Teorija

Gravitācijas likums
Gravitācija ir universāla mijiedarbība starp jebkuriem diviem ķermeņiem, kuriem piemīt masa. Gravitācijas likumu aprakstīja Īzaks Ņūtons 17. gs. Ar šo likumu Ņūtons pierādīja ka Zemes objektu un debesu ķermeņu kustību ietekmē vieni un tie paši dabas likumi, nodemonstrējot sakarību starp Keplera planētu kustības likumiem un viņa izveidoto gravitācijas teoriju, tādējādi izkliedējot pēdējās šaubas par heliocentrismu. Heliocentrisms ir ideja, ka Saules sistēmas centrā ir Saule nevis Zeme, kā to uzskatīja pirms heliocentrisma apstiprināšanas. Izmantojot vispasaules gravitācijas likumu Ī.Ņūtons teorētiski ieguva visus planētu kustības likumus un pareizi izskaidroja paisuma un bēguma cēloņus.
 
Gravitācijas likums apraksta gravitācijas spēka izpausmi telpā. Gravitācijas likums ir šāds:
Divi ķermeņi savstarpēji pievelkas ar spēku, kas ir proporcionāls abu ķermeņu masu reizinājumam un apgriezti proporcionāls ķermeņu savstarpējā attāluma kvadrātam.
To apraksta šāds vienādojums F=Gm1m2R2, kur
F - pievilkšanās spēks, N;
G - gravitācijas konstante, G=6,67201011Nm2kg2;
m1 - pirmā ķermeņa masa, kg;
m2 - otrā ķermeņa masa, kg;
R - attālums starp ķermeņu masas centriem, m.
Piemērs:
Starp diviem ķermeņiem, kuru masas ir 1 kg, 1 m attālumā vienam no otra pastāv pievilkšanās spēks, kura modulis ir vienāds ar gravitācijas konstantes vērtību  F=G1112=6,67201011N.
Piemērs:
Ja viena ķermeņa masa ir 100 kg, otra ķermeņa masa ir 10 kg un ķermeņi atrodas 3 m attālumā, tad pievilkšanās spēks ir 0,00000000738 N F=G1001032=0,00000000738N Šis spēks ir ļoti mazs. Tas būt salīdzināms ar sniegpārsliņas vai mata smaguma spēku.
gravity1.png
Lai virtuāli pārbaudītu, kā mainās spēks starp diviem ķermeņiem, tad to vari pārbaudīt šeit: http://phet.colorado.edu/en/simulation/gravity-force-lab
Svarīgi!
Attālumu starp priekšmetiem mēra starp priekšmetu masas punktiem.
Svarīgi!
Spēks, ar kuru pirmais ķermenis pievelk otru ķermeni, ir tik pat liels, kā spēks, ar kuru otrais ķermenis pievelk pirmo.
Ar cik lielu spēku Zeme pievelk cilvēku, ar tik pat lielu spēku cilvēks pievelk Zemi.
Piemērs:
Mēnesis pievelk Zemi tik pat stipri, kā Zeme Mēnesi. Bet Zemei ir 81 reizi lielāka masa nekā Mēnesim, tādēļ Zemei piemīt daudzreiz lielāka inerce. Ievērojot 2. Ņūtona likumu var secināt, ka ar vienādu spēku Zemi ir daudz grūtāk izkustināt no sākotnējās trajektorijas nekā Mēnesi, tādēļ Mēnesis riņķo apkārt Zemeslodei.
Balstoties uz zināmo kosmisko objektu novērojumiem un gravitācijas likumu, tika atklātas Saules sistēmas planēta Neptūns un pundurplanēta Plutons. 19. gadsimtā par vēl neatklātā Neptūna klātbūtni liecināja jau zināmās planētas Urāna kustības izmaiņas novērojumi. Šie novērojumi liecināja, ka uz Urānu ar savu gravitāciju iedarbojas vēl neatklāts debesu ķermenis.  Astronomi pēta zināmu debesu ķermeņu trajektorijas un izvērtējot rezultātus ir iespējams noteikt, ka tuvumā atrodas cits debesu ķermenis, kuram piemīt masa. 
Piemērs:
NASA zinātnieki pagājušā gadsimtā pētot spožākās zvaigznes Siriuss-A trajektoriju ir novērojuši, ka tās trajektorija ir spirālveida un atklājuši netālu esošo zvaigzni balto punduri Siriuss-B, kura ar savu gravitāciju ietekmēja Siriuss-A kustības trajektoriju. Siriuss-B pēc izmēriem ir mazāka par Zemi, bet tās masa ir tik pat liela kā Saulei. Abas zvaigznes aprotē viena apkārt otrai 50 gadu laikā. NASA iegūtā attēla centrā ir redzama zvaigzne Siriuss-A un kreisajā apakšējā stūrī Siriuss-B (mazs balts punkts).
Siriuss1.png
Mūsdienās ar šo likumu tiek novērtētas planētu eksistences iespējas tālajām zvaigznēm, kā arī aprēķinātas mākslīgo pavadoņu un kosmisko kuģu trajektorijas. 
 
Atsauce:
E.Šilters, V.Regnuts, A.Cābelis "Fizika 10. klasei" Lielvārds, 2004
http://lv.wikipedia.org/wiki/%C4%AAzaks_%C5%85%C5%ABtons
http://www.lielvards.lv/fizika_termini/?klase_get=1&tema_get=3&t_id=35
http://solarsystem.nasa.gov/news/display.cfm?NEWS_ID=12975
http://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_468.html