Il campo gravitazionale
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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
