Przyspieszenie grawitacyjne
Przyspieszenie grawitacyjne – przyspieszenie ciał wynikające z przyciągania grawitacyjnego. W warunkach spadku swobodnego ciał jest ono po prostu przyspieszeniem ich ruchu. W sytuacji statycznej, np. ciała spoczywającego na poziomej powierzchni, przyspieszenie grawitacyjne odpowiada za mierzony ciężar.
Ogólnie, zgodnie z klasyczną teorią grawitacji Newtona, przyspieszenie ciała znajdującego się w polu grawitacyjnym innego ciała nie zależy od masy przyciąganego ciała, a zależy od masy przyciągającego ciała. Przyspieszenie punktowego ciała 2 wywoływane przez grawitację punktowego lub sferycznie symetrycznego (np. kulistego) ciała 1 dane jest wzorem:
- gdzie:
- a2 – przyspieszenie grawitacyjne ciała 2 przyciąganego przez ciało 1
- G – stała grawitacji
- m1 – masa ciała wytwarzającego pole grawitacyjne
- r – odległość między środkami przyciągających się ciał
Drugie ciało przyspiesza pierwsze zgodnie z tym samym wzorem:
Przyspieszenie ciała 2 mierzone w układzie odniesienia, poruszającym się razem z ciałem 1 będzie miało wartość sumaryczną równą a1 + a2. W przypadku jednak, gdy różnica mas obu ciał jest bardzo duża, wówczas przyspieszenie ciała "dużego" przez ciało "małe" jest całkowicie pomijalne. Stąd w granicach błędu pomiaru, bardzo często przyspieszenie grawitacyjne nie zależy od masy ciała "małego". Przyspieszenie grawitacyjne spadającej na ziemię lokomotywy i piórka jest praktycznie takie samo. Piórko spada na ziemię wolniej bo ma większe opory aerodynamiczne przy spadaniu, a nie dlatego, że jest "słabiej" przyciągane.
Pojęcie to stosuje się najczęściej w układach, w których jeden obiekt posiada bardzo dużą masę a drugi bardzo małą. Przy powierzchni dużego, sferycznego obiektu (np: planety) wartość przyspieszenia grawitacyjnego jest mniej więcej stała, tzn. nie waha się o więcej niż 2–3%. Tabele podające przyspieszenie grawitacyjne dla ciał niebieskich odnoszą się zwykle do wartości mierzonej albo na równiku danego ciała albo przy szerokości geograficznej 45° na uśrednionym poziomie jej powierzchni. Różnica między przyspieszeniem grawitacyjnym obracającej się planety, mierzonym na równiku i biegunach wynika z wkładu siły odśrodkowej do pomiarów przeprowadzanych na równiku, a także ze spłaszczenia biegunowego wywołanego rotacją.
Standardowe przyspieszenie ziemskie przyjęło się oznaczać literą g i uznawać za stałą fizyczną.
Przykładowe wartości przyspieszenia na powierzchni wybranych ciał niebieskich z uwzględnieniem przyspieszenia odśrodkowego[1]:
Ciało niebieskie | przyspieszenie grawitacyjne [m/s²] |
względem przyspieszenia ziemskiego [g] |
---|---|---|
Słońce | 273,95 | 27,9 |
Merkury | 3,7 | 0,38 |
Wenus | 8,9 | 0,90 |
Mars | 3,70 | 0,38 |
Jowisz | 23,1 | 2,35 |
Saturn | 9,0 | 0,92 |
Uran | 8,7 | 0,89 |
Neptun | 11,0 | 1,12 |
Ziemia wartość standardowa |
9,80665 | 1 |
Księżyc | 1,622 | 0,1654 |
Przypisy
- ↑ Dane dotyczące planet zaczerpnięte ze źródła: Planetary Fact Sheet NASA