Vad är gravitation och var är den starkast i USA?
Januari 2003
Av de fyra fundamentala krafterna – gravitation, elektromagnetisk, stark kärnkraft och svag kärnkraft – är gravitationen den som folk är mest bekanta med. Isaac Newton har fått erkännande för att ha ”upptäckt gravitationen”. Vad han egentligen gjorde var att ge oss en analytisk tolkning av gravitationen, det vill säga beskriva de kvantiteter som bestämmer gravitationskraften på ett föremål.
Enligt Newton har alla två föremål en attraktionskraft som försöker dra ihop dem. Storleken på denna kraft beror på varje objekts massa och avståndet mellan de två objektens centrum. Matematiskt säger vi att gravitationskraften beror direkt på föremålens massa och omvänt på avståndet mellan föremålen i kvadrat. G i förhållandet är en konstant som kallas den universella gravitationskonstanten.
För vardagliga föremål som människor, bilar, bollar och flygplan är gravitationskraften mellan två av dessa föremål så liten att den är obetydlig. Men när ett av objekten är mycket massivt, till exempel jorden, blir gravitationskraften betydande. Din vikt är faktiskt bara gravitationskraften mellan din kroppsmassa och jordens massa. Vi känner hur jorden drar på oss med en kraft som vi kallar gravitation.
”Gravitationskraften” uttrycks ofta i termer av den acceleration som gravitationskraften ger ett föremål när föremålet släpps. Denna gravitationsacceleration skrivs som ett litet g och används för att beskriva gravitationens styrka på olika platser på jorden samt på andra planeter.
I allmänhet blir gravitationskraften större ju närmare två föremåls centrum ligger, desto större blir gravitationskraften. Därför kan man förvänta sig att gravitationen i USA är starkare där man befinner sig närmast jordens centrum. Den lägsta platsen i USA är Death Valley, så gravitationen skulle förväntas vara starkare där (där man är närmast jordens centrum). Jorden har dock inte ett enhetligt material i hela sitt inre och gravitationen beror på exakt hur mycket massa som finns mellan dig och jordens centrum.
Följaktligen varierar accelerationen på grund av gravitationen (g) från cirka 9,79 till 9,81 meter per sekund i kvadrat när du rör dig runt om i USA. Jordens medelvärde är 9,80 m/s2 (32 fot/s2), vilket i allmänhet rapporteras som gravitationsaccelerationen på jorden. Detta innebär att ett fallande föremål kommer att accelerera 32 fot/s varje sekund det faller, förutsatt att det inte finns något luftmotstånd. Som jämförelse är gravitationsaccelerationen på månen endast 1,63 m/s2 på grund av dess sammansättning och mindre storlek.
Newtons förklaring av gravitationen är tillräcklig för vardagslivet. För att förstå gravitationens mest genomarbetade detaljer måste man dock inkludera Einsteins gravitationsteori, som är matematiskt komplex.