Campo gravitazionale

Ti spieghiamo quali sono i campi gravitazionali e come viene misurata la loro intensità. Esempi di campo gravitazionale.

1. Cos'è un campo gravitazionale?

Il campo gravitazionale o campo gravitazionale è chiamato l'insieme di forze che rappresentano, in fisica, ciò che comunemente chiamiamo forza di gravità : una delle quattro forze fondamentali dell'universo, che tende ad attrarre le masse del importa l'uno con l'altro.

Secondo la logica dei campi gravitazionali, la presenza di un corpo di massa M sottoporrà lo spazio attorno ad esso a forze gravitazionali, alterando le proprietà (la traiettoria, per esempio) di tutto ciò che lo circonda.

Infatti, se un altro corpo di massa m si avvicina al campo gravitazionale di M, noteremo che il suo movimento è alterato dalla forza di gravità. E, secondo la teoria della relatività, anche il tempo stesso sarebbe influenzato da queste forze, distorcendolo e dando origine a singolarità come buchi neri, oggetti astronomici i cui campi gravitazionali Sono così forti che nemmeno la luce riesce a sfuggire a loro.

I campi gravitazionali furono per molti anni di natura eminentemente teorica, compresi dalla fisica classica (newtoniana) come un campo vettoriale e dalla fisica relativistica come un campo tensore di secondo ordine, ma la scoperta nel 2016 delle onde gravitazionali da parte degli scienziati dell'esperimento LIGO sembra gettare nuova luce su questa questione.

Vedi anche: Sistema solare.

1. Intensità del campo gravitazionale

L'intensità dei campi gravitazionali o, ciò che è lo stesso, l'accelerazione della gravità (o semplicemente la gravità) è rappresentata nella fisica classica dal simbolo g e come un campo vettoriale, cioè di linee dotate di significato e direzione .

È comunemente definita come la forza per unità di massa che una particolare particella sperimenterà in presenza di una distribuzione di massa. Di solito è espresso in Newton per chilogrammo (N / kg).

La formula per il suo calcolo, quindi, sarebbe:

g = lim _{m → 0} F / m, dove m sarebbe una massa di prova e F la forza gravitazionale che agisce su di essa.

1. Potenziale gravitazionale

Il potenziale gravitazionale di un campo gravitazionale è, nella meccanica newtoniana, una grandezza scalare misurata in joule per chilogrammo (J / kg) e definita come la quantità di lavoro per unità di massa necessaria per trasportare un corpo in un velocità costante dall'infinito a un certo punto del campo gravitazionale in questione.

Il potenziale gravitazionale viene calcolato in base alla seguente formula:

V = - GM / r, dove V è il potenziale gravitazionale, G è la costante di gravitazione universale r la distanza dal punto determinato del campo gravitazionale verso il quale si sposta la massa M.

1. Esempi di campo gravitazionale

Un esempio perfetto di un campo gravitazionale è il solare, cioè quello presentato dal nostro sistema planetario, in cui i pianeti orbitano attorno al sole, attratti dalle forze gravitazionali della loro massa.

Un altro possibile esempio è il campo gravitazionale della terra, il nostro pianeta e che possiamo sentire ogni volta che lasciamo cadere un oggetto a terra. Rispetto alle nostre dimensioni, la massa terrestre di 5974 x 10 ²⁴ kg è così massiccia che le proprietà del suo campo sono difficili da individuare.

Tuttavia, si stima che la gravità terrestre sia superiore o inferiore a 9, 8 N / kg, ovvero un'accelerazione di 9, 8 m / s. Questo valore può oscillare minimamente a seconda della posizione geografica, ma in linea generale presenta quel valore e tende verso il centro della Terra.

Allo stesso modo, il campo gravitazionale sarà più intenso nelle immediate vicinanze della superficie terrestre, rispetto agli strati esterni dell'atmosfera.