Gravitációs Erők

Nehézségi erő és gravitációs erőtörvény

A téma alapból Issac Newtonhoz köthető. Sir Issac Newton 1642-ben született Angliában. A XVII. század tudományának kiemelkedő alakja. Felfedezte, hogy a fény összetett és három mozgástörvénye vezettet el az általános tömegvonzás törvényének megalkotásához. Newton dolgozta ki a gravitáció elméletét, amely szerint két test vonzza egymást, ez az erő arányos a két test szorzatával és fordítottan arányos a testek távolságának négyzetével. Annak ellenére ért el ekkora sikereket , hogy az ő idejében mindig megkérdőjelezték, főleg Hoocke.
gravitációs erőtörvény: F= γ(m1m2)/r²
Ehhez nagyon hasonló Coulomb törvénye: F= k(Q1Q2)/r²
nagyon sok különbség is van közöttük. A gravitációs erő az csak taszító lehet, ezzel ellenben a Coulomb törvénye taszításra is vonatkozik. A gravitációs erő nagyon nagy hatótávolságú, de gyenge hatású kis testekre, Coulomb erőtörvénye kis hatótávolságú erőt ír le és kis testek között erősen hat. A gravitációs erőtörvényt meg akkor használhatjuk amikor a két test tömegpontnak tekinthető a távolságukhoz képest.
A gravitációs törvényben a γ a gravitációs állandó. Ezt Cavandish mérte meg és Hubble pontosította. A gammát a mái napig pontosítják. Cavandish egy ingával mérte meg amely egy drótból áll melynek tetején egy tükör van az alsó felén meg merőlegesen egy rúd melynek a két végén két test van. A két kisebb test mellé közelítenek egy-egy nagyobbat. A tengely elforog és ezt láthatóvá a kis tükör teszi, mert arra egy lézer világít és a falra vetített képén jól látszik a tengely fordulása.
A testeknek két féle tömegük van, a súlyos tömeg és a tehetetlen tömeg. A súlyos tömeget a gravitációs erőtörvény írja le, a tehetetlen tömeget, pedig a nehézségi erő. A súlyos tömeg a testek gravitációs vonzó képességét leíró fizikai mennyiség. A tehetetlen tömeget pedig abból számoljuk ki, hogy gyorsítjuk a testet és tehetetlenségének segítségével megkapjuk a tehetetlen tömeget. Eötvös Loránd mutatta ki, hogy a súlyos és a tehetetlen tömeg hányadosa kilenc tizedes jegyig 1.
A nehézségi erő kis magasságok esetén egy m tömegű testre a Föld által kifejtett gravitációs erő.
Nehézségi erő: F= mg
A g a nehézségi gyorsulás és értéke: g: 9.81m/s
Az mg a testek súlyát jelenti és a nagy G-vel jelöljük, és a mértékegysége a N.
A nehézségi erő elvileg a Föld középpontjába mutat, de ez gyakorlatilag nem igaz, mert a Föld forog ezért ez az irány egy kicsit eltér. Ezt nagyon jól ábrázolja a Facoult inga.A nehézségi gyorsulást reverziós ingával lehet megmérni.
Ennél a témánál szerintem fontos megemlíteni Eötvös Loránd munkásságát. 1848-tól 1919-ig él, ő mérte meg a legpontosabban a gravitációs gyorsulást, 9 tizedes jegyig pontosította. Ezt a pontosságot annak köszönheti, hogy az ingájához szükséges drótot évekre berakta a ruhásszekrényébe hogy kirúgja magát, ugyanis a drótokat forró fém tömbből húzzák és amikor hirtelen lehűtik nem tudnak szépen elrendeződni az atomok és magas benne a belső feszültség. És ő ezzel az egyszerű cselekvéssel egy tökéletes eszközt hozott létre erre a feladatra. Ezzel az ingával találta meg a zalai olajmezőket.
A hétköznapi életben általában a súlyos tömeggel számolunk, mert a mérlegek is úgy működnek h a Föld vonzó erejét határozza meg, de mondjuk már a Föld súlyát nem lehet mérleggel megmérni, vagy kiszámítani hogy tudunk egy térfogatot meg egy sűrűséget aztán már meg is van. Ez nem ilyen egyszerű, ott már a tehetetlen tömeggel kell mahinálni, a föld helyzetéből tudnak következtetni a tömegére.
Itt látszik hogy két nagyon hasonló dologról beszélünk, melyeknek az értéke is majdnem pontosan megegyezik, és mégis mennyire különböző ez a két fogalom.