Mi a gravitáció és hol a legerősebb az Egyesült Államokban?
2003 január
A négy alapvető erő – a gravitáció, az elektromágneses, az erős és a gyenge atommag – közül a gravitációt ismerik a legtöbben. Isaac Newtonnak tulajdonítják a gravitáció “felfedezését”. Valójában a gravitáció analitikus értelmezését adta meg, azaz leírta azokat a mennyiségeket, amelyek meghatározzák egy tárgyra ható gravitációs erőt.
Newton szerint bármely két tárgyat vonzó erő próbálja egymáshoz vonzani. Ennek az erőnek a nagysága az egyes tárgyak tömegétől és a két tárgy középpontja közötti távolságtól függ. Matematikailag azt mondjuk, hogy a gravitációs erő közvetlenül a tárgyak tömegétől és fordítottan a tárgyak közötti távolság négyzetétől függ. A G ebben az összefüggésben egy állandó, amelyet univerzális gravitációs állandónak nevezünk.
A mindennapi tárgyak, például emberek, autók, labdák és repülőgépek esetében a gravitációs erő bármely két ilyen tárgy között olyan kicsi, hogy jelentéktelen. Amikor azonban az egyik tárgy nagyon nagy tömegű, mint például a Föld, akkor a gravitációs erő jelentőssé válik. Az Ön súlya valójában csak a teste tömege és a Föld tömege közötti gravitációs erő. Érezzük, hogy a Föld olyan erővel húz ránk, amelyet gravitációnak nevezünk.
A “gravitációs erőt” gyakran úgy fejezik ki, hogy a gravitációs erő milyen gyorsulást ad egy tárgynak, amikor a tárgyat leejtjük. Ezt a gravitációs gyorsulást kis g-vel írják, és arra használják, hogy leírják a gravitáció erejét különböző helyeken a Földön, valamint más bolygókon.
Általában minél közelebb van két tárgy középpontja, annál nagyobb lesz a gravitációs erő. Ezért azt várhatjuk, hogy az Egyesült Államokban a gravitáció erősebb lesz ott, ahol a Föld középpontjához a legközelebb vagyunk. Az Egyesült Államok legmélyebb pontja a Death Valley, tehát a gravitáció várhatóan ott (ahol a Föld középpontjához legközelebb vagy) lesz erősebb. A Föld azonban nem egyforma anyagból áll az egész belsejében, és a gravitáció attól függ, hogy pontosan mennyi tömeg van közted és a Föld középpontja között.
Ezért ahogy az USA körül mozogsz, a gravitáció okozta gyorsulás (g) körülbelül 9,79 és 9,81 méter per másodperc négyzetméter között változik. A Föld átlaga 9,80 m/s2 (32 ft/s2), amit általában a földi gravitáció gyorsulásaként közölnek. Ez azt jelenti, hogy egy leejtett tárgy minden másodpercben 32 láb/s sebességgel gyorsul fel, ha feltételezzük, hogy nincs légellenállás. Összehasonlításképpen, a Holdon a gravitáció gyorsulása csak 1,63 m/s2 az összetétele és kisebb mérete miatt.
Newton magyarázata a gravitációról megfelelő a mindennapi életben. A gravitáció legbonyolultabb részleteinek megértéséhez azonban be kell vonni Einstein gravitációs elméletét, amely matematikailag igen bonyolult.