legea atracţiei universale

LEGEA ATRACŢIEI UNIVERSALE

CÂMPUL GRAVITAŢIONAL

INTENSITATEA CÂMPULUI GRAVITAŢIONAL

LEGEA ATRACŢIEI UNIVERSALESir Isaac Newton a revoluţionat ştiinţa când a presupus că forţa gravitaţională care atrage un corp, spre exemplu, un măr, spre Pământ s-ar putea manifesta şi asupra Lunii, prin intermediul câmpurilor gravitaţionale ale celor două corpuri cereşti. Prin observaţii şi calcule, el a ajuns la concluzia că forţele de gravitaţie exercitate de Pământ fie asupra Lunii, fie asupra unui măr aflat liber în vecinătatea Pământului depind atât de distanţa dintre aceste corpuri şi Pământ, cât şi de masele lor.

Newton a generalizat această ipoteză, aplicând-o oricăror două corpuri din Univers, ale căror dimensiuni pot fi considerate mici în raport cu distanţa dintre centrele lor.

Legea atracţiei gravitaţionale, enunţată de Newton şi publicată în anul 1687, a fost confirmată prin studierea mişcării planetelor în jurul Soarelui şi a sateliţilor în jurul planetelor.

„Milioane de oameni au văzut mărul căzând, doar Newton a fost cel care s-a întrebat de ce.”

(Bernard Baruch)

1m

2m

r F

F

Valoarea constantei K a atracţiei universale a fost determinată experimental, pentru prima oară, în anul 1798, de Sir Henry Cavendish. El a folosit o balanţă de torsiune (numită în prezent şi balanţă Cavendish)

CÂMPUL GRAVITAŢIONAL

Definiţie: Se numeşte câmp de forţe o regiune din spaţiu, limitată sau nelimitată, unde în fiecare punct se face simţită acţiunea unei forţe determinate în modul, direcţie şi sens.

Definiţie: Se numeşte câmp gravitaţional o regiune din spaţiu, limitată sau nelimitată, unde în fiecare punct se face simţită acţiunea unei forţe gravitaţionale de atracţie determinate în modul, direcţie şi sens.

Observaţii:1.Câmpurile de forţe în general (câmpul gravitaţional în particular) sunt o formă de existenţă a materiei, distinctă de substanţă, care fac posibilă transmiterea din aproape în aproape a interacţiunilor dintre corpuri.2.Corpul care generează câmpul gravitaţional se numeşte sursă a câmpului.3.Masa corpului, ca o măsură a capacităţii sale de a genera un câmp gravitaţional sau de a suporta acţiunea unui câmp gravitaţional se numeşte masă gravitaţională sau masă grea. Experimental s-a constatat că ea este numeric egală cu masa inertă.

INTENSITATEA CÂMPULUI GRAVITAŢIONAL

P Observaţie: Câmpul gravitaţional creat de corpul de masă M există chiar în absenţa corpului de probă din punctul P. Numai plasând acest corp de probă, de masă m, putem detecta prezenţa câmpului.

Observaţie: Direcţia vectorului intensitate a câmpului gravitaţional este radială, iar sensul spre centrul corpului, de masă M, generator de câmp gravitaţional.

Câmpul gravitaţional este:

un câmp vectorial, deoarece i se poate ataşa un sistem de vectori, şi anume vectorul de intensitate a câmpului;

un câmp radial, deoarece liniile de câmp au direcţie radială;

un câmp cu simetrie sferică.

Orice câmp se reprezintă prin linii de câmp. Linia de câmp este o linie imaginară la care vectorii intensitate ai câmpului sunt tangenţi în orice punct.

Definiţie: Se numeşte câmp gravitaţional staţionar, un câmp gravitaţional a cărui intensitate într-un punct oarecare nu variază în timp.

Câmp radial creat de o sursă sferică şi omogenă

Câmp uniform – liniile de câmp sunt paralele şi echidistante

CÂMPUL GRAVITAŢIONAL TERESTRU

P

R

ACCELERAŢIA GRAVITAŢIONALĂ

hRP

MP

m

SATELIŢI ARTIFICIALI

CĂLĂTORI PRIN SPAŢIUL COSMIC

Pentru a se putea plasa un satelit pe o orbită, trebuie să i se imprime acestuia o viteză V egală cu

prima viteză cosmică corespunzatoare înălţimii respective ( V = 7,9 km/s la suprafaţa Pământului).

Când viteza iniţială este exact cea necesară (prima viteză cosmică sau viteza circulară), satelitul

descrie o orbită circulară cu centrul în centrul Pământului. În acest caz viteza satelitului este aceeaşi

în oricare punct al orbitei.

Dacă, însă, la introducerea pe orbită se imprimă satelitului o viteză mai mare decât viteza circulară,

orbita satelitului se alungeşte, luând forma unei elipse. Continuând să mărim viteza iniţială, orbita se

alungeşte tot mai mult, până la infinit; este cazul vitezei V = 11,2 km/s – a doua viteză cosmică,

pentru care orbita satelitului nu se mai închide, ea devenind o hiperbolă, corpul părăsind orbita

Pământului.

Viteza pe care trebuie să o aibă un satelit pentru ca pornind de pe Pământ să se elibereze de

atracţia Soarelui se numeşte a treia viteză cosmică şi are valoarea V = 16,7 km/s

Prof. Trandafir Marius