Siły i prędkości w polu grawitacyjnym
Każde dwa ciała o masach m₁ i m₂ przyciągają się wzajemnie siłami grawitacji zgodnie z wzorem: F_g = G · m1m2/r2, gdzie G to stała grawitacji równa 6,67·10⁻¹¹ Nm²/kg². Dzięki temu wzorowi możemy obliczyć siłę przyciągania między dowolnymi ciałami.
Dla obiektów krążących po orbitach kołowych możemy wyliczyć siłę dośrodkową: F = 4π²mr/T² oraz ich prędkość: v = 2πr/T. Te wzory pomagają zrozumieć, dlaczego satelity mogą utrzymywać się na orbicie.
Pierwsza prędkość kosmiczna to minimalna prędkość, którą należy nadać ciału w kierunku poziomym, aby okrążało Ziemię tuż nad jej powierzchnią. Wynosi ona v = √GMz/Rz, gdzie M_z to masa Ziemi, a R_z to jej promień.
Natężenie pola grawitacyjnego w danym punkcie to iloraz siły grawitacji działającej na ciało umieszczone w tym punkcie i masy tego ciała: γ = F_g/m N/kg=m/s2. W polu centralnym wynosi γ = GM/R², natomiast w polu jednorodnym jest stałe γ=const.
⭐ Ciekawostka: Natężenie pola grawitacyjnego na powierzchni Ziemi to około 9,8 m/s². To właśnie ta wartość określa nasze przyspieszenie podczas swobodnego spadku!