concetto di "forza": lega due palline su un elastico. Falle smontarli in modo che abbia una sensazione di forza. Prendi una mela e lasciala cadere. Falle capire che se una forza (la sua mano) non tiene un oggetto, viene tirato dalla terra, come l'elastico tira le palline.

b) Quindi mostrala su un globo dove ti trovi. Mostra la verticale dove cade la mela. Potresti quindi passare alla forza che tira verso il centro, il modo in cui l'elastico tira lungo la linea, e che è la linea che definisce in che modo la forza tira, sia per l'elastico che per la terra. Fai l'analogia secondo cui ogni punto della terra tira lungo la linea come se ci fosse una fascia, verso il centro.

buona fortuna

puoi migliorare l'esempio legando * due mele * insieme - o facendo cadere una palla, ma dov'è il divertimento in questo;)
#7
+20
Immortal Player
2014-01-20 21:00:21 UTC
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Prendi una calamita e tienila in posizione verticale, cospargi le otturazioni di ferro su entrambi i lati del palo. Le otturazioni di ferro sul lato inferiore saranno appese. Quindi il bambino avrà la sensazione che è possibile che le cose rimangano senza cadere. Non è necessario spiegare il concetto di gravità per il bambino ora. Il bambino creerà la spiegazione per se stesso (potrebbe anche diventare il prossimo newton creando un nuovo concetto).

potresti diventare davvero creativo e creare un cilindro o una sfera, usando due magneti all'interno e all'esterno, sia in alto che in basso, oggetti che rappresentano persone ...
@aikeru Questo era il mio pensiero, usando una palla da gerbillo. Ho persino immaginato dei piccoli gerbilli calamitati, ma ho rapidamente abbandonato l'idea :)
Ora chiedi al bambino di rimuovere la limatura dal magnete. Aspetta cinque minuti. Ora hai spiegato con successo "furioso berserker"
Ricorda solo di rivestire prima il magnete con la carta.
#8
+15
Alan Rominger
2014-01-21 09:50:49 UTC
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Dopo aver considerato attentamente la situazione del PO, credo che l'attenzione si concentri sul processo retorico. In seguito a ciò, il mio approccio argomentativo sarebbe il seguente: resta fermo sul fatto che la Terra è rotonda, fai in modo che il bambino riconcili le incoerenze .

La ragione di questo tipo di approccio è il comportamento del bambino. La seguente citazione è una sceneggiatura che ho ripetuto più e più volte durante le lezioni di fisica:

Ho anche fatto alcuni tentativi usando un globo, dicendo che "Su" e "Giù" sono tutte prospettive locali e le persone dall'altra parte della terra si sentono al top, ma lei continua a non capirlo.

Qui hai presentato un argomento. Ma cosa è seguito dopo quella discussione? Non ci sono commenti apparenti sull'argomento del bambino. Non mi aspetto che un bambino replichi con controargomentazioni coerenti o coerenti con gli eventi, ma la risposta sembra mancare del tutto.

Questo è familiare a quelli di noi con esperienza di insegnamento della fisica. Le risposte sbagliate sono sempre facili da gestire e quasi universalmente costruttive. È la mancanza di qualsiasi modello di formazione che blocca il progresso e spesso li porta a passare da major a qualcosa di non tecnico a causa della brutta esperienza.

Considera la retorica come una partita a scacchi (con regole formalmente stabilite per il movimento). Come adulto istruito, probabilmente non hai problemi a rispondere a qualsiasi mossa che fa il bambino. Se lo fai, fai un'altra domanda qui.

Nessun approccio retorico sarà utile il 100% delle volte. Anche i controesempi non sono sempre utili, ma fanno appello a un esempio molto particolare di logica incoerente. Se hai attribuito alla cattiva logica prima di vedere il controesempio, allora realizzerà il suo scopo, dimostrando che hai torto. Penso che la risposta migliore che ho visto qui sia stata la seguente immagine (pubblicata come commento):


(immagine originariamente da http://www.caloi.com.ar/caloidoscopio_new/byn/byn53.gif)

Questa è la perfezione fisica.

L'illustrazione assurda fa sì che lo spettatore abbandoni una vista. Potresti rifiutare che la Terra sia una sfera, oppure potresti rifiutare che la gravità sia sempre nella stessa direzione. Suppongo che rimanga l'opzione che le persone stiano attualmente, in questo momento, cadendo dal lato del pianeta. Penso che sia ciò che rende divertente la fisica. Per ogni modello che costruiamo, c'è una storia che lo accompagna. La maggior parte delle proposte individuali può avere un modello costruito attorno ad essa, cambiando tutto il resto nell'universo per adattarsi. Ma una volta che sei costretto a spiegare più fatti contemporaneamente, sei in procinto di costruire la fisica. Ogni modello è una storia. Se puoi iniziare a divertirti nel raccontare quei modelli / storie, sei sulla buona strada per la scuola di specializzazione.

Dico che la fisica coinvolge due cose: il razionalismo e le prove. La coerenza del tuo modello è dettata dalla ragione, ma quale modello si applica è determinata dalle prove che otteniamo dal mondo che ci circonda (per il quale non esistono scorciatoie mentali). Ecco alcune storie che hanno consistenza:

  1. La Terra è piatta, la gravità è sempre bassa. La validità può essere determinata più o meno solo misurando la forma della Terra.
  2. La Terra è rotonda, la gravità è sempre nella stessa direzione. Esiste una posizione privilegiata "in cima alla Terra" e tutto il resto è in pendenza. Puoi verificarlo osservando una palla che rotola oltre il confine del mondo.

Forse la cosa migliore da fare non è essere corretti, ma mostrare come tu stesso ti diverti sbagliato. Se emulano quel comportamento, saranno scienziati fantastici.

#9
+11
goncalopp
2014-01-20 22:38:50 UTC
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Ci sono buone probabilità che tu non sia in grado di farle capire come funziona.

Secondo lo psicologo dello sviluppo Jean Piaget, i bambini alla sua età tendono a vedere se stessi come il "centro del mondo", e sono incapaci di ragionare su di esso da qualsiasi altro punto di vista. Il processo è chiamato egocentrismo ed è lo stesso motivo per cui un bambino si confonde quando sua madre chiama i suoi genitori (della madre) madre / padre invece di nonna / nonno.

Non farà male cercare di spiegare, e lei potrebbe ottenere delle informazioni, ma se non lo fa non si innervosisce.

[Quasi tutto il lavoro di Piaget è stato pesantemente messo in discussione; molto è stato confutato.] (https://en.wikipedia.org/wiki/Jean_Piaget#Challenges) Ironia della sorte, una delle ragioni è che spesso non tiene conto di come le persone in diverse parti del mondo a volte abbiano prospettive diverse sulle cose ! Piuttosto che innescare una discussione sulla psicologia dello sviluppo, suggerirò questo: la domanda qui non dipende fondamentalmente dalla comprensione della * prospettiva * di qualcun altro. Se solo oggetti inanimati (ad esempio, automobili e orsacchiotti) popolassero l'altro lato della Terra, non sarebbero comunque caduti.
Questi farebbero grandi domande su [Scienze cognitive] (http://cogsci.stackexchange.com) :-)
Sebbene questa sia una buona informazione sui problemi cognitivi coinvolti, in realtà non risponde alla domanda _physics_ a portata di mano.
Mio figlio di 2,5 anni capisce che sua nonna è mia madre.
#10
+5
Pedro Rolo
2014-01-21 00:25:00 UTC
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Perché non provi a spiegare che ogni oggetto attrae altri oggetti, ma che per essere sentito, almeno uno degli oggetti deve essere molto grande? La terra è un oggetto molto grande, quindi attrae le cose verso di essa.

#11
+3
Thorbjørn Ravn Andersen
2014-01-22 18:59:05 UTC
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Sottolinea il fatto che una palla cade dritta verso il basso e non lateralmente. Questo perché vuole andare al centro della Terra.

Questo è vero ovunque. Quello che pensiamo sia verso il basso è verso il centro della Terra, e questo è vero ovunque andiamo.

(e poi dai un'occhiata al globo e vedi quale direzione è verso il centro)

#12
+2
RonJohn
2014-01-20 23:34:54 UTC
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Digli che in basso significa " in verso il centro della Terra, non importa dove ti trovi."

* lei
#13
+1
Phoenix
2014-01-21 02:07:15 UTC
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Spiega che poiché la terra è rotonda e le persone non cadono (poiché non esiste un "basso" assoluto), cadono verso il centro della terra.

Ha già detto che: _Ho cercato di spiegare che la terra è una sfera enorme e c'è una forza speciale chiamata "gravità" che cerca di attrarre tutto al centro della terra_
#14
  0
k0pernikus
2014-01-22 06:32:24 UTC
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Ciò che mi ha aiutato a capire la gravità è stato modellare lo spaziotempo come un trampolino o un lenzuolo teso. Ora mettici sopra un melone, dicendo "Questa è la terra che piega lo spazio". Ora prendi una biglia e dì "Questo sei tu, anche piegando lo spazio, ma non così tanto". E non importa dove metti il ​​marmo, va sempre "giù" verso la terra, poiché la terra piega maggiormente lo spaziotempo.

Eppure ciò che penso sia importante trasmettere è che non solo le cose cadono ogni massa ha il suo campo di gravità non del tutto diverso da un campo magnetico.

Puoi impazzire con questo esperimento, dicendo che il melone è il sole, una biglia più grande è la terra. Invece di far cadere la biglia terrestre, dagli una spinta laterale e orbiterà attorno al sole per un po '.

Puoi anche aggiungere una biglia più piccola come la luna e se lanci bene le biglie della terra e della luna abbastanza, vedrai il marmo lunare in orbita attorno al marmo terrestre mentre entrambi orbitano intorno al sole melone.

C'è un bell'esempio di questo esperimento su youtube.

Non credo che questa sia una buona spiegazione. Prima di tutto è 2D quindi non ci sono "su" e "giù". L'analogia con il foglio non è molto buona e di difficile comprensione per un adulto (va sottolineata l'importanza della curvatura intrisica). E dovrebbe essere insegnata anche la gravità newtoniana.
Questo porterà alla seguente domanda SE: "Spiegare una mappatura 3D dello spazio-tempo 4D a un bambino di 6 anni"
@dav_i, se conti il ​​tempo come quarta dimensione, un fumetto dovrebbe andare bene.
#15
-2
user215721
2014-01-22 14:51:42 UTC
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Questa domanda è in effetti molto impegnativa ed è stata risolta per la prima volta in modo soddisfacente da Albert Einstein nel corso dello sviluppo della teoria della relatività generale dalla relatività speciale:

Il suo primo passo verso una teoria relativistica della gravitazione è stato la proposizione del principio di equivalenza. Dotato di questo principio, potrebbe spiegare alcuni effetti gravitazionali come lo spostamento della frequenza gravitazionale della luce (o dilatazione del tempo) e la deflessione gravitazionale della luce:

enter image description here

ma non poteva tenere conto degli effetti gravitazionali vicino a sorgenti gravitazionali come la Terra: non poteva spiegare perché le persone sul lato opposto della Terra sperimentano un'attrazione gravitazionale nella direzione opposta della Terra. Questi effetti sono chiamati effetti di marea :

enter image description here

Ha risolto questo problema proponendo una profonda analogia tra le forze di marea e una proprietà delle superfici chiamata curvatura . Fondamentalmente, ha proposto che lo spazio (tempo) possa essere rappresentato da alcuni oggetti geometrici curvi chiamati varietà (pseudo-riemanniane). Quindi, tutto ciò che devi spiegargli è questo concetto. Penso che la seguente immagine, (sebbene, omettendo la dimensione temporale, non sia affatto precisa) possa aiutarti molto:

enter image description here

Questa immagine aiuta lui ad afferrare il concetto in maniera semplice , geometrica eppure quanto più scientificamente precisa possibile: tutti gli oggetti attorno alla Terra cadono verso la superficie (centro, ovviamente) della Terra. Penso che questa spiegazione sia in accordo con la citazione di Einstein tutto dovrebbe essere il più semplice possibile, ma non più semplice .

Per completare questa risposta, spiego (molto) brevemente i passaggi rimanenti alla relatività generale:

Dopo questo punto, l'unico passo rimanente verso la sua teoria è stato trovare una relazione tra questa curvatura e la presenza di sorgenti di gravità come la materia e la radiazione. È arrivato alla sua famosa equazione: $$ \ mathbf {G} = \ frac {8 \ pi G} {c ^ 4} \ mathbf {T} $$.

in cui la quantità $ \ mathbf {G} $ misura la curvatura dello spazio (tempo) e la quantità $ \ mathbf {T} $ misura il contenuto della materia.

Quindi, un completo alla domanda sul perché oggetti collocati in posizioni diverse intorno alla Terra sperimentino forze in direzioni diverse (tutte verso il centro della Terra) necessita necessariamente di un argomento relativistico generale.

Lo svuoterei se potessi. In che modo questa risposta è appropriata per un bambino di 6 anni?
[I bambini in età prescolare utilizzano spontaneamente il metodo scientifico] (http://www.scientificamerican.com/article/preschool-kids-employ-scientific-method/), ma a questa risposta mancano ancora alcuni passaggi nel mio caso poiché sono stato un bambino in età prescolare e ancora non capisco.
Ho aggiunto ulteriori spiegazioni alla parte cruciale della risposta. (5 ° paragrafo)
Allora ... perché le persone non scivolano sul fondo della Terra? Cosa c'entrano gli effetti delle maree? Temo che la tua risposta non risponda effettivamente alla domanda.
Un modo più semplice per illustrare il principio sarebbe posizionare una pallina o una biglia sul cuscino di un divano. Quindi tu o il bambino sedetevi sul divano a pochi centimetri di distanza. Vedi come la palla rotola verso di te? Ora spiega che la differenza di dimensioni tra la terra e una persona è molto maggiore della differenza tra te e la palla. Quindi spiega che esiste una forza chiamata gravità che fa sì che oggetti molto grandi attirino piccoli oggetti verso di loro.
Ho votato a favore di questa domanda perché è così * divertente *!:-) GR equazioni tensoriali per un bambino di 6 anni che chiede perché le cose non stanno cadendo dall'altra parte della Terra!:-) :-) :-)


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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