Graviteti

Graviteti (rëndesë, peshë, forcë tërheqëse) është forca që vepron mbi çdo trup në sipërfaqe të trupit qiellor ose afër tij, e drejtuar për në qendër të tij. Graviteti, pra forca me të cilën toka, hëna, planetët dhe trupat tjerë qiellorë ose sistemet e tyre veprojnë mbi trupat tjerë, teorikisht ushtrohet në çfarëdo largësie, por praktikisht ajo shqyrtohet në sipërfaqe të këtyre trupave si dhe në largësi të vogla. Pra pasha e trupit në ndryshim nga masa e tij (nuk marrim parasysh lëvizjen e trupit me shpejtësi të krahasueshme me shpejtësinë e dritës) është madhësi që ndryshon në vartësi nga trupi që ushtron tërheqjen dhe nga largësia prej tij. Kështu, masa e trupit është proporcionale me peshën e tij në sipërfaqe të tokës.

Secila grimcë në gjithësi tërheq grimcën tjeter me një forcë, e cila është në përpjestim të drejtë me prodhimin e masave të tyre dhe në përpjestim të zhdrejtë me katrorin e largësisë në mes tyre. Graviteti u studiua shume nga Galileo Galileu me eksperimentet e tij ne kushte mjedisore.

Ligji i Gravitetit

Të gjithë trupat tërhiqen reciprokisht, d.m.th. të gjithë trupat veorijnë ndërmjet vete me forca tërheqëse. Dukuritë e tilla sikurse janë: Lëvizja e Hënës sipas një orbite të mbyllur rreth Tokës, lëvizja e planetëve rreth Diellit etj., ndodhin nën ndikimin e tërheqjes së përgjithshme të gravitetit. Gjithashtu, forcat e gravitetit veprojnë edhe ndërmjet Tokës dhe të gjithë trupave mbi te. Në këtë mënyrë, çdo trup shkakton ndryshime në hapësirën që e rrethon.

Të gjitha tentimet e Njutonit në mekanikë ishin të drejtuara në sqarimin e lëvizjes së planetëve rreth Diellit dhe Hënës rreth tokës. Zbulimi i tji më i madh është në të kuptuarit se forca, e cila shkakton rënien e mollës dhe ajo që mundëson lëvizjen e Hënës rreth Tokës, paraqesin manifestime të ndryshme të një force të njëjtë. Forma e tij është nxjerrë nga një përfundim logjik. Sipas këtij ligji të gjithë trupat reciprokisht tërhiqen.

Ligji i Njutonit për gravitetin

Figura tregon dy sfera hënën dhe tokën

Isak Njuton

Secila grimcë në gjithësi tërheq secilën grimcë tjetër me një forcë, e cila është në përpjesëtim të drejtë me prodhimin e masave të tyre dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e largësisë ndërmjet tyre, pra:

$F=G \frac{Mm}{r^2}.$

ku me $\,G$ është shënuar konstantja e tërheqjes universale të gravitetit. Vlera numerike e konstantes së gravitetit $\,G$ varet nga njësitë e forcës. të masës dhe të largësisë. Madhësia e saj mund të gjendet eksperimentalisht, duke matur forcën tërheqëse të gravitetit ndërmjet dy trupave me masa të njohura $\,m$ dhe $\,m'$, të cilët ndodhen në distancë të njohur. Për trupa të madhësisë mesatare forca është shumë e vogël, por ajo mund të matet përmes instrumentit të cilin e zbuloi $\,XH$. Miçel, edhe pse i pari e përdori Kevendishi, më 1798. Të njëjtin instrument e ka përdorur edhe Kuloni gjatë shqyrtimit të tërheqjes elektrike dhe magnetike.

Fusha e gravitetit

Fuasha e gravitetit në ndonjë pikë cilësohet me veprimin e saj në ndonjë trup dhe me energjinë që ky trup e ka në pikën e shikuar të fushës. Fusha fizike në mënyrë figurative paraqitet përmes vijave të forcës dhe secila vijë e forcës tregon drejtimin e forcës në fushën fizike. Forca e fushës, përveç intensitetit, përmban drejtimin dhe kahun. Për këtë arsye, fusha e gravitetit shqyrohet si madhësi vektoriale. Prandaj, fusha e gravitetit sipas intensitetit dhe drejtimit është e barabartë me forcën që njësinë e masës. Vijar e forcës së fushës së gravitetit kanë fillimin dhe mbarimin dhe paraqesin rastin e fushave të hapura: vijat e forcës fushës kalojnë prej sipërfaqes së trupit, ndërsa në brendi nuk ka fushë, pro do të shkonin në pambarim, në qoftë se në rrethinë nuk ka trupa të tjerë.

Intensiteti i fushës së gravitetit është herësi i forcës së gravitetit $\,F$, që vepron mbi trupin me masën $\,m$:

$E_g=G \frac{F}{m}.$

Në qoftë se në këtë formulë merret $\,m=1$, atëherë intensiteti i fushës në madhësi dhe në drejtim përputhet me forcën. Pra, intensiteti i fushës së gravitetit në njëfarë pike është numerikisht i barabartë me forcën që vepron në njësinë e masës së vendosur në këtë pikë dhe ka drejtimin e kësaj force. Njësia e intensitetit të fushës së fushës së gravitetit është njuton për kilogram $\, (\frac{N}{kg})$.

Në qoftë se në formulën sipërme zëvenësohet forca e Njutonit, atëherë për intensitetin e fushës së gravitetit gjendet:

$E_g=G \frac{F}{r^2}.$

Drejtimi dhe kahu i intensitetit të fushës së gravitetit përputhen me ato të forcës, përkatësisht të vijave të forcës. Prandaj, intensiteti i fushës së gravitetit si madhësi fizike cilëson fushën në ndonjë pikë dhu nuk është i kushtëzuar me ekzistencën e masës $\,m$.

Puna në fushë të gravitetit

Forca e Njutonit

Mendohet një trup me masën $\,M$, në rrethinën e të cilit krijohet një fushë e gravitetit. Do të provohet bartja e trupit me masën $\,m$ në këtë fushë nga pika A, që është e larguar për $r_2$ deri në pikën B dhe e larguar për $r_1$ nga trupi me masë $\,M$. Puna që duhet kryer për bastjen e masës $\,m$ në rrugën me gjatësi $\,r_2-r_1$ është e barabartë me:

$\,A=\overline {F} (r_2-r_1)$

Dihet forca e Njutonit varet prej katrorit të largësisë, prandaj kjo forcë do të këtë vlera të ndryshme nga pika A deri në pikën B, meqë në mes tyre ndryshon largësia. Meqë këtë punë të zhvenodjes së trupit me masën $\,m$ e kryren forcs e Njutonit, atëherë kësaj duhet t'i merret vlera mesatare në mes të pikave A dhe B. Vlera mesatare e forcës së Njutonit në mes të rrug $\,(r_2-r_1)$ e ka vlerën:

$\,\overline {F}=G \frac{M m}{r_2r_1}$

Pasi të zëvenësohet vlera e kësaj force mesatare në shprehjen do të gjendet:

$\,A=G M m \begin{pmatrix} \frac {1}{r_1}- \frac {1}{r_2} \end{pmatrix}$

dhe paraqet punën e fushës së gravitetit për bartjen e masës $\,m$ ndërmjet da pikave të fushës së truoit me masën $\,M$.

Potenciali

Të mendohet se me ndihmën e forcës së Njutonit bartet trupi me masën $\,m$ në fushë të graviteetit të trupit me masën $\,M$ nga pika A që gjendet e larguar shumë nga pika B. Praktikisht, të mendohet se pika A gjendet në pambarim larg pikës B. Në këtë rast fjala është për bartjen nga pambarimi deri te një pikë e dhënë fushës së gravitetit. Meqë $\,r_2$ në shprehjen për punë paraqet pozitën e pikës A në pambarim, atëherë anëtari i dytë në shprehjen e fundit do të zvogëlohet vazhdimisht sa më larg të merret pozita e pikës A dhe praktikisht do të jetë i barabartë me zero. Atëherë shprehja për punë, që paraqet energjinë potenciale, e merr formën:

$\,A=E_p=G \frac {M m}{r}$

Nëse shprehja për punë pjesëtohet me vlerën e masës provuese $\,m$, do të fitohet madhësia:

$\,\varphi=\frac {A}{m}=G \frac {M}{r}$

që quhet potencial i fushës së dhënë të gravitetit. Pra, potenciali është puna e forcës së gravitetit për zhvendosjen e masës provuese m nga largësia në pambarim e madhe deri në një pikë të fushës të ndonjë trupi me masën $\,M$.

Literaturë

• Charles W. Misner, Kip S. Thorne, John Archibald Wheeler: Gravitation -Graviteti-. Freeman, 2000, ISBN 0-7167-0344-0.