Grabitazio Unibertsalaren Legea eta Eremu Grabitatorioa

Grabitazio unibertsalaren legea

Grabitazio unibertsalaren legea masadun gorputz ezberdinen arteko indar grabitatorioa definitzen duen lege fisiko klasikoa da, bi gorputzen arteko erakarpen-indarraren balio kuantitatiboa ezarriz. Indar hau bi masen eta haien arteko distantziaren araberakoa da: masak gero eta handiagoak eta hurbilagoak izan, erakarpen-indar handiagoa sortuko da.

(marrazkia + formula)

Non:

• F: Grabitazio-indarra.
• m1 eta m2: Masak.
• r: Masen arteko distantzia.
• G: Grabitazio unibertsalaren konstantea (6,67x10⁻¹¹ N·m²/kg²).

Indar grabitatorioaren ezaugarriak

• Elkarrekintza grabitatorioari esker, indar erakargarriak sortzen dira.
• Urrutiko indarra da indar grabitatorioa, inolako kontakturik gabea.
• Indarraren norabidea bi gorputzak lotzen dituen zuzenarena da.
• Indarraren noranzkoa elkarrekintza grabitatorioa jasatzen duen masarantz abiatzen da.
• Hautemangarriak izateko, bi masetatik batek gutxienez oso handia izan behar du.

Akzio-erreakzio legea

Lege honek ezartzen du naturan indar edo akzio guztiekin batera horri dagokion erreakzio-indar bat agertzen dela; hau da, indarrak binaka agertzen dira, modulu eta norabide berberarekin, baina aurkako noranzkoarekin.

Grabitate-indarra eta grabitazio-eremua

Indarrek urrutitik eragiten dute, bi gorputzak kontaktu fisikorik gabe egon arren. Hori eremu kontzeptuaren bidez zehazten da: inguruko espazioan objektuak sortzen duen perturbazio-eremua da. Elkarrekintza grabitatorioaren kasuan, grabitazio-eremua sortzen da masa ez-nulua duen gorputz material bat espazioan dagoelako.

Eremua deskribatzeko, espazioko puntu bakoitzari bektore bat esleitu ohi diogu, eremu grabitatorioaren intentsitatea deritzona (formula). Eremu grabitatorioaren adierazpenean ageri den zeinu negatiboa g eta u bektoreak aurkako noranzkoak direlako jarri behar da; indar grabitatorioak beti dira erakarleak.

Masa puntual edo esferiko baten eremu grabitatorioa

Masa puntual batek inguruan sortutako eremu grabitatorioa eremu-lerroen eta gainazal ekipotentzialen bidez adierazten da. Masa esferiko baten eremu grabitatorioaren adierazpena honakoa da: eremu-lerroak (erradialak) eta gainazal ekipotentzialak (esferikoak).

(marrazkia + Lurraren adibidea + formula)

1. F1 = -F2 // F1 = F2 = G · m1 · m2 / r²
2. g = -G · M / r² · u
3. g = G · ML / r² // r = RL + h // g = 9,8 N/kg

Indar-eremu kontserbakorrak eta ez-kontserbakorrak

Indar-eremua kontserbakorra da partikula bat A puntutik B puntura eramateko eremuaren indarrek egindako lana hasierako eta amaierako puntuen mende baino ez dagoenean. Partikularen ibilbidea itxia bada, lana nulua da, hasierako eta amaierako posizioak berberak baitira.

Indarra kontserbakorra izanda, indar horrek egiten duen lana magnitude eskalar baten aldakuntzaren berdina da: energia potentziala (fr). Indar kontserbakorren kasuan, egindako lana kalkulatzeko, hasierako eta amaierako energia potentzialen diferentzia egin behar da. Indar ez-kontserbakorrek, berriz, egiten duten lana egindako bidearen menpe dago eta ez dago beraiekin loturiko energia potentzialik; adibide bat marruskadura-indarra da.

Energia potentzial grabitatorioa

M masa batek sortutako eremu grabitatorioan m masa bat posizioz aldatzean, eremuak egindako lana masak izan duen energia potentzial grabitatorioaren aldakuntzaren berdina da (frmz). Energia potentzial grabitatorioaren adierazpena (fr) negatiboa da beti eta infinituan nulua da. Hori dela eta, m masa batek A puntuan duen energia potentziala era honetan defini daiteke: eremuak egiten duen lana masa hori A puntutik infinitura eramatean.

Potentzial grabitatorioa

P puntu bateko balioa bertan dagoen m masaren balioaren araberakoa izango da. m masa honek duen energia potentzialaren eta masa beraren arteko zatidurak masa unitatearen energia potentziala emango digu, eta magnitude horrek eremuko puntu bakoitzean balio bat izango du. Magnitude hori potentzial grabitatorioa da. Horrela, P puntuko potentziala P puntuan masa unitateak duen Ep da (mzfr).

Energia mekaniko osoa eta kontserbazioaren printzipioa

Gorputz baten gainean lan mekanikoa burutzean, gorputzak nolabaiteko energia bereganatzen du: energia zinetikoa, energia potentzial grabitatorioa, eta abar. Energia mekanikoa energia zinetikoaren eta energia potentzialaren batura da (fr).

Satelite batek bere orbitari dagokion abiadura orbitala dauka, bere altuerarekin erlazionatutakoa (fr). Energia bien batura eginez, orbitan dagoen satelite baten energia mekanikoa lortzen da (fr). Energiaren kontserbazioaren printzipioak ezartzen du sistema isolatu batean energia osoa kontserbatu egiten dela; hau da, ezin dela handiagotu edo txikiagotu, eraldatu baino ez dela egiten.