Gravitacija

Izvor: Wikipedia

Gravitacija je jedno od osnovnih svojstava našeg svemira. Manifestira se kao privlačna sila između svih tijela koja imaju masu. Dva tijela masa \mathbf{}m_1 i \mathbf{}m_2 privlačit će se silom čiji je intenzitet

F_g(r)=G{{m_1m_2} \over r^2}

gdje je \mathbf{}G gravitacijska konstanta, G=6.67 \times 10^{-11} [Nm2kg-2], a \mathbf{}r je međusobna udaljenost. Gravitacijska sila nikad nije odbojna!!

Gravitacijske sile spadaju u volumenske sile, a sve volumenske sile rezultat su postojanja tzv. polja sila u prostoru. Svako polje sila koje postoji rezultat je nekog svojstva vezanog uz materiju. Tako je gravitacijsko polje sila rezultat svojstva materije koju zovemo masenost, električno polje je vezano uz naboj itd. Neka čestica će osjećati silu kad se nalazi u prostoru gdje postoji polje sila samo ako je i ona sama izvor istovrsnog polja sila, tj. ako i ona sama posjeduje svojstvo koje posjeduje izvor polja u kojem se ta čestica nalazi. Tako, na primjer, električki neutralna čestica neće osijećati nikakvu silu u električnom polju jer ona jednostavno ne posjeduje svojstvo električnog naboja.

Utjecaj polja sila se prostorom širi brzinom svjetlosti, a iz toga slijedi da se i promjena u polju sila prostorom također širi tom brzinom!! Ova je tvrdnja u skladu s teorijom relativnosti prema kojoj je brzina svjetlosti maksimalna brzina kojom može putovati informacija.

Gravitacijska sila nije dovoljno ilustrativna veličina za opisivanje gravitacijskog polja pa se umjesto nje uvodi pojam jakosti gravitacijskog polja. Sila privlačenja ovisi o dvije varijable, a to su dvije mase koje se međusobno privlače. Jakost gravitacijskog polja ovisi samo o masi koja stvara to gravitacijsko polje. Jakost gravitacijskog polja mase \mathbf{}m_1 računa se kao

g(r)={{F_g} \over {m_2}}=G{{m_1} \over r^2}

Ova veličina nam govori kojom silom gravitacijsko polje privlači jedan kilogram mase u nekoj točki prostora određenoj radijvektorom \mathbf{}r. Mjerna jedinica je njutn po kilogramu [N/kg], a lako se može pokazati da je njutn po kilogramu isto što i metar u sekundi na kvadrat [m/s2], što je mjerna jedinica ubrzanja. Možemo, dakle, reći da je jakost gavitacijskog polja u nekoj točki prostora zapravo ubrzanje sile teže tog istog gravitacijskog polja. Ta je veličina svojstvo isključivo gravitacijskog polja i nema nikakve veze s masom koja se eventualno može naći u tom polju, za razliku od sile; jakost gravitacijskog polja bismo mogli nazvati i specifičnom silom, s obzirom da se radi o sili svedenoj na jedinicu onog svojstva uz koje se veže ovo polje sila (masa).


Dopunske činjenice za potpunije razumijevanje:

  • Gravitacijsko polje svake čestice širi se u beskonačnost, ali njegova jakost slabi s kvadratom udaljenosti.
  • Za dobivanje jakosti \mathbf{}g, svejedno je s kojom će se masom \mathbf{}m_2 vršiti dijeljenje jer će ukupna sila uvijek biti proporcionalno veća ili manja.
  • Definicija jakosti gravitacijskog polja se matematički može dobiti i na alternativni način uvrštavanjem jedinične mase u drugi Newtonov zakon.
  • Ako neko tijelo promijeni položaj u prostoru, jakost njegovog gravitacijskog polja u proizvoljnoj točki prostora će se promijeniti u skladu s tim pomakom tek nakon onoliko vremena koliko je potrebno da svjetlost dođe od tijela do te točke.