Les forces gravitatòries són un dels quatre tipus principals de forces que es manifesten en tota la seva diversitat entre diversos cossos tant a la Terra com més enllà. A més d'ells, també es distingeixen electromagnètics, febles i nuclears (forts). Probablement, va ser la seva existència el que la humanitat es va adonar en primer lloc. La força d'atracció de la Terra es coneix des de l'antiguitat. Tanmateix, van passar segles sencers abans que una persona endevinés que aquest tipus d'interacció es produeix no només entre la Terra i qualsevol cos, sinó també entre diferents objectes. El primer a entendre com funcionen les forces gravitatòries va ser el físic anglès I. Newton. Va ser ell qui va deduir l'ara coneguda llei de la gravitació universal.
Fórmula de la força gravitatòria
Newton va decidir analitzar les lleis per les quals es mouen els planetes en el sistema. Com a resultat, va arribar a la conclusió que la rotació del celestialels cossos al voltant del Sol només és possible si les forces gravitatòries actuen entre aquest i els mateixos planetes. Adonant-se que els cossos celestes es diferencien dels altres objectes només en la seva mida i massa, el científic va deduir la fórmula següent:
F=f x (m1 x m2) / r2, on:
- m1, m2 són les masses de dos cossos;
- r: distància entre ells en línia recta;
- f és la constant gravitatòria, el valor de la qual és 6,668 x 10-8 cm3/g x s 2.
Per tant, es pot argumentar que dos objectes s'atreuen l'un a l' altre. El treball de la força gravitatòria en la seva magnitud és directament proporcional a les masses d'aquests cossos i inversament proporcional a la distància entre ells, al quadrat.
Característiques de l'aplicació de la fórmula
A primera vista, sembla que utilitzar la descripció matemàtica de la llei de l'atracció és bastant senzill. Tanmateix, si hi penseu bé, aquesta fórmula només té sentit per a dues masses, les dimensions de les quals són insignificants en comparació amb la distància entre elles. I tant és així que es poden treure per dos punts. Però, què passa quan la distància és comparable a la mida dels cossos, i ells mateixos tenen una forma irregular? Dividiu-les en parts, determineu les forces gravitatòries entre elles i calculeu la resultant? En cas afirmatiu, quants punts s'han de prendre per al càlcul? Com podeu veure, no és tan senzill.
I si tenim en compte (des del punt de vista de les matemàtiques) que el puntno té dimensions, llavors aquesta situació sembla completament desesperada. Afortunadament, els científics han trobat una manera de fer càlculs en aquest cas. Utilitzen l'aparell de càlcul integral i diferencial. L'essència del mètode és que l'objecte es divideix en un nombre infinit de petits cubs, les masses dels quals es concentren en els seus centres. Aleshores s'elabora una fórmula per trobar la força resultant i s'aplica una transició límit, mitjançant la qual el volum de cada element constituent es redueix a un punt (zero) i el nombre d'aquests elements tendeix a l'infinit. Gràcies a aquesta tècnica es van obtenir algunes conclusions importants.
- Si el cos és una bola (esfera), la densitat de la qual és uniforme, aleshores atrau qualsevol altre objecte cap a si mateix com si tota la seva massa estigués concentrada al seu centre. Per tant, amb algun error, aquesta conclusió també es pot aplicar als planetes.
- Quan la densitat d'un objecte es caracteritza per una simetria esfèrica central, interacciona amb altres objectes com si tota la seva massa estigués en el punt de simetria. Així, si agafem una pilota buida (per exemple, una pilota de futbol) o diverses pilotes niuades entre si (com les nines matrioshka), aleshores atrauran altres cossos de la mateixa manera que ho faria un punt material, amb la seva massa total. i situat al centre.
