Symulacja interaktywna
Jak definiuje się natężenie pola grawitacyjnego?
Poniższa symulacja prezentuje natężenie pola grawitacyjnego występujące wokół dwóch mas (Ziemi i Księżyca). Ponieważ jest ono opisane poprzez wielkości wektorowe, natężenie pola grawitacyjnego w każdym punkcie przestrzeni jest wypadkową wektorów natężeń pochodzących od poszczególnych mas.
Na symulacji taki wypadkowy wektor natężenia w każdym punkcie przestrzeni przedstawiony jest za pomocą strzałki, której długość i kolor (od zielonego poprzez żółty do czerwonego) odzwierciedlają jego wartość. Odległość między Ziemią a Księżycem, ani też masa Księżyca nie zostały zachowane (pomyśl dlaczego). Pobaw się symulacją, obserwując, jak zmieniłoby się natężenie pola grawitacyjnego w przestrzeni, gdyby masy obu ciał były podobne lub też skrajnie różne - oczywiście wszelkie podobieństwo powierzchni obu obiektów do znanych nam ciał niebieskich należałoby wtedy uznać za przypadkowe.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D5u6b3LMx
W symulacji przedstawiono Ziemię oraz Księżyc. Dookoła nich są rozmieszczone wektory natężeń grawitacyjnych odczuwalne w różnych punktach. Im bliżej źródła pola są te punkty tym wektory są dłuższe i bliższe koloru czerwonego. Za pomocą znajdujących się po lewej stronie suwaków możemy dowolnie regulować masę Ziemi i Księżyca oraz gęstość punktów, w których badamy natężenie pola grawitacyjnego. Masę Ziemi można ustalić od 1 do 2000 kg razy 10 do 22. Masę Księżyca również. Natomiast gęstość wektorów można dobierać w zakresie od 10 do 100. Możemy też dowolnie przesuwać Ziemię i Księżyc operując myszką. Pomiędzy Ziemią i Księżycem zawsze występuje miejsce, w którym natężenie pola grawitacyjnego wynosi zero.
Zwiększ na symulacji gęstość rysowanych wektorów na tyle, na ile pozwala Ci wydajność Twojego komputera. Czy potrafisz na podstawie kolorów i długości strzałek wskazać punkt, w którym natężenie pola grawitacyjnego wynosi zero.
Ćwiczenie alternatywne. Ziemia jest cięższa od Księżyca. Czy punkt pomiędzy Ziemią a Księżycem, w którym natężenie pola grawitacyjnego jest równe zeru znajduje się ....
- bliżej Ziemi niż Księżyca
- bliżej Księżyca niż Ziemi
- w równej odległości między Ziemią i Księżycem
Zakładając, że masa Księżyca jest 81 razy mniejsza od masy Ziemi, a odległość między środkiem Ziemi a środkiem Księżyca wynosi 60 promieni Ziemi, wyznacz położenie tego punktu w jednostkach wyrażonych promieniami Ziemi.
Odp.: rZ = ............RZ.
Wyjaśnij, w jakiej sytuacji pole grawitacyjne Ziemi można uznać za pole centralne. Co należałoby zmienić w symulacji, by centralność tego pola jak najbardziej uwidocznić.