Gravitacija

Izvor: Wikipedija

Gravitacija je jedna od četiri fundamentalnih interakcija. Ona se manifestira kao privlačna sila između svih tijela koja imaju masu. Sila gravitacije između tijela masa $\mathbf{}m_1$ i $\mathbf{}m_2$ iznosi

$\mathbf{F}_g(\mathbf{r_{12}})=-G \frac{m_1m_2}{r_{12}^3} \mathbf{r_{12}}$

gdje je $\mathbf{}G$ gravitacijska konstanta, $G=6.67 \times 10^{-11}$ [N m²kg^-2],a $\mathbf{r_{12}}$ je vektor njihovog međusobnog položaja. Kako ne postoji negativna masa (barem zasad nije otkrivena), ne postoji ni odbojna gravitacijska sila.

[uredi] Brzina gravitacije

U Newtonovoj teoriji gravitacije, utjecaj gravitacije je trenutačan. Međutim u Specijalnoj teoriji relativnosti pojam istovremenosti gubi smisao, a i nemoguće je slati informacije brže od svijetlosti jer bi to dovelo do paradoksa, pa se prema Općoj teoriji relativnosti utjecaj prostorom širi brzinom svjetlosti. Eksperimentalno je potvrđeno da je brzina gravitacije jednaka brzini svjetlosti unutar eksperimentalne pogreške od 1%. ^[1]

[uredi] Gravitacijsko polje

Gravitacijsko polje je vektorsko polje koje se za svaku točku definira kao sila gravitacije na točkasto tijelo u toj točki kroz masa tog tijela. Gravitacijsko polja oko mase $\mathbf{}m_1$ je dano s:

$\mathbf{g}(\mathbf{r})=\frac{\mathbf{F}_g}{m_2}=G\frac{m_1}{r^3}\mathbf{r}$

Ova veličina govori kojom silom po jedinici gravitacijsko polje privlači tijelo 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. Gravitacijska akceleracija Zemlje iznosi 9,81 [m/s²] Stoga je jakost gavitacijskog polja u nekoj točki prostora jednaka gravitacijskom ubrzanju u toj točki. To je zbog činjenice da su teška i troma masa linearno proporcionalne. Ta činjenica se naziva princip ekvivalencije.

[uredi] Dodatne činjenice

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.