เราอธิบายว่าสนามโน้มถ่วงคืออะไรและวัดความเข้มของสนามอย่างไร ตัวอย่างสนามโน้มถ่วงด้วย
สนามโน้มถ่วงคืออะไร?
สนามโน้มถ่วงหรือสนามโน้มถ่วงเรียกว่า เซตของแรงที่แทนค่าใน ทางกายภาพสิ่งที่เราเรียกกันทั่วไปว่าแรงโน้มถ่วง: หนึ่งในสี่กองกำลังพื้นฐานของจักรวาล. แรงโน้มถ่วงเป็นแรงดึงดูดระหว่างวัตถุขนาดใหญ่
ตามตรรกะ จากสนามโน้มถ่วง การมีอยู่ของวัตถุมวล M ทำให้เกิดสนามแรงโน้มถ่วงขึ้นในอวกาศซึ่งสามารถเปลี่ยนวิถีโคจรของวัตถุขนาดใหญ่ภายใต้อิทธิพลของมันได้
อันที่จริง ถ้าวัตถุมวล M อื่นเข้าใกล้สนามโน้มถ่วงของ M เราจะสังเกตว่ามัน ความเคลื่อนไหว ถูกเปลี่ยนแปลงโดย แรงโน้มถ่วง. และตามทฤษฏีสัมพัทธภาพ แม้แต่ สภาพอากาศ โดยตัวมันเองจะได้รับผลกระทบจากแรงเหล่านี้ ทำให้บิดเบี้ยวและทำให้เกิดภาวะเอกฐาน เช่น หลุมดำ วัตถุทางดาราศาสตร์ที่มีสนามโน้มถ่วงรุนแรงจนไม่แม้แต่ แสงสว่าง จัดการเพื่อหลบหนีจากพวกเขา
สนามโน้มถ่วงเป็นสนามทางทฤษฎีอย่างเด่นชัดเป็นเวลาหลายปี เข้าใจโดยฟิสิกส์คลาสสิก (นิวตัน) ว่าเป็นสนามเวกเตอร์ และโดยฟิสิกส์เชิงสัมพัทธภาพเป็นสนามเทนเซอร์อันดับสอง แต่การค้นพบในปี 2559 ของสนามโน้มถ่วงนั้น คลื่น การดึงแรงโน้มถ่วงโดยนักวิทยาศาสตร์ในการทดลอง LIGO ดูเหมือนจะทำให้เกิดความกระจ่างในเรื่องนี้
ความเข้มสนามโน้มถ่วง
ความเข้มของสนามโน้มถ่วงหรือที่เท่ากันคือ อัตราเร่ง ของ แรงโน้มถ่วง (หรือเพียงแค่แรงโน้มถ่วง) แสดงในฟิสิกส์คลาสสิกด้วยสัญลักษณ์ g และเป็นสนามของเวกเตอร์ นั่นคือ เส้นที่มีความหมายและ ที่อยู่.
โดยทั่วไปถูกกำหนดให้เป็นแรงต่อหน่วยของ มวล คุณจะได้สัมผัส อนุภาค กำหนดต่อหน้าการกระจายมวล โดยปกติจะแสดงเป็นนิวตันต่อกิโลกรัม (N / kg)
สูตรการคำนวณจะเป็นดังนี้:
g = ลิม ม → 0 F / mโดยที่ m จะเป็นมวลทดสอบและ F เป็นแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อมวลนั้น
ศักย์โน้มถ่วง
ศักย์โน้มถ่วงของสนามโน้มถ่วงในกลศาสตร์ของนิวตันคือปริมาณสเกลาร์ที่วัดเป็นจูลต่อกิโลกรัม (J / kg) และถูกกำหนดให้เป็นปริมาณของงาน ต่อหน่วยมวลที่จำเป็นในการขนส่งวัตถุด้วยความเร็วคงที่จากอนันต์ไปยังจุดหนึ่งในสนามโน้มถ่วงที่เป็นปัญหา
ศักย์โน้มถ่วงคำนวณตามสูตรต่อไปนี้:
วี = - GM / rโดยที่ V คือศักย์โน้มถ่วง G คือค่าคงตัวโน้มถ่วงสากล และ r คือระยะห่างจากจุดที่เราต้องการคำนวณศักย์ไปยังตำแหน่งของมวล M
ตัวอย่างสนามโน้มถ่วง
ตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบของสนามโน้มถ่วงคือของ ระบบสุริยะซึ่งดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดึงดูดโดยแรงโน้มถ่วงของมวลของพวกมัน
อีกตัวอย่างหนึ่งคือสนามโน้มถ่วงของโลก ซึ่งเป็นสนามที่สร้างขึ้นโดยดาวเคราะห์โลกรอบๆ ตัวมัน และเราสามารถชื่นชมได้ทุกครั้งที่เราปล่อยวัตถุลงไป ฉันมัก. มวลของโลกอยู่ที่ประมาณ 5974 x 1024 กก. ซึ่งสร้างสนามโน้มถ่วงที่โดดเด่นรอบตัวมัน
เป็นที่ทราบกันว่าแรงโน้มถ่วงของโลกนั้นมากหรือน้อยกว่า 9.8 N / kg นั่นคือความเร่ง 9.8m / s ในทิศทางของศูนย์กลางของโลก ค่านี้อาจแตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ แต่สมมติว่าค่าคงที่ตลอดพื้นผิวโลกทั้งหมดเป็นการประมาณที่ดีมาก
นอกจากนี้ สนามโน้มถ่วงจะมีความเข้มข้นในบริเวณใกล้เคียงกับพื้นผิวโลกมากกว่าในชั้นนอกของโลก บรรยากาศ.