Kiihtyvyys vs painovoimakenttä
Kiihtyvyys ja painovoimakenttä ovat kaksi fysiikan mekaniikan alla käsiteltyä käsitettä. Nämä kaksi käsitettä ovat yhtä tärkeitä luonnon mekaniikan ymmärtämisessä. On elintärkeää ymmärtää kiihtyvyyttä ja painovoimakenttää tähtitieteen, fysiikan, tekniikan ja raketitieteen aloilla. Joillekin ihmisille nämä kaksi käsitettä näyttävät jonkin verran samankaltaisilta, toisille nämä molemmat näyttävät täysin paikoilta. Tässä artikkelissa aiomme saada hyvän käsityksen siitä, mitä ovat painovoimakenttä ja kiihtyvyys, niiden määritelmät, yhtäläisyydet ja lopuksi niiden erot.
Kiihtyvyys
Kiihtyvyys määritellään ruumiin nopeuden muutosnopeudeksi. On tärkeää huomata, että kiihtyvyys vaatii aina esineeseen vaikuttavaa nettovoimaa. Tämä kuvataan Newtonin toisessa liikelakissa. Toisessa laissa todetaan, että kehoon kohdistuva nettovoima F on yhtä suuri kuin kehon lineaarisen momentin muutosnopeus. Koska lineaarisen momentin antaa ruumiin massan ja nopeuden tulo eikä massa muutu ei-relativistisessa mittakaavassa, voima on yhtä suuri kuin massa kertaa nopeuden muutosnopeus, joka on kiihtyvyys. Tähän voimaan voi olla useita syitä. Sähkömagneettinen voima, painovoima ja mekaaninen voima ovat muutamia mainitakseni. Lähistöllä olevan massan aiheuttama kiihtyvyys tunnetaan nimellä gravitaatiokiihtyvyys. On huomattava, että jos esineeseen ei kohdistu nettovoimaa, esine ei muuta itsensä nopeutta, olipa se sitten liikkuva tai paikallaan. Huomaa, että kohteen liike ei vaadi voimaa, mutta kiihtyvyys vaatii aina voimaa.
Painovoimakenttä
Gravitaatiokenttä on käsite ja menetelmä minkä tahansa massaa olevan objektin ympärillä tapahtuvien ilmiöiden laskemiseksi ja selittämiseksi. Painovoimakenttä määritetään minkä tahansa massan ympärille. Newtonin yleisen gravitaatiolain mukaan kaksi massaa M ja m jaettuna rajallisella etäisyydellä r kohdistavat voimaa F = GM m / r 2 toisiinsa. Jos otetaan tapaus m = 1, saadaan uusi yhtälö, jossa F = GM / r 2. Pisteen painovoimakentän intensiteetti, joka sijaitsee etäisyydellä r massasta, määritellään voimana punnitusyksikköä kohden r, jota kutsutaan yleisesti nimellä g, missä g = GM / r 2. Koska tiedämme F = ma ja F = GMm / r 2, voimme nähdä, että a = GM / r 2. Tämä tarkoittaa, että painovoimakentän voimakkuus ja painovoimasta johtuva kiihtyvyys ovat samat. Tätä kiihtyvyyttä kutsutaan gravitaatiokiihtyvyydeksi.
Mitä eroa on kiihtyvyydessä ja painovoimakentässä?
• Kiihtyvyys on vektori, kun taas painovoimakenttä on käsite, jota käytetään kuvaamaan massojen käyttäytymistä tietyn massan ympärillä.
• Gravitaatiokentän voimakkuus on vektori, ja se on yhtä suuri kuin gravitaatiokiihtyvyys kyseisessä pisteessä.
• Painovoima kiihtyy aina kohti kohdetta, kun taas kiihtyvyys voi yleensä olla mihin tahansa suuntaan, kunhan nettovoima on samassa suunnassa.
