Prawo powszechnego ciążenia i stała grawitacji

Wystarczy spojrzeć na ruch planet wokół gwiazd i ruch księżyców-satelitów wokół planet żeby stwierdzić że istnieje siła przyciągająca ciała niebieskie do siebie, a tą siłą jest

SIŁA GRAWITACJI

W XVII wieku Isaac Newton sformułował prawo powszechnego ciążenia mówiące

KAŻDE DWA CIAŁA POSIADAJĄCE MASĘ PRZYCIĄGAJĄ SIĘ SIŁĄ GRAWITACJI PROPORCJONALNĄ DO ICH MAS
I ODWROTNIE PROPORCJONALNĄ DO KWADRATU ODLEGŁOŚCI MIĘDZY NIMI

Brzmi to prosto, ale można i należy to zapisać jeszcze prostszym wzorem:

Fg = G * (M*m) / r²

gdzie:
G – stała grawitacji
M oraz m – masy przyciągających się ciał
r – odległość pomiędzy środkami ciężkości ciał
prawopowszechnegociazenia1 - Prawo powszechnego ciążenia i stała grawitacji
Oczywiście zgodnie z III zasada dynamiki Newtona

Zasady dynamiki Newtona – mechanika – podstawy

jedno ciało działa na drugie taką siłą grawitacji, z jaką drugie ciało działa na pierwsze ale przeciwnie zwróconą.
W powyższym wzorze wystąpiło coś nowego czyli

STAŁA GRAWITACJI

równa:

G = 6,674 08 * 10-11 m³/(kg*s²)

Jest to współczynnik proporcjonalności związany z przyciąganiem WSZYSTKICH ciał posiadających masę. Podkreślenie słowa ”wszystkich” jest jak najbardziej dosłowne, ponieważ podobnie przedmioty o niewielkiej masie przyciągają się siłą grawitacji, ALE przyciąganie na przykład dwóch piłek będzie znacznie słabsze niż siła grawitacji między Ziemią a Księżycem. Wynika to oczywiście z iloczynu mas przyciągających się ciał we wzorze na siłę grawitacji – czym większe czynniki tym większy iloczyn i tym wyższa siła grawitacji.

Prawda że łatwe?

Pierwsze prawo Keplera – ruch obiegowy planet

Dzisiaj powrócimy do astronomii i dlatego poruszymy temat ruchu obiegowego planet wokół Słońca i związanego z tym pierwszego prawa Keplera.
Jak już wiesz, za ruch ciał niebieskich w przestrzeni odpowiada siła grawitacji

Ruch obiegowy księżyca wokół planety – dynamika – zadanie 55

i dlatego w centrum każdego układu planetarnego znajduje się gwiazda ( tak jak Słońce w Układzie słonecznym i na tym przykładzie tutaj się skupimy), wokół której planety wykonują ruch obiegowy po określonych orbitach.
Wbrew pozorom orbity planet nie są okręgami, o czym opowiada

PIERWSZE PRAWO KEPLERA

PLANETY PORUSZAJĄ SIĘ WOKÓŁ SŁOŃCA PO ELIPSACH
ORAZ
SŁOŃCE ZNAJDUJE SIĘ W JEDNYM Z OGNISK ELIPSY (TO OGNISKO JEST WSPÓLNE DLA WSZYSTKICH PLANET DANEGO UKŁADU).

Powyższe prawo mówi o planetach ale dotyczy również asteroid, planetoid, komet i innych ciał niebieskich obiegających Słońce.

prawokeplera1 1024x595 - Pierwsze prawo Keplera - ruch obiegowy planet

Na szkicu powyżej widać opisywany mechanizm i należy podkreślić że oś mała i oś wielka orbity planety (czyli elipsa) mogą niewiele się różnić, albo mogą być bardzo różne. Ta druga sytuacja dotyczy wielu komet, czyli ciał niebieskich poruszających się w układzie planetarnym po bardzo wydłużonych orbitach.

Jednocześnie w przypadku każdej orbity należy podkreślić 2 charakterystyczne punkty:
peryhelium czyli punkt najbliższy Słońcu
– oraz aphelium – punkt najdalszy od Słońca

Orbity planet jednego układu nie muszą leżeć dokładnie w jednej płaszczyźnie i mogą być lekko odchylone jedna od drugiej.