物理法則により、重力と重力場の強さの両方が、物体間に加えられる力である 1 つの共通のソースに接続されます。別のオブジェクトの重力の影響を受けるオブジェクトは、その重力場に存在すると言われています。質量を基準にして物体間の力について簡単に理解できる大きさは、重力場の強度と言われています。この記事では、一様な球殻による重力場について学びます。
重力とは?
重力または重力は、惑星、衛星、星、さらには光など、宇宙のすべての要素が互いに力を及ぼすことによってその場所にとどまる自然現象、つまり重力として定義できます。
地球の表面での重力の働きについて言えば、満潮と干潮は地球と月の間に働く重力の例です。任意の 2 つのオブジェクト間に作用する重力は、次のように計算できます。
F =Gm1m2 / r²
ここで、
F =2 つのオブジェクト間の重力
G =万有引力定数 (6.67408×10-¹¹m³/kg/s²)
M1 =オブジェクト 1 の質量
M2 =オブジェクト 2 の質量
r =2 つのオブジェクト間の距離
重力場とは?
重力場は、それ自体の周りの宇宙の任意のオブジェクトによって作成された力の場として説明できます。これは、それらの周りの力の場の強さによって、別のオブジェクトにある程度影響を与えます。たとえば、月が固定軌道で地球の周りを公転しているとします。これは、地球と月の両方が互いの重力場の影響を受けているため、その場所に固定されていることを意味します.重力場の大きさは、1 キログラムあたりのニュートン (N/kg) で表されます
次のように計算できます:
重力場の強さ =(重力定数) × (地球の質量) (地球から物体までの距離)²
例 =GMr²
一様な球殻による重力場
重力と重力場の強さについてはすでに説明しましたが、この場で発生する一般的な現象のいくつかを見てみましょう。均一な球殻による重力場は、重力場が物体の周りでどのように機能し、それが別の物体に与える影響の概念を理解するのに役立つ現象の 1 つです。
中心が「O」で、質量「m」、半径「r」の球殻があるとします。
ケース I
ポイント「P」がシェルの表面の外側にある場合、
半径 =r> R（r は中心 O と表面の外側の点 P を結びます）
シェルの質量 =m
したがって、粒子の質量にかかる重力
F =GMmO / r²
重力場、例 =F / mO
したがって、例 =GM / r²
ケース II
点「P」が球殻の表面にある場合、
半径 =R =r
シェルの質量 =m
したがって、粒子の質量にかかる重力
F =GMmO / R²
重力場、例 =GMmO /R²×mO
したがって、E=GM / R²
ケース III
点「P」が球殻にあるとき、重力場はゼロになります。このゼロ フィールドの理由は、シェル上の各ポイントによるフィールドのベクトル和が互いに打ち消し合うためです。
結論
Uniform Spherical Shell の 3 つのケースすべてを注意深く理解することで、次のことがわかりました。
- 点「P」が球殻の外側に位置し、半径 r> R の場合、重力場強度の大きさは F =GM / r² として計算されました。
- 点「P」が球殻の表面に位置し、半径 r =R の場合、重力場強度の大きさは F =GM / R² として計算されました。
- さらに、点「P」が球殻の表面の内側に位置し、半径 R> r の場合、重力場強度の大きさは 0 として計算されました
