▷ Yerçekimi alanı (veya yerçekimi alanı) nedir?

Bu makale, yerçekimi alanı olarak da adlandırılan yerçekimi alanının ne olduğunu açıklamaktadır. Böylece yerçekimi alanının tanımını, formülünü ve hesaplamasının bir örneğini bulacaksınız.

Yerçekimi alanı (veya yerçekimi alanı) nedir?

Yerçekimi alanı veya yerçekimi alanı , yerçekimini temsil eden kuvvet alanıdır. Başka bir deyişle, yerçekimi alanı, kütlesi olan bir cismin diğerini çektiği uzayın boyutudur.

Dolayısıyla bir kütlenin çekim alanı, o kütlenin diğer tüm kütleleri çekim kuvvetiyle çektiği uzay bölgesidir.

Mantıksal olarak bir cismin kütlesi ne kadar büyükse, çekim alanı da o kadar büyük olur. Bu nedenle gezegenler gibi çok fazla madde içeren cisimler önemli çekim kuvvetleri uygularlar. Bunun tersine, kalem gibi düşük kütleli nesnelerin neredeyse hiç yerçekimi kuvveti yoktur (bunlar ihmal edilir). Aşağıda yerçekimi alanının yoğunluğunun nasıl hesaplandığını göreceğiz.

Yerçekimi alanının Newton veya klasik fizikte bir vektör alanı olarak kabul edildiğini, göreceli fizikte ise bir tensör alanı olduğunu unutmayın. Bu nedenle, yerçekimi alanıyla ilgili temel problemleri çözmek için, yerçekimi alanı bir vektör alanı olarak ele alınmalıdır.

Yerçekimi alanı formülü

Bir cismin yerçekimi alanının (veya yerçekimi alanının) yoğunluğu, evrensel yerçekimi sabitinin cismin kütlesiyle çarpımı ve söz konusu nokta ile cismin merkezi arasındaki mesafenin karesine bölünmesine eşittir.

Yerçekimi alanının yoğunluğunu hesaplamak için kullanılan formül bu nedenle aşağıdaki gibidir:

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

Altın:

$g$

yerçekimi alanıdır.
$G$

değeri evrensel yerçekimi sabitidir

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

.
$M$

yerçekimi alanını yaratan vücudun kilogram cinsinden ifade edilen kütlesidir.
$r$

yerçekimi alanını oluşturan cisim ile çekilen cisim arasındaki metre cinsinden ifade edilen mesafedir.

Bu nedenle yerçekimi alanının sembolü küçük g harfidir ve bir ivme olduğundan birimi m/s ^2’dir . Daha doğrusu, yerçekimi alanını uygulayan cismin başka bir cismi çekme hızıdır.

Yerçekimi alanının, çekilen nesnenin kütlesine değil, alanı oluşturan kütleye ve iki cisim arasındaki mesafeye bağlı olduğuna dikkat edin.
Ayrıca yer çekimi alanının yönü, alanı oluşturan kütle ile alanın çektiği kütle arasında geçen hayali çizgidir.
Son olarak, yerçekimi alanını bir vektör alanı olarak ele aldığımızda, vektörün yönü, alanı oluşturan kütle merkezine doğrudur.

Dünyanın yerçekimi alanı

Artık yerçekimi alanının anlamını bildiğimize göre, Dünya’nın yerçekimi alanının gücünü hesaplayacağız, böylece bunun nasıl yapıldığını görebilirsiniz.

Bunu yapmak için yerçekimi alanı formülünü uygulamalıyız:

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

Evrensel yerçekimi sabiti, Dünya’nın kütlesi ve gezegenin merkezinden yüzeyine kadar olan yarıçapın değerleri:

G = 6,674 · 10 ^-11 N· ^m2 /kg ²
E = 5,972 10 ²⁴ kg
R = 6371000 m

Böylece verileri formülde yerine koyarız ve Dünya yüzeyindeki yerçekimi alanının değerini hesaplarız:

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

Kısaca Dünya yüzeyindeki çekim alanının değeri 9,81 m/s ^2’dir .

Yerçekimi alanı ve elektrik alanı

Son olarak, yerçekimi alanı ile elektrik alanı arasındaki farkın ne olduğunu göreceğiz çünkü bunlar genellikle fizikte kullanılan iki tür vektör alanıdır.

Yerçekimi alanı ile elektrik alanı arasındaki temel fark , yerçekimi alanının tüm cisimler için her zaman mevcut olması, elektrik alanının ise yalnızca cisimler elektrik yüklü olduğunda mevcut olmasıdır.

Bu nedenle, kütlesi olan herhangi bir nesne her zaman bir çekim kuvveti uygular, ancak mantıksal olarak kütlesi çok küçükse uyguladığı çekim kuvveti de küçük olacaktır. oysa bir cisim yalnızca elektrikle yüklendiğinde bir elektrik kuvveti uygulayacaktır.

Ayrıca elektrik yüklü iki cisim birbirini çekebileceğinden (farklı işaretle yüklenmişlerse) veya birbirlerini itebileceklerinden (aynı işaretle yüklenmişlerse) elektrik alanı çekici veya itici olabilir. Bununla birlikte, yerçekimi kuvveti bir cismi diğerine doğru çektiğinden, yerçekimi alanı hala bir çekim alanıdır.