شتاب در مقابل میدان گرانشی
شتاب و میدان گرانشی دو مفهومی هستند که در مکانیک در فیزیک مورد بحث قرار می گیرند. این دو مفهوم در درک مکانیک طبیعت به یک اندازه مهم هستند. داشتن درک خوب در مورد شتاب و میدان گرانشی در زمینه های نجوم، فیزیک، مهندسی و علوم موشکی حیاتی است. برای برخی افراد این دو مفهوم تا حدودی شبیه به نظر می رسد، برای برخی دیگر این دو کاملاً نامناسب به نظر می رسند. در این مقاله قصد داریم به درک خوبی در مورد میدان گرانشی و شتاب، تعاریف، شباهت ها و در نهایت تفاوت های آنها دست پیدا کنیم.
شتاب
شتاب به عنوان نرخ تغییر سرعت یک جسم تعریف می شود. توجه به این نکته مهم است که شتاب همیشه نیازمند نیروی خالصی است که بر جسم وارد می شود. این در قانون دوم حرکت نیوتن توضیح داده شده است. قانون دوم بیان می کند که نیروی خالص F روی جسم برابر است با نرخ تغییر تکانه خطی جسم. از آنجایی که تکانه خطی از حاصل ضرب جرم و سرعت جسم به دست می آید و جرم در مقیاس غیر نسبیتی تغییر نمی کند، نیرو برابر است با جرم ضربدر سرعت تغییر سرعت که همان شتاب است. این نیرو می تواند دلایل مختلفی داشته باشد. نیروی الکترومغناطیسی، نیروی گرانشی و نیروی مکانیکی را می‌توان نام برد. شتاب ناشی از جرم نزدیک به نام شتاب گرانشی شناخته می شود. باید توجه داشت که اگر جسمی تحت نیروی خالص قرار نگیرد، جسم در حال حرکت یا ساکن سرعت خود را تغییر نخواهد داد. توجه داشته باشید که حرکت جسم نیاز به نیرو ندارد، اما شتاب همیشه نیاز به نیرو دارد.
میدان گرانشی
میدان گرانشی مفهوم و روشی برای محاسبه و توضیح پدیده هایی است که در اطراف هر جسمی با جرم اتفاق می افتد. یک میدان گرانشی در اطراف هر جرمی تعریف می شود. طبق قانون جهانی گرانش نیوتن، دو جرم M و m تقسیم بر یک فاصله محدود r نیرویی F=G M m / r2 بر یکدیگر اعمال می کنند. اگر حالت m=1 را در نظر بگیریم، معادله جدیدی به دست می آید که در آن F=GM/r2 شدت میدان گرانشی نقطه ای که در فاصله r از جرم قرار دارد، تعریف می شود. به عنوان نیروی بر واحد جرم روی نقطه r، معمولاً به عنوان g نامیده می شود، که در آن g=GM/r2 از آنجایی که F=ma، و F=GMm/r می دانیم 2, می توانیم ببینیم که a=GM/r2 این بدان معناست که شدت میدان گرانشی و شتاب ناشی از نیروی گرانشی یکسان است. این شتاب به عنوان شتاب گرانشی شناخته می شود.
تفاوت بین شتاب و میدان گرانشی چیست؟
• شتاب یک بردار است، در حالی که میدان گرانشی مفهومی است که برای توصیف رفتار جرم ها در اطراف یک جرم معین استفاده می شود.
• شدت میدان گرانشی یک بردار است و برابر است با شتاب گرانشی در آن نقطه.
• شتاب گرانشی همیشه به سمت جسم است، در حالی که شتاب به طور کلی می تواند در هر جهتی باشد، تا زمانی که نیروی خالص در یک جهت باشد.
