Úvodní strana  >  Články  >  Ostatní  >  O gravitačním a tíhovém poli - díl druhý

O gravitačním a tíhovém poli - díl druhý

Intenzita gravitačního pole
Intenzita gravitačního pole
V minulém díle jsme se zabývali Newtonovým gravitačním zákonem. Vysvětlili jsme si pojem gravitace a definovali Gaussovu gravitační konstantu. V dnešním díle se blíže zaměříme na intenzitu gravitačního pole a vysvětlíme si všechny jeho alternativy.

Intenzita gravitačního pole:

Ve škole je problémem vysvětlit pojem silového pole. Snad přijatelnou definicí (pro žáky) je, že je to prostor vyplněný silovými účinky nějakého tělesa. Gravitační pole musí být popsatelné v tom smyslu, že každému bodu pole přisoudíme číslo nebo vektor. Vektorem bude veličina K (intenzita gravitačního pole), daná poměrem Fg/m2, popisující pole vytvořené tělesem o hmotnosti m1, přičemž m2 je zanedbatelně malá. Upustíme-li pak od indexování, platí pro intenzitu pole tělesa o hmotnosti m

K = -κ(m/R3)/r.

Jednotkou intenzity K je 1 N.kg-1, což je také 1 m.s-2, neboť intenzita gravitačního pole udává také zrychlení, se kterým se těleso nepatrné hmotnosti pohybuje vůči tělesu pole vytvářejícímu.

Centrální a homogenní gravitační pole:

Z výše uvedeného vztahu plyne, že každému bodu pole přísluší jiný vektor intenzity K. Pole s touto vlastností se nazývá nehomogenní. Je-li pole vytvořeno hmotným bodem nebo tuhou homogenní koulí, nazýváme ho centrálním. Opakem nehomogenního pole je pole homogenní, v němž je intenzita K ve všech bodech stejná co do velikosti, tak i směru. Homogenní pole je idealizace, ve skutečnosti neexistuje. Za okolností uvedených níže lze nehomogenitu pole zanedbat.

Intenzita gravitačního pole na povrchu tuhé homogenní koule:

Uvažujme tuhou homogenní kouli o hmotnosti M, poloměru M a hustotě ρ. Pak nekonečně blízko povrchu této koule je velikost intenzity

K = κ(M/R2).

Vyjádříme-li hmotnost této koule pomocí objemu a hustoty, obdržíme

K = (4/3)πκρR.

Příklad: Odhadněme intenzitu grav. pole Země za předpokladu její kulatosti. Hmotnost Země M = 5,9736×1024 kg, R = 6,371.106 m, odtud pak K = 9,823 N/kg.

Intenzita pole uvnitř kulového pláště:

Intenzita uvnitř kulového pláště
Intenzita uvnitř kulového pláště
Z níže uvedeného obrázku snadno dojdeme ke zjištění, že uvnitř dutiny je intenzita pole nulová. V průsečíku přímek na obrázku, představujících kuželovou plochu se gravitační síly ruší, neboť poměr čtverců dvou vzdáleností od průsečíku k vrchlíkům je roven poměru ploch obou vrchlíků (platí ovšem pro nekonečně malý prostorový úhel kuželové plochy).

Intenzita pole uvnitř tuhé homogenní plné koule:

Intenzita pole uvnitř tuhé homogenní plné koule
Intenzita pole uvnitř tuhé homogenní plné koule
Z výše uvedeného plyne, že na hmotný bod uvnitř plné koule silově působí jen koule, jejíž poloměr je nanejvýš roven vzdálenosti bodu od středu koule. Síla je tedy přímo úměrná vzdálenosti hmotného bodu od středu koule, což platí i pro intenzitu pole. Průběh velikosti intenzity pole je znázorněn na grafu, na vodorovné ose je uvedena vzdálenost od středu koule v násobcích poloměru koule, na svislé ose je uvedena velikost intenzity v násobcích intenzity na jejím povrchu.

Reference:
[1] Internet, www.wikipedia.org
[2] Kleczek J., Švestka Z., Astronomický a astronautický slovník (Orbis, Praha 1963)
[3] Železný V., Návraty první dámy (Panorama, Praha, 1986)




Seriál

  1. O gravitačním a tíhovém poli - díl první
  2. O gravitačním a tíhovém poli - díl druhý
  3. O gravitačním a tíhovém poli - díl třetí
  4. O gravitačním a tíhovém poli - díl čtvrtý
  5. Definování polohy kosmického tělesa - díl první
  6. Definování polohy kosmického tělesa - díl druhý


O autorovi

Miroslav Šulc

Miroslav Šulc

Narozen 1941, v roce 1963 promoval na přírodovědecké fakultě Univerzity J. E. Purkyně (dříve a nyní Masarykova univerzita) v oboru matematika-fyzika (s titulem promovaný fyzik-učitel). Od té doby zaměstnán jako učitel na střední škole. Od r. 1954 do r. 1986 externí spolupracovník brněnské hvězdárny. Od r. 1959 člen České astronomické společnosti. Od r. 1996 hospodář výboru SMPH. Od r. 2006 v definitivním důchodu.

Štítky: Gravitace


12. vesmírný týden 2017

12. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 20. 3. do 26. 3. 2017. Měsíc je ve fázi před novem. Venuše bude v dolní konjunkci se Sluncem. Na večerní obloze zůstává planeta Mars a objevuje se jasný Merkur. Jupiter je vidět téměř celou noc, ráno je nejvýše Saturn. Večerní obloha nabízí kometu 41P ve Velkém voze. Z nabídky 100 pozorování tu máme zvířetníkové světlo. 20. března začíná astronomické jaro. 26. března se mění čas. Kosmonautika patří především startům raket. K ISS například poletí nákladní loď Cygnus nazvaná John Glenn.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

M51 HaLRGB

Česká astrofotografie měsíce je soutěž astronomická. Jak se však přesvědčíme vzápětí, i ona nám přináší obrázky skutečných krásek. Krásek, schovávajících se za jemný závoj. Ten však, jak už to i na barokních obrazech bývá, spíše odhaluje, než zahaluje. Nuže, pojďme se na ni podívat. Ve starší

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Záblesk družice NOSS

24.03. 2017; 22:01 SEČ; Canon 350D+Samyang 8/3.5. Záblesk jednej z dvojice družíc NOSS 3-7 (A,B), družice NOSS 3-7 (A) (2015-058-A). Vzdialenosť družíc: 1270 km.

Další informace »