Ένταση βαρυτικού πεδίου μιας σημειακής μάζας
Έχετε σκεφτεί ποτέ γιατί πέφτουν φύλλα στο έδαφος; Γιατί δεν πετούν στον αέρα; Ο λόγος είναι πολύ απλός. Αυτό το φαινόμενο λαμβάνει χώρα λόγω μιας ισχυρής δύναμης έλξης. Μια δύναμη που είναι αόρατη στο μάτι αλλά βρίσκεται σε όλο το σύμπαν. Η δύναμη που ενώνει όλες τις μάζες στο σύμπαν μαζί είναι η Βαρυτική δύναμη.
Παράδειγμα- Φρούτα που πέφτουν από ένα δέντρο.
Τα φρούτα πέφτουν στο έδαφος λόγω της βαρυτικής έλξης που υπάρχει στη Γη.
Αυτή η δύναμη δεν περιορίζεται μόνο στον πλανήτη μας, αλλά συγκρατεί και ολόκληρο το σύμπαν μαζί. Αυτή η δύναμη προσπαθεί πάντα να κρατά τις μάζες μαζί και ποτέ δεν τις απωθεί.
Το έργο πίσω από τη μελέτη της βαρυτικής δύναμης κυριαρχείται από τον Ισαάκ Νεύτωνα και τον Άλμπερτ Αϊνστάιν.
Βαρυτικό πεδίο
Το βαρυτικό πεδίο είναι ένα μοντέλο που εξηγεί τη βαρυτική δύναμη ανά μονάδα μάζας που ασκείται σε μια μικρή μάζα σε αυτό το σημείο. Ο χώρος γύρω από ένα τεράστιο σώμα στο οποίο μπορεί να γίνει αισθητή η βαρυτική δύναμη αυτού του σώματος είναι γνωστός ως βαρυτικό πεδίο. Είναι η βαρυτική δύναμη ή το βάρος που επενεργεί σε μια μάζα m στο βαρυτικό πεδίο g.
Δίνεται από-
F=mg
Ένταση βαρυτικού πεδίου
Η ένταση του βαρυτικού πεδίου είναι απλώς η ισχύς του βαρυτικού πεδίου. Ως εκ τούτου, είναι επίσης γνωστό ως ένταση βαρυτικού πεδίου. Η ένταση του βαρυτικού πεδίου είναι η δύναμη που υφίσταται η μονάδα μάζας που τοποθετείται σε ένα συγκεκριμένο σημείο του βαρυτικού πεδίου.
Η μεταβλητή N/kg υποδηλώνει τη μονάδα της έντασης του βαρυτικού πεδίου. Η ένταση της βαρυτικής δύναμης εξαρτάται από τη μάζα της πηγής και την απόσταση της μονάδας μάζας από τη μάζα της πηγής.
Με οποιονδήποτε τρόπο, εάν η δοκιμαστική μάζα δέχεται μια δύναμη F, τότε η ένταση του βαρυτικού πεδίου θα είναι,
I=(GMm/r²) / m
I=(GM)/ r²
Στον παραπάνω τύπο, r είναι η απόσταση του σημείου P από το κέντρο του σώματος που παράγει βαρυτική δύναμη.
Τώρα, ας υποθέσουμε ότι εάν η μοναδιαία μάζα m τοποθετηθεί στην επιφάνεια της Γης, τότε η βαρυτική δύναμη που επενεργεί στη δοκιμαστική μάζα m θα είναι ίση με το βάρος w αυτής της μάζας.
Τώρα, I=W/m
=mg/m=g
Ή, I=g
Στον παραπάνω τύπο, το g ισούται με την επιτάχυνση της βαρύτητας σε αυτό το σημείο.
Λυμένα παραδείγματα
Ας εξερευνήσουμε τώρα αυτό το θέμα με τη βοήθεια παραδειγμάτων:
Ερώτηση: Η βαρυτική δύναμη σε ένα σώμα μάζας 2 kg που βρίσκεται σε ένα σημείο είναι 40 N. Υπολογίστε την ένταση του βαρυτικού πεδίου.
Λύση:Το γνωρίζουμε,
I=GM/r²
Και έχουμε επίσης μελετήσει ότι η βαρυτική δύναμη ισούται με,
F=GMm/r²
Λοιπόν, αφού κάνουμε το ακαθάριστο προϊόν, παίρνουμε ότι,
Gm/r²=F/M
I =F/M
Και σύμφωνα με την ερώτησή μας, η δύναμη είναι 40 N και η μάζα είναι 2 kg. Τώρα, όταν βάλουμε τις τιμές στην εξίσωση, θα δούμε ότι,
I =F/M
=40/2
=20 N/ kg
Ερώτηση: Η βαρυτική δύναμη σε ένα σώμα μάζας 3 kg που βρίσκεται σε ένα σημείο είναι 96 Β. Υπολογίστε την ένταση του βαρυτικού πεδίου σε αυτό το σημείο.
Λύση:Το γνωρίζουμε,
I=GM/r²
Και έχουμε επίσης μελετήσει ότι η βαρυτική δύναμη ισούται με,
F=GMm/r²
Λοιπόν, αφού κάνουμε το ακαθάριστο προϊόν, παίρνουμε ότι,
Gm/r²=F/M
I =F/M
Και σύμφωνα με την ερώτησή μας, η δύναμη είναι 96 N και η μάζα είναι 3 kg
Τώρα, όταν βάλουμε τις τιμές στην εξίσωση, θα δούμε ότι,
I =F/M
=96/3
=32 N/ kg
Συμπέρασμα
Η βαρύτητα είναι απαραίτητη για τη διατήρηση του πλανήτη. Η δεσμευτική δύναμη που κατέχει η βαρυτική δύναμη είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από την ομαλή ζωή που λαμβάνει χώρα στον πλανήτη. Το βαρυτικό πεδίο είναι ένα μοντέλο που εξηγεί τη βαρυτική δύναμη ανά μονάδα μάζας που ασκείται σε μια μικρή μάζα σε αυτό το σημείο. Η ένταση του βαρυτικού πεδίου είναι απλώς η ισχύς του βαρυτικού πεδίου. Η ένταση της βαρυτικής δύναμης εξαρτάται από τη μάζα της πηγής και την απόσταση της μονάδας μάζας από τη μάζα της πηγής. Η μονάδα της έντασης του βαρυτικού πεδίου συμβολίζεται με τη μεταβλητή N/kg.
