เราทราบว่าถา้ปล่อยวตัถุมวล m ให้ตกอย่างเสรีบริเวณผิวโลกมันจะตกด้วยความเร่งคงที่ g(g คือ 9.8เมตรต่อวินาที) โดยไม่คิดแรงตา้นทานของอากาศ เมื่อมวลที่ตกมีความเร้งจึงตอ้งเกิดแรงลพัธ์ตาม กฎขอ้สองของนิวตนั และมีค่า F=mg
แรงโน้มถ่วงและสนามโน้มถ่วง
แรงโน้มถ่วงและสนามโน้มถ่วง
แรงโน้มถ่วงของโลกคือแรงที่โลกดึงดูดวัตถุบนโลกไม่ให้หลุดลอยไปในอวกาศ ซึ่งแรงโน้มถ่วงของโลกที่มีผลต่อวัตถุจะมากหรือน้อยจะขึ้นอยู่กับ ชนิดของมวลของวัตถุและระยะห่างวัตถุกับจุดศูนย์กลางของโลก
มวลของสาร(Mass) คือปริมาณเนื้อสาร ซึ่งมีค่าคงตัว มีหน่วยเป็นกิโลกรัม
น้ำหนัก (weight) คือแรงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกที่กระทำติ่วัตถุ มีหน่วยตามระบบเอสไอ คือ นิวตัน(N)
W = mg
W แทน น้ำหนัก
M แทน มวล
g แทน ค่าความเร่งเนื่องจากแรงดึดดูดของโลก(9.8 m/s2)
“ทุกอนุภาคสสารนี้เอกภพดึงดูดทุกอนุภาคอื่นด้วยแรงซึ่งแปรผันตรงกับผลคูณของมวลของอนุภาคและแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างอนุภาคทั้งสองนั้น”
วัตถุมีมวล m จะมีแรงโน้มถ่วงกระทำต่อวัตถุขนาดเท่ากัน
F = mg
เมื่อ g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก = 9.81 m/s.s
ถ้า m มีหน่วยเป็นกิโลกรัม
F จะมีหน่วยเป็นนิวตัน
แรง F นี้คือสิ่งที่เรามักเรียกว่า “น้ำหนัก” (Weight) เนื่องจาก g มีค่าเปลี่ยนแปลงไปตามตำแหน่งต่างๆ ของโลก แรง F จึงมีค่าเปลี่ยนไปด้วยเล็กน้อย
สนามโน้มถ่วง
เมื่อปล่อยวัตถุ วัตถุจะตกสู่พื้นโลกเนื่องจากโลกมีสนามโน้มถ่วง (gravitational field) อยู่รอบโลก สนามโน้มถ่วงทำให้เกิดแรงดึงดูดกระทำต่อมวลของวัตถุทั้งหลาย แรงดึงดูดนี้เรียกว่า แรงโน้มถ่วง (gravitational force)
แรงโน้มถ่วงและสนามโน้มถ่วงของโลก
แรงโน้มถ่วงที่โลกกระทำต่อวัตถุบนโลกคือน้ำหนัก (weight) ของวัตถุนั้น (น้ำหนักมีหน่วยเป็น นิวตัน) สำหรับวัตถุมวล บนผิวโลกจะมีน้ำหนักเท่ากับ มีทิศเข้าสู่จุดศูนย์กลางโลกโดยที่ผิวโลกขนาดของ มีค่าประมาณ 9.8 m/s2
ข้อสังเกต
– W ไม่ได้หมายถึงน้ำหนักที่อ่านได้จากตาชั่ง
– น้ำหนักและค่า g ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุบนผิวโลก และจะเปลี่ยนแปลงตามความสูงต่ำจากผิวโลกแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุก็คือ
น้ำหนัก (weight)ของวัตถุบนโลก หาได้จากสมการ W=mgเมื่อ m เป็นมวลของวัตถุที่มีหน่วยเป็นกิโลกรัม(kg)
– g เป็นความเร่งโน้มถ่วง ณ ตำแหน่งที่วัตถุวางอยู่ มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาทียกกำลังสองและW เป็นน้ำหนักของวัตถุุที่มีหน่วยเป็นนิวตัน (N)
