Przyspieszenie a pole grawitacyjne
Przyspieszenie i pole grawitacyjne to dwie koncepcje omówione w mechanice w fizyce. Te dwie koncepcje są równie ważne, jeśli chodzi o zrozumienie mechaniki przyrody. Niezbędna jest dobra znajomość przyspieszenia i pola grawitacyjnego w astronomii, fizyce, inżynierii i naukach o rakietach. Dla niektórych osób te dwie koncepcje wyglądałyby nieco podobnie, dla innych te dwa wyglądałyby zupełnie nie na miejscu. W tym artykule uzyskamy dobre zrozumienie tego, czym jest pole grawitacyjne i przyspieszenie, ich definicje, podobieństwa i wreszcie różnice.
Przyśpieszenie
Przyspieszenie definiuje się jako szybkość zmiany prędkości ciała. Należy zauważyć, że przyspieszenie zawsze wymaga siły netto działającej na obiekt. Opisuje to druga zasada dynamiki Newtona. Drugie prawo mówi, że wypadkowa siła F działająca na ciało jest równa szybkości zmiany pędu liniowego ciała. Ponieważ pęd liniowy jest iloczynem masy i prędkości ciała, a masa nie zmienia się w skali nierelatywistycznej, siła jest równa masie pomnożonej przez tempo zmiany prędkości, czyli przyspieszenie. Przyczyn tej siły może być kilka. Siła elektromagnetyczna, siła grawitacji i siła mechaniczna to tylko kilka z nich. Przyspieszenie spowodowane pobliską masą jest znane jako przyspieszenie grawitacyjne. Należy zauważyć, że jeśli obiekt nie zostanie poddany działaniu siły wypadkowej, obiekt nie zmieni swojej prędkości, niezależnie od tego, czy był w ruchu, czy w miejscu. Zauważ, że ruch obiektu nie wymaga siły, ale przyspieszenie zawsze wymaga siły.
Pole grawitacyjne
Pole grawitacyjne to koncepcja i metoda obliczania i wyjaśniania zjawisk zachodzących wokół dowolnego obiektu o masie. Wokół dowolnej masy zdefiniowano pole grawitacyjne. Zgodnie z uniwersalnym prawem ciążenia Newtona, dwie masy M im podzielone przez skończoną odległość r wywierają na siebie siłę F = GM m / r 2. Jeśli weźmiemy przypadek m = 1, otrzymamy nowe równanie, w którym F = GM / r 2. Natężenie pola grawitacyjnego punktu znajdującego się w odległości r od masy definiuje się jako siłę na jednostkę masy w punkcie r, potocznie określane jako g, gdzie g = GM / r 2. Skoro wiemy, że F = ma i F = GMm / r 2, widzimy, że a = GM / r 2. Oznacza to, że natężenie pola grawitacyjnego i przyspieszenie spowodowane siłą grawitacji są takie same. To przyspieszenie jest znane jako przyspieszenie grawitacyjne.
Jaka jest różnica między przyspieszeniem a polem grawitacyjnym?
• Przyspieszenie jest wektorem, podczas gdy pole grawitacyjne jest pojęciem opisującym zachowanie się mas wokół danej masy.
• Natężenie pola grawitacyjnego jest wektorem i jest równe przyspieszeniu grawitacyjnemu w tym punkcie.
• Przyspieszenie grawitacyjne jest zawsze skierowane w stronę obiektu, podczas gdy generalnie przyspieszenie może odbywać się w dowolnym kierunku, o ile siła wypadkowa jest w tym samym kierunku.
