Гравитационное поле

Признание сил притяжения между телами в свободном пространстве ставило вопрос о природе и механизме передачи такого взаимодействия. Начальные представления о возможности передачи действия как такового без материального посредника в виде магических мгновенных воздействий в научном познании мира были признаны безосновательными.

По современным воззрениям с каждым объектом вещества с массой $М$ связан другой вид материи – гравитационное поле, которое зависит от массы и конфигурации тела.

Именно одним из проявлений такого поля является его силовое воздействие на другое тело массой $m$, размещенное в любой точке поля. Конечно, пробное тело своим полем оказывает силовое воздействие на первое тело.

Особенности гравитационного поля

Теперь известно, что кроме силового воздействия, поле тяготения обусловливает изменения физических и геометрических свойств свободного пространства. В частности, если в свободном от вещества пространстве кратчайшим расстоянием между двумя точками является прямая, течение времени во всех точках его одинаково, лучи света прямолинейны, то в пространстве вблизи массивного тела будет другая картина – кратчайшим расстоянием между двумя точками будет некоторая кривая, вид и размеры которой будут зависеть от массы тела и расстояния от него до рассматриваемых точек. Свет, как и раньше, распространяется по кратчайшему расстоянию между двумя точками, но теперь уже световые лучи искривляются, течение времени вблизи массивных тел замедляется.

Поле притяжения реально существующее независимо от нашего сознания, обладает специфическими свойствами, которые достоверно оказываются разными способами, является особым видом материи.

Количественная характеристика гравитационного поля

Для количественной характеристики гравитационного поля наиболее удобной является величина обусловливающая силовое воздействие поля на внесенное в него пробное тело. Ее называют напряженностью.

Приняв во внимание выражение силы по закону притяжения, для поля точечного тела с массой $М$ находим:

$G=-\gamma \frac{M}{{{r}^{3}}}R$

где $R$ – радиус-вектор, направленный от материального тела $М$ к заданной точке поля. Знак минус в формуле указывает на то, что вектор напряженности, коллинеарной с вектором силы тяжести, всегда направлен противоположно радиус-вектору. Вектор напряженности поля по направлению совпадает с направлением силы тяжести.

Гравитационные поля и их напряженности подлежат принципу суперпозиции (наложения).

Суммарная напряженность нескольких полей в заданной точке равна векторной сумме напряженностей всех полей.

Примечательным в выражениях напряженности гравитационного поля является независимость величины вектора от массы пробного тела при сопоставлении выражения закона притяжения со вторым законом механики находим, что по физическому содержанию напряженность поля совпадает с ускорением тела в данной точке.

Графическое определение напряженности

Кроме описанного аналитического способа количественной оценки гравитационного поля, в случае, когда заданное тело $М$ конечного размера, более рациональным бывает графический метод отображения и определения напряженности поля. В этом случае пользуются линиями напряженности (силовыми линиями), которые в любой точке совпадает с направлением вектора напряженности.

Линия напряженности всегда направлена к заданному телу $М$.

Следовательно, силовой линией можно указать направление вектора напряженности в любой точке. Для отображения величины вектора, линии напряженности проводят гуще там, где поле сильнее, и реже – где поле слабее.

Поле точечного тела называют радиальным или центральным.

Поле, во всех точках которого напряженность одинакова по величине и направлению, называют однородным.

Таким, например, является поле в незначительном пространстве вблизи поверхности Земли.

Статья по физике на заказ от проверенных исполнителей!

Тест по теме «Гравитационное поле»