Jako siła powszechna

Jako siła powszechna

Grawitacja to podstawowa siła działająca między dużymi ciałami – w szczególności

ciałami niebieskimi. Jest obecna w

dowolnym zakątku kosmosu.

W XVII w. Izaak Newton odkrył prawo powszechnej grawitacji. Określa ono wielkość siły oddziaływania między dwoma, posiadającymi masy (m i M) oddalonymi od siebie o r . Prawo to mówi:

Prawo powszechnego ciążenia

Siła oddziaływania grawitacyjnego między dwoma ciałami jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi:

G – stała grawitacji,

m₁ – masa pierwszego ciała, m₂ – masa drugiego ciała,

r - odległość między środkami mas ciał

G = 6,67 ^. 10^-11 N^.m² / kg

Planety krążą po orbitach eliptycznych, a

jednym z ognisk elipsy jest Słońce.

Pola powierzchni wycinków elipsy

zakreślone przez promień wodzący

planety w jednakowych przedziałach

czasu są jednakowe.

Dla każdej planety Układu Słonecznego

stosunek sześcianu średniej odległości od Słońca do kwadratu okresu obiegu wokół tej gwiazdy jest stały.

Wzór:

T₁,T₂,T - okresy obiegu

a₁,a₂,a - długości wielkich półosi orbit M_s- masa Słońca (1,989 * 10³⁰kg) m - masa planety

G = 6,67 * 10 ^-11m³/(kg * s²) - stała grawitacji

Na ciało działa wyłącznie siła grawitacji,

która jest stała.

Jest to ruch ciała, na które działa tylko siła grawitacji;

prędkość początkowa swobodnie spadającego ciała jest równa zero.

Ponieważ na swobodnie spadające ciało działa stała

niezrównoważona siła grawitacji, to ruch tego ciała, przy powierzchni Ziemi (dla wysokości małych w porównaniu z promieniem Ziemi), jest ruchem jednostajnie przyspieszonym (II zasada dynamiki).

Prędkość kosmiczna - jest to prędkość jaką należy nadać ciału (np. sondzie kosmicznej, rakiecie, wahadłowcowi), aby posiadało na tyle dużą energię kinetyczną, że

mogłoby wyrwać się z pola grawitacyjnego Ziemi, Układu Słonecznego, czy też Galaktyki i poruszać w przestrzeni kosmicznej ze stałą prędkością bez korzystania z

dodatkowych napędów.

Określana także mianem prędkości kołowej, jest to prędkość, jaką należy nadać ciału, aby weszło na orbitę

okołoziemską.

Jej wartość wynosi:

v

= 7,91 km/s

Jest to prędkość początkowa jaką należy nadać ciału znajdującemu się na powierzchni planety aby ciało nie

wróciło na planetę (czyli oddaliło się od niej do nieskończoności).

Jej wartość wynosi:

v

= 11,19 km/s

Nieważkość to stan, w którym działające na układ ciał siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych

ciśnień (nacisków) części układu na siebie, a wewnętrzne oddziaływania grawitacyjne są

pomijalne.

W szczególności nieważkość występuje, gdy na ciało działa tylko siła grawitacji. Powoduje to, że

człowiek będący w stanie nieważkości odnosi wrażenie, iż jego ciało traci ciężar, choć jego masa

nie ulega żadnym zmianom.

Przeciążenie to stan, w jakim znajduje się ciało

poddane działaniu sił zewnętrznych innych niż siła grawitacji, których wypadkowa powoduje

przyspieszenie inne niż wynikające z siły grawitacji. Przyjęto wyrażać przeciążenie jako

krotność standardowego przyspieszenia

ziemskiego. Tak zdefiniowane przeciążenie jest

wektorem, mającym kierunek i zwrot.