สนามโน้มถ่วง

สนามโน้มถ่วง

Image

เมื่อปล่อยวัตถุ วัตถุจะตกสู่พื้นโลกเนื่องจากโลกมีสนามโน้มถ่วง (gravitational field)อยู่รอบโลก    สนามโน้มถ่วงทำให้เกิดแรงดึงดูดกระทำต่อมวลของวัตถุทั้งหลาย   แรงดึงดูดนี้เรียกว่า แรงโน้มถ่วง (gravitational  force) สนามโน้มถ่วงเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์  g  และ สนามมีทิศพุ่งสู่ศูนย์กลางของโลก สนามโน้มถ่วง  ณ  ตำแหน่งต่างๆบนผิวโลกมีค่าประมาณ  9.8 นิวตันต่อกิโลกรัม

สนามโน้มถ่วงของโลกที่บางตำแหน่งจากผิวโลก

ระยะวัดจากผิวโลก
(km)

สนามโน้มถ่วง
(N/kg)

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

Image

การเคลื่อนที่ของวัตถุในสนามโน้มถ่วง

วัตถุที่อยู่ในสนามโน้มถ่วงของโลกจะถูกโลกดึงดูด ดังนั้นเมื่อปล่อยวัตถุให้ตกบริเวณใกล้ผิวโลก   แรงดึงดูดของโลกจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่เร็วขึ้น  นั่นคือ วัตถุมีความเร่ง

               การตกของวัตถุที่มีมวลต่างกันในสนามโน้มถ่วงวัตถุ จะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงตัว  เรียกว่า ความเร่งโน้มถ่วง (gravitationalacceleration) มีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก  ความเร่งโน้มถ่วงที่ผิวโลก   มีค่าต่างกันตามตำแหน่งทาง ภูมิศาสตร์ในการตกของวัตถุ  วัตถุจะเคลื่อนที่ลงด้วยความเร่งโน้มถ่วง 9.8เมตรต่อวินาทียกกำลังสอง  ซึ่งหมายความว่าความเร็วของวัตถุจะเพิ่มขึ้นวินาทีละ  9.8 เมตรต่อวินาที

                ถ้าโยนวัตถุขึ้นในแนวดิ่ง  วัตถุในสนามโน้มถ่วงจะเคลื่อนที่ขึ้นด้วยความเร่งโน้มถ่วง g โดยมีทิศเข้าสู่ศูนย์กลางโลก  ทำให้วัตถุซึ่งเคลื่อนที่ขึ้นมีความเร็วลดลงวินาทีละ9.8เมตรต่อวินาที  จนกระทั่งความเร็วสุดท้ายเป็นศูนย์   จากนั้นแรงดึงวัตถุให้ตกกลับสู่โลกด้วยความเร่งเท่าเดิมImage

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

      W  เป็นน้ำหนักของวัตถุุที่มีหน่วยเป็นนิวตัน (N)

อ้างอิงจาก

http://krutussanee.wordpress.com/%E0%B8%AA%E0%B8%99%E0%B8%B2%E0%B8%A1%E0%B8%82%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B9%81%E0%B8%A3%E0%B8%87/%E0%B8%AA%E0%B8%99%E0%B8%B2%E0%B8%A1%E0%B9%82%E0%B8%99%E0%B9%89%E0%B8%A1%E0%B8%96%E0%B9%88%E0%B8%A7%E0%B8%87/

About these ads
This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s