Главная страница » Гравитационное поле
Физика

Гравитационное поле

Мы объясним, что такое гравитационные поля и как измеряется их сила. Также примеры гравитационных полей
L90Z2 Лунавращается по орбите нашей планеты под действием гравитационных сил массы Земли

Что такое гравитационное поле?

Гравитационное поле или гравитационное поле – это совокупность сил, представляющих в физике то, что мы обычно называем силой гравитации : одну из четырех фундаментальных сил во Вселенной. Гравитационная сила – это сила притяжения между массивными объектами

Согласно логике гравитационных полей, присутствие тела массы M порождает в окружающем его пространстве поле гравитационных сил s , которое может изменять траекторию массивных объектов, находящихся под его воздействием

В самом деле, если другое тело массы M приближается к гравитационному полю M, мы заметим, что его движение изменяется под действием гравитационной силы. И, согласно теории относительности, даже время само будет подвержено влиянию таких сил, искажая его и порождая сингулярности, такие как черные дыры, астрономические объекты, гравитационные поля которых настолько сильны, что даже свет не может избежать их

Гравитационные поля в течение многих лет носили исключительно теоретический характер , понимаемые классической (ньютоновской) физикой как векторное поле, а релятивистской физикой как тензорное поле второго порядка, но открытие в 2016 году гравитационных волн учеными в эксперименте LIGO, похоже, проливает новый свет на эту тему

Напряженность гравитационного поля

Интенсивность обычно определяется как сила на единицу массы.

Напряженность гравитационного поля, или ускорение гравитации (или просто гравитация) представляется в классической физике символом g и как поле векторов, то есть линий с направлением и смыслом

Обычно определяется как сила на единицу массы , которую данная частица будет испытывать в присутствии распределения массы. Обычно она выражается в Ньютонах на килограмм (Н/кг)

Тогда формула для его расчета будет следующей:

g = lim m→0 F/m , где m – пробная масса, а F – действующая на нее гравитационная сила

Гравитационный потенциал

Гравитационный потенциал гравитационного поля – это, в ньютоновской механике, скалярная величина, измеряемая в джоулях на килограмм (Дж/кг) , определяемая как количество работы на единицу массы, необходимое для перемещения тела с постоянной скоростью из бесконечности в заданную точку в данном гравитационном поле

Гравитационный потенциал рассчитывается по следующей формуле:

V = – GM/r , где V – гравитационный потенциал, G – универсальная гравитационная постоянная, а r – расстояние от точки, где мы хотим рассчитать потенциал, до положения массы M

Примеры гравитационного поля

Гравитационное поле – это силы планет, вращающихся вокруг Солнца.

Прекрасным примером гравитационного поля является Солнечная система , в которой планеты вращаются вокруг Солнца , притягиваемые гравитационными силами своей массы

Другой пример – гравитационное поле Земли, которое генерируется планетой Земля вокруг себя и которое мы можем видеть каждый раз, когда опускаем какой-либо предмет на землю. Масса Земли составляет примерно 5974 x 1024 кг, поэтому она создает вокруг себя удивительное гравитационное поле

Известно, что сила тяжести Земли составляет около 9,8 Н/кг, то есть ускорение в направлении центра Земли равно 9,8 м/с. Эта величина может немного варьироваться в зависимости от географического положения, но если считать ее постоянной на всей поверхности Земли, то это очень хорошее приближение

Кроме того, гравитационное поле будет сильнее вблизи поверхности Земли, чем во внешних слоях атмосферы

Федор Лебедев

Федор Лебедев

Окончил МГТУ имени Н. Э. Баумана. Физик, специалист в области теоретической электротехники, член-корреспондент РАН. Автор работ по теоретической электротехнике, информатике.

Добавить комментарий

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий