สนามโน้มถ่วงและความแรงของสนามโน้มถ่วง

บทความเกี่ยวกับสนามโน้มถ่วงและความแรงของสนามโน้มถ่วง

เมื่อคุณผลักหนังสือบนพื้นโต๊ะจนกระทั่งหนังสือขยับ มือของคุณจะสัมผัสกับหนังสือ ในทำนองเดียวกัน เมื่อคุณผูกวัตถุด้วยเชือก แล้วดึงจนกระทั่งวัตถุขยับ มือของคุณจะสัมผัสกับเชือก เชือกจะสัมผัสกับวัตถุ ในกรณีนี้ แรงผลัก แรงดึง แรงตึงของเชือก และแรงต่างๆ เช่นนี้ เรียกว่า แรงสัมผัส หรือ แรงปะทะ แรงโน้มถ่วงของโลกที่ดึงผลไม้ให้ตกลงสู่พื้นผิวโลก หรือแรงโน้มถ่วงของโลกที่ดึงดวงจันทร์เข้าสู่วงโคจรของโลก เกิดขึ้นโดยไม่ต้องมีการสัมผัสระหว่างโลก ผลไม้ และดวงจันทร์

ดังนั้น แรงโน้มถ่วงหรือแรงในลักษณะนี้จึงเรียกว่า แรงไร้สัมผัส ผลไม้จะร่วงหล่นและดวงจันทร์จะ “ร่วงหล่น” สู่โลกได้อย่างไรโดยที่ไม่มีการสัมผัสกันระหว่างโลก ผลไม้ และดวงจันทร์? นักวิทยาศาสตร์ รวมทั้งนิวตันพบว่าเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงแนวคิดของแรงไร้สัมผัส เพื่อให้จินตนาการและเข้าใจแนวคิดของแรงไร้สัมผัสได้ง่ายขึ้น จึงมีการยกแนวคิดเรื่องสนามขึ้นมา

สนามโน้มถ่วง

เมื่อวัตถุที่มีมวลอยู่ในอวกาศ วัตถุนั้นจะสร้างสนามโน้มถ่วง สนามโน้มถ่วงของวัตถุที่มีมวล m แสดงอยู่ในรูปของเส้นสนาม ดังแสดงในรูปด้านล่าง

ยิ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวของวัตถุมากเท่าไร ระยะห่างระหว่างเส้นแรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ยิ่งอยู่ใกล้พื้นผิวของวัตถุมากเท่าไร ระยะห่างระหว่างเส้นแรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ยิ่งอยู่ใกล้มากเท่าไร แรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ในทำนองเดียวกัน ยิ่งมวลของวัตถุมากเท่าไร เส้นแรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งมีมากขึ้นและอยู่ใกล้กันมากขึ้นเท่านั้น หากวางอนุภาคทดสอบไว้ใกล้กับวัตถุที่สร้างแรงโน้มถ่วง อนุภาคทดสอบจะได้รับแรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงที่พุ่งเข้าสู่ศูนย์กลางของวัตถุจะทำให้เกิดสนามโน้มถ่วงขึ้น

ยิ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวของวัตถุมากเท่าไร ระยะห่างระหว่างเส้นแรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ยิ่งอยู่ใกล้พื้นผิวของวัตถุมากเท่าไร ระยะห่างระหว่างเส้นแรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ยิ่งอยู่ใกล้มากเท่าไร แรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ในทำนองเดียวกัน ยิ่งวัตถุมีมวลมากเท่าไร เส้นแรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งมีมากขึ้นและอยู่ใกล้กันมากขึ้นเท่านั้น

หากวางอนุภาคทดสอบไว้ใกล้กับวัตถุที่สร้างสนามโน้มถ่วง อนุภาคทดสอบจะได้รับแรงโน้มถ่วง โดยทิศทางของแรงโน้มถ่วงจะพุ่งเข้าหาศูนย์กลางของวัตถุ ทำให้เกิดสนามโน้มถ่วงขึ้น

ความแรงของสนามโน้มถ่วง

ความแรงของสนามโน้มถ่วงของโลกที่วัตถุเหนือพื้นผิวโลกได้รับ:

g = ความเข้มของสนามโน้มถ่วง

Fg ₌แรงโน้มถ่วง

m _B = มวลของโลก

RB = รัศมีของโลก = 6.37 x ^10⁶_เมตร

h = ความสูงของวัตถุเหนือพื้นผิวโลก

ถ้าเราต้องการคำนวณความแรงของสนามโน้มถ่วงของ... ดาวเคราะห์ มวล และรัศมีของโลก (เมตร)_B และ R_Bค่า ) จะถูกแทนที่ด้วยมวลและรัศมีของดวงจันทร์ หรือมวลและรัศมีของดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่ง

ถ้าเราพิจารณาการเคลื่อนที่แบบตกอิสระของวัตถุเหนือพื้นผิวโลก จะเห็นได้ว่านั่นคือความเร่งโน้มถ่วงของโลกที่วัตถุได้รับ ซึ่งมีค่า 9.8 m/s² ^ถ้าวัตถุยังคงอยู่เหนือพื้นผิวโลก (วัตถุไม่ได้ตกอย่างอิสระ) ค่า g จะเห็นได้ว่าเป็นความเข้มของสนามโน้มถ่วงของโลกที่วัตถุได้รับ ซึ่งมีค่า 9.8 N/kg