▷ Cos'è il campo gravitazionale (o campo gravitazionale)?

Questo articolo spiega cos’è il campo gravitazionale, chiamato anche campo gravitazionale. Troverai quindi la definizione del campo gravitazionale, la sua formula e un esempio del suo calcolo.

Cos’è il campo gravitazionale (o campo gravitazionale)?

Il campo gravitazionale , o campo gravitazionale , è il campo di forza che rappresenta la gravità. In altre parole, il campo gravitazionale è l’estensione dello spazio in cui un corpo dotato di massa ne attrae un altro.

Pertanto, il campo gravitazionale di una massa è la regione dello spazio in cui quella massa attrae ogni altra massa mediante la forza gravitazionale.

Logicamente, maggiore è la massa di un corpo, maggiore è il suo campo gravitazionale. Questo è il motivo per cui i corpi contenenti molta materia, ad esempio i pianeti, esercitano forze gravitazionali significative. Al contrario, gli oggetti di piccola massa, come una matita, non hanno quasi nessuna forza di gravità (sono trascurati). Di seguito vedremo come si calcola l’intensità di un campo gravitazionale.

Si noti che il campo gravitazionale è considerato un campo vettoriale nella fisica newtoniana o classica, mentre nella fisica relativistica è un campo tensore. Quindi, per risolvere i problemi fondamentali riguardanti il campo gravitazionale, è necessario trattarlo come un campo vettoriale.

Formula del campo gravitazionale

L’intensità del campo gravitazionale (o campo gravitazionale) di un corpo è pari alla costante gravitazionale universale moltiplicata per la massa del corpo divisa per il quadrato della distanza tra il punto in questione e il centro del corpo.

La formula per calcolare l’intensità del campo gravitazionale è quindi la seguente:

$g=\cfrac{G\cdot M}{r^2}$

Oro:

$g$

è il campo gravitazionale.
$G$

è la costante gravitazionale universale, il cui valore è

$6,674\cdot 10^{-11} \ N\cdot m^2/kg^2$

.
$M$

è la massa del corpo che crea il campo gravitazionale, espressa in chilogrammi.
$r$

è la distanza tra il corpo che crea il campo gravitazionale e il corpo attratto, espressa in metri.

Pertanto, il simbolo del campo gravitazionale è una g minuscola e le sue unità sono m/s ² poiché si tratta di un’accelerazione. Più precisamente è l’accelerazione con cui il corpo che esercita il campo gravitazionale attrae un altro corpo.

Si noti che il campo gravitazionale non dipende dalla massa dell’oggetto attratto, ma dalla massa che crea il campo e dalla distanza tra i due corpi.
Inoltre, la direzione del campo gravitazionale è la linea immaginaria che passa tra la massa che crea il campo e la massa attratta dal campo.
Infine, quando si considera il campo gravitazionale come un campo vettoriale, la direzione del vettore è verso il centro di massa che crea il campo.

Il campo gravitazionale della Terra

Ora che conosciamo il significato del campo gravitazionale, calcoleremo l’intensità del campo gravitazionale terrestre in modo che tu possa vedere come è fatto.

Per fare ciò dobbiamo applicare la formula del campo gravitazionale:

$g=G\cdot \cfrac{M}{R^2}$

I valori della costante gravitazionale universale, della massa della Terra e del raggio dal centro del pianeta alla sua superficie sono:

G = 6,674 · 10 ^-11 N·m ² /kg ²
M = 5.972 10 ²⁴ kg
R = 6371000 m

Quindi, sostituiamo i dati nella formula e calcoliamo il valore del campo gravitazionale sulla superficie terrestre:

[latex] g=6.674\cdot 10^{-11}\cdot \cfrac{5.972\cdot 10^{24}}{6371000^2}=9.81 \\cfrac{m}{s^2}[/ latex]

In sintesi, il valore del campo gravitazionale sulla superficie terrestre è 9,81 m/s ² .

Campo gravitazionale e campo elettrico

Infine, vedremo qual è la differenza tra il campo gravitazionale e il campo elettrico, poiché sono due tipi di campi vettoriali solitamente lavorati in fisica.

La differenza principale tra campo gravitazionale e campo elettrico è che il campo gravitazionale esiste sempre per tutti i corpi, mentre il campo elettrico esiste solo quando i corpi sono elettricamente carichi.

Pertanto, qualsiasi oggetto dotato di massa esercita sempre una forza gravitazionale, anche se, logicamente, se la sua massa è molto piccola, anche la forza gravitazionale che esercita sarà piccola. mentre un corpo eserciterà una forza elettrica solo quando è carico di elettricità.

Inoltre, il campo elettrico può essere attrattivo o repulsivo, poiché due corpi elettricamente carichi possono attrarsi (se sono carichi di segno diverso) o respingersi (se sono carichi dello stesso segno). Tuttavia il campo gravitazionale è pur sempre un campo di attrazione, poiché la forza di gravità attira un corpo verso un altro.

Campo gravitazionale (o campo gravitazionale)