Gravitācija ir universāla mijiedarbība starp jebkuriem diviem ķermeņiem, kuriem piemīt masa.
Gravitācijas likums apraksta gravitācijas spēka izpausmi telpā.
Gravitācijas likums
Divi ķermeņi savstarpēji pievelkas ar spēku, kas ir proporcionāls abu ķermeņu masu reizinājumam un apgriezti proporcionāls ķermeņu savstarpējā attāluma kvadrātam.
To apraksta šāds vienādojums:
, kur
\(F\) - pievilkšanās spēks, \(N\);
\(G\)- gravitācijas konstante, ;
- pirmā ķermeņa masa, \(kg\);
- 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 .
Piemērs:
Ja viena ķermeņa masa ir \(100\) \(kg\), otra ķermeņa masa ir \(10\) \(kg\) un ķermeņi atrodas \(3\) \(m\) attālumā, tad pievilkšanās spēks ir \(0,00000000741\) \(N\)
Šis spēks ir ļoti mazs. Tas būt salīdzināms ar sniegpārsliņas vai mata smaguma spēku.
Virtuāli pārbaudīt, kā mainās spēks starp diviem ķermeņiem, vari šeit!
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:
Mēness 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 Mēness 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).
Mūsdienās ar šo likumu tiek novērtētas planētu eksistences iespējas tālajām zvaigznēm, kā arī aprēķinātas mākslīgo pavadoņu un kosmisko kuģu trajektorijas.