สนามโน้มถ่วง
สนามโน้มถ่วง
เมื่อปล่อยวัตถุ วัตถุจะตกสู่พื้นโลกเนื่องจากโลกมีสนามโน้มถ่วง (gravitational field)
อยู่รอบโลก สนามโน้มถ่วงทำให้เกิดแรงดึงดูดกระทำต่อมวลของวัตถุทั้งหลาย แรงดึงดูดนี้เรียกว่า
แรงโน้มถ่วง (gravitational force)
สนามโน้มถ่วงเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ g และสนามมีทิศพุ่ง สู่ศูนย์กลางของโลก
สนามโน้มถ่วง ณ ตำแหน่งต่างๆบนผิวโลก มีค่าประมาณ 9.8 นิวตันต่อกิโลกรัม
สนามโน้มถ่วงของโลกที่บางตำแหน่งจากผิวโลก
ระยะวัดจากผิวโลก |
สนามโน้มถ่วง |
หมายเหตุ |
ที่ผิวโลก |
9.80 |
– |
10 |
9.77 |
เพดานบินของเครื่องบินโดยสาร |
400 |
8.65 |
ความสูงของสถานีอวกาศนานาชาติ ยานขนส่งอวกาศ |
35700 |
0.225 |
ระดับความสูงของดาวเทียมสื่อสารคมนาคม |
384000 |
0.0026 |
ระยะทางเฉลี่ยระหว่างโลกและดวงจันทร์ |
ดาวฤกษ์ โลก ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ดวงอื่นๆและบริวารของดาวเคราะห์ ให้ระบบสุริยะรวมทั้งสรรพวัตถุทั้งหลายก็มีสนามโน้มถ่วงรอบตัวเอง โดยสนามโน้มถ่วงเหล่านี้มีค่าต่างกันไป
การเคลื่อนที่ของวัตถุในสนามโน้มถ่วง
วัตถุที่อยู่ในสนามโน้มถ่วงของโลกจะถูกโลกดึงดูด
ดังนั้นเมื่อปล่อยวัตถุให้ตกบริเวณใกล้ผิวโลก แรงดึงดูดของโลกจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่เร็วขึ้น
นั่นคือวัตถุมีความเร่ง
การตกของวัตถุที่มีมวลต่างกันในสนามโน้มถ่วงวัตถุ จะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงตัว เรียกว่า ความเร่งโน้มถ่วง (gravitationalacceleration) มีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก ความเร่งโน้มถ่วงที่ผิวโลก มีค่าต่างกันตามตำแหน่งทาง ภูมิศาสตร์ในการตกของวัตถุ วัตถุจะเคลื่อนที่ลงด้วยความเร่งโน้มถ่วง 9.8เมตรต่อวินาทียกกำลังสอง ซึ่งหมายความว่าความเร็วของวัตถุจะเพิ่มขึ้นวินาทีละ 9.8 เมตรต่อวินาที
ถ้าโยนวัตถุขึ้นในแนวดิ่ง วัตถุในสนามโน้มถ่วงจะเคลื่อนที่ขึ้นด้วยความเร่งโน้มถ่วง g โดยมีทิศเข้าสู่ศูนย์กลางโลก ทำให้วัตถุซึ่งเคลื่อนที่ขึ้นมีความเร็วลดลงวินาทีละ9.8เมตรต่อวินาที จนกระทั่งความเร็วสุดท้ายเป็นศูนย์ จากนั้นแรงดึงวัตถุให้ตกกลับสู่โลกด้วยความเร่งเท่าเดิม
การเคลื่อนที่ขึ้นหรือลงของวัตถุที่บริเวณใกล้ผิวโลก ถ้าคำนึงถึงแรงโน้มถ่วงเพียงแรงเดียว โดยไม่คิดถึงแรงอื่น เช่น แรงต้านอากาศ หรือแรงลอยตัวของวัตถุในอากาศ แล้ววัตถุจะเคลื่อนที่ด้วย ความเร่งโน้มถ่วง ที่มีค่าคงตัวเท่ากับ 9.8 เมตรต่อวินาที่ยกกำลังสองในทิศลง เรียกการเคลื่อนที่แบบนี้ว่า การตกแบบเสรี(free fall)
นิยาม
ณ. ตำเหน่งหนึ่งในกรอบอ้างอิงใดๆ สนามโน้มถ่วงที่จุดนั้นคือ แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อมวล 1 Kg ที่ตำแหน่งนั้น (สนามโน้มถ่วงเป็นปริมาณเว็กเตอร์)
ให้ คือแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่ออนุภาคมวล สนามโน้มถ่วงจะนิยามโดยซึ่งมีค่าเท่ากับความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง
ตัวอย่าง
วัตถุมวล อยู่ห่างจากมวล เป็นระยะ ให้ แทนสนามความโน้มถ่วง ของมวล ที่ตำแหน่งของมวล สนามโน้มถ่วงจะมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางพุ่งเข้าสู่มวล
แรงโน้มถ่วงและสนามโน้มถ่วงของโลก
แรงโน้มถ่วงที่โลกกระทำต่อวัตถุบนโลกคือน้ำหนัก (weight) ของวัตถุนั้น (น้ำหนักมีหน่วยเป็น นิวตัน) สำหรับวัตถุมวล บนผิวโลกจะมีน้ำหนักเท่ากับ มีทิศเข้าสู่จุดศูนย์กลางโลกโดยที่ผิวโลกขนาดของ มีค่าประมาณ 9.8 m/s2
ข้อสังเกต
– W ไม่ได้หมายถึงน้ำหนักที่อ่านได้จากตาชั่ง
– น้ำหนักและค่า g ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุบนผิวโลก และจะเปลี่ยนแปลงตามความสูงต่ำจากผิวโลก
แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุก็คือ น้ำหนัก (weight)ของวัตถุบนโลก หาได้จากสมการ
W=mg
เมื่อ m เป็นมวลของวัตถุที่มีหน่วยเป็นกิโลกรัม(kg)
g เป็นความเร่งโน้มถ่วง ณ ตำแหน่งที่วัตถุวางอยู่ มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาทียกกำลังสอง
และW เป็นน้ำหนักของวัตถุุที่มีหน่วยเป็นนิวตัน (N)
อ่านต่อ : http://my.dek-d.com/bigg/blog/?blog_id=10018882#ixzz1TefqYhUE
อ่านต่อ : http://my.dek-d.com/bigg/blog/?blog_id=10018882#ixzz1TeflaDOE
อ่านต่อ : http://my.dek-d.com/bigg/blog/?blog_id=10018882#ixzz1TefbHsJ5
อ่านต่อ : http://my.dek-d.com/bigg/blog/?blog_id=10018882#ixzz1Teenge5D
อ่านต่อ : http://my.dek-d.com/bigg/blog/?blog_id=10018882#ixzz1TeeM6Bhd
อ่านต่อ : http://my.dek-d.com/bigg/blog/?blog_id=10018882#ixzz1Tee0kRN5
อ่านต่อ : http://my.dek-d.com/bigg/blog/?blog_id=10018882#ixzz1Ted4DQvP
อ่านต่อ : http://my.dek-d.com/bigg/blog/?blog_id=10018882#ixzz1TehDWTEk
Trackback this post | Subscribe to the comments via RSS Feed