Prof. Antonello Tinti
IL CAMPO GRAVITAZIONALE
Per lungo tempo si è pensato
che tutte le forze fossero
forze di contatto
Negli urti oggetti interagiscono
attraverso forze di contatto
Ma con la scoperta della interazione
gravitazionale si comprese che la forza
gravitazionale si esercitava senza il
contatto diretto tra le superfici dei corpi.
“ La forza di gravità agisce non in
proporzione alla quantità di superficie del
corpo su cui agisce (come farebbe se avesse
origine meccanica) ma in proporzione alla
quantità di materia solida, e questa azione si
estende ovunque a distanze immense”
Newton pur consapevole degli effetti della forza gravitazionale non riesce a formulare
ipotesi sulla causa di tale forza ….
“Non sono stato in grado di dedurre dai fenomeni le ragioni di queste
proprietà della gravità e non formulo ipotesi”
Dopo la forza di gravità fu spiegata come azione a distanza: La forza di gravità
tra due corpi agisce istantaneamente nello spazio senza bisogno di alcun mezzo
materiale che trasmetta l’interazione.
La forza di gravità quindi agisce anche nello spazio vuoto a velocità infinita.
Nel XVIII secolo si scoprirono altre due
forze che agivano a distanza: la forza
elettrica e la forza magnetica
Michael Faraday (1791-1867)
Le sue ricerche svilupparono una spiegazione
alternativa, fondata sul concetto nuovo di campo
di forza.
Il campo gravitazionale
La presenza di una massa MODIFICA lo spazio circostante e
attribuisce a ogni punto dello spazio la proprietà di esercitare una
forza su una massa collocata in esso.
m3 > m2
m2
F2
m1
mm
G 12 2
F2
r G m1
m2
m2
r2
m3
F3
F2
m2
F3
m3
m1
F3
m3
G
m1m3
r 2 G m1
m3
r2
La massa m1 genera un campo di forza nello spazio attorno a se.
La massa m2 interagisce con il campo gravitazionale e sente l’azione della forza F2
Quindi non esiste alcuna forza a distanza tra m1 e m2
Anche se la massa aumenta e quindi anche la forza
gravitazionale, però la forza per unità di massa resta sempre
la stessa
Il campo gravitazionale creato in un punto P dalla massa m1 posizionata nel
punto O è una grandezza vettoriale g tale che
modulo g G
m1
r2
Diretta lungo la congiungente OP nel verso di O
Nm2 kg N
Unità di misura g
2
2
kg m
kg
La forza di gravità F ha raggio d’azione infinito,
quindi una massa genera attorno a se un campo
gravitazionale in tutto lo spazio
Il campo generato da più masse sarà la somma dei
campi generati singolarmente da ciascuna massa
Nel 2009 la NASA ha lanciato in orbita il GOCE
Gravity field and steandy state Ocean
Circulation Explorer
http://www.goceitaly.asi.it/GoceIT/
La Terra non è sferica e quindi il campo
gravitazionale varia rispetto a quello
che sarebbe generato nel caso di una
massa puntiforme sferica
Una violenta esplosione con espulsione di materia dalla
stella V838 Monocerontis a 20000 anni luce dal nostro
sistema solare nella costellazione dell’Unicorno
La stella ha perduto massa e quindi ha
variato il proprio campo gravitazionale, ma
tale informazione viene percepita da un
corpo a distanza d dopo un tempo t paria a
Dove c è la velocità della luce
d
t
c
m
5 km
c 3,0 10
3,0 10
s
s
8
