แรงดึงดูดระหว่างมวล
วัตถุแต่ละชนิดที่มีมวลล้วนแล้วแต่มีแรงที่ดึงดูดเข้าหากัน ส่วนจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของมวลและระยะห่างระหว่างมวล กล่าวคือ ถ้ามีมวลมากก็จะมีแรงดึงดูดเข้าหากันมาก เช่น แรงดึงดูดของโลก เกิดจากมวลของโลกที่ส่งแรงดึงดูดมาที่วัตถุ แต่ขณะเดียวกันวัตถุเองก็ดึงดูดโลกด้วย แต่เราจะสังเกตเห็นว่าวัตถุเคลื่อนที่ตกลงสู่ผิวโลกหรือเคลื่อนที่เข้าหาโลก แทนที่โลกจะเคลื่อนที่เข้าหาวัตถุ นั่นเป็นเพราะโลกมีมวลมากกว่าเมื่อเทียบกับวัตถุ จึงเป็นเรื่องยากที่วัตถุมีมวลมากอย่างโลกจะเคลื่อนที่เข้าหาวัตถุชิ้นเล็ก ๆ นั่นเป็นเพราะความเฉื่อยในการเคลื่อนที่ของโลกนั่นเอง
แต่นอกเหนือจากมวลของวัตถุสองชิ้นที่มีผลต่อแรงดึงดูดระหว่างมวลแล้ว ระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสองก็มีผลต่อแรงดึงดูดระหว่างมวลด้วย นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองแล้วค้นพบว่า ยิ่งวัตถุมีระยะห่างจากกันมากเท่าใด ก็จะทำให้แรงดึงดูดระหว่างมวลลดลงอย่างมาก แต่เมื่อวัตถุอยู่ใกล้กันแรงดึงดูดกลับเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
จากปัจจัยทั้งสองส่วนนักวิทยาศาสตร์ได้สรุปความสัมพันธ์ของแรงดึงดูดระหว่างมวล ซึ่งขึ้นอยู่กับมวลและระยะห่างระหว่างมวลนั้นเป็นสมการคือ
โดยที่ F หมายถึง แรงดึงดูดระหว่างมวล มีหน่วยเป็นนิวตัน (N)
G หมายถึง ค่าคงที่โน้มถ่วงสากล หรือ Uniersal constant of graity มีค่าประมาณ 6.674 x 10-11 N.m2/kg2
M หมายถึง มวลก้อนแรก มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
m หมายถึง มวลก้อนที่สอง มีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg)
R หมายถึง ระยะห่างระหว่างมวลทั้งสองก้อน มีหน่วยเป็นเมตร (m)
สภาพไร้น้ำหนัก
ตามความหมายของน้ำหนัก ซึ่งหมายถึงแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุ หรือถ้าเป็นน้ำหนักบนดวงดาวอื่นก็คือแรงโน้มถ่วงบนดาวดวงนั้นกระทำต่อวัตถุ ในที่นี้เราจะพิจารณาน้ำหนักที่เกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลกเท่านั้น เพราะเหตุว่าน้ำหนักของวัตถุมีความสัมพันธ์กับค่าความเร่ง g และ g ก็มีความสัมพันธ์กับ R (ระยะจากศูนย์กลางของโลก) ดังสมการ (3.14)
ถ้า R มีค่ามาก จะทำให้ค่า g เข้าสู่ศูนย์ หมายความว่าวัตถุที่อยู่ห่างโลกมากๆ แรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุจะน้อยมาก จนเกือบมีค่าเป็นศูนย์ได้ แต่เราทราบว่าที่ระยะถึงดวงจันทร์ หรือดวงอาทิตย์ ก็ยังมีแรงดึงดูดของโลกอยู่ (มีค่าเท่ากับที่ดวงอาทิตย์ดึงดูดโลก)
สำหรับคนที่อยู่ในดาวเทียมที่กำลังโคจรรอบโลกอยู่ จะไม่รู้สึกว่ามีน้ำหนักเลย ทั้งนี้ในการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับตัวดาวเทียม ทุกสิ่งทุกอย่างปรากฏเสมือนลอยอยู่ในดาวเทียมได้โดยไม่ตก เช่น เวลาเทน้ำออกจากแก้ว น้ำก็ลอยเป็นก้อนกลมอยู่ (เป็นทรงกลมจากความตึงผิว) ความจริงทุกสิ่งทุกอย่างในดาวเทียมเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้งอย่างเดียวกับดาวเทียม สิ่งที่เกิดขึ้นเรียกว่า สภาพไร้น้ำหนัก (weightlessness)
ดังนั้น สภาพไร้น้ำหนักเป็นสภาพที่ปรากฏเฉพาะต่อผู้สังเกตที่มีความเร่ง เช่นคนที่อยู่ในดาวเทียม ทั้งที่ความจริงยังมีแรงที่โลกดึงดูดอยู่ และแรงที่โลกดึงดูดนี้ทำให้ผู้สังเกตนั้นมีความเร่งและเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้ง แต่ผู้สังเกตคิดว่าตนเองอยู่กับที่เสมอ จึงเห็นตนเองอยู่กับที่ในดาวเทียมซึ่งเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้งเช่นกัน ถ้าอยู่ในลิฟท์ที่ขาดและตกลงด้วยความเร่ง ทุกคนในนั้นก็ตกลงด้วยความเร่งเท่ากัน ช่วงที่กำลังตกก่อนถึงพื้นก็จะอยู่ในสภาพไร้น้ำหนักเช่นเดียวกัน
-ขอบคุณข้อมูล https://www.trueplookpanya.co
