Grawitacja

Teoria

Wprowadzenie

Wzór Newtona na siłę grawitacji

Przykład zastosowania wzoru

Wektorowa postać wzoru

Orbity kołowe
I prędkość kosmiczna

Orbity eliptyczne

Stan nieważkości

Czytanki

O grawitacji słów kilka

Grawitacja, a filozofia

(Roz)działy powiązane

Ciężar ciała

Masa

Teoria względności

W przygotowaniu
II prędkość kosmiczna
Praca w polu grawitacyjnym
Prawa Keplera
Ważne zadania i problemy

Stan nieważkości

Co to jest stan nieważkości?
Odpowiedź na to pytanie z pozoru wydaje się być łatwa – większość zapytanych odpowie, że stan nieważkości, to po prostu brak grawitacji. No bo jak inaczej?...

A tymczasem...
Wcale NIE! (przynajmniej – „nie” – w znaczeniu siły grawitacji wyznaczanej ze wzoru Newtona)

Bycie w stanie nieważkości wcale nie musi wiązać się z brakiem grawitacji wywoływanej przez jakieś masywne ciało. Mało tego, można otrzymać grawitację (sztuczną) bez żadnego przyciągania grawitacyjnego, czyli bez istnienia w pobliżu planety, czy innego dużego ciała niebieskiego. 

Co jest istotą odczucia ciężkości i ew. nieważkości?

Istotą odczuwania ciężaru własnego ciała wcale nie jest fakt przyciągania do planety, ale raczej że...
 jesteśmy dociskani do jakiejś powierzchni.

Zwykle na Ziemi odczuwamy nasz ciężar, bo grawitacja dociska nas do podłoża - krzesła, podłogi itp. My opieramy się o to podłoże i czujemy w ten sposób swój ciężar. Ale gdyby tego podłoża nie było, albo gdyby spadało ono razem z nami (np. też w wyniku działania grawitacji), „uciekało nam spod nóg”, to znajdowalibyśmy się właśnie w stanie nieważkości!

Taki „mini” stan nieważkości, przez krótki moment odczuć można, gdy nagle zaczyna szybko ruszać w dół winda. Inna podobna sytuacja, to zjazd kolejką w wesołym miasteczku (tzw. roller coaster) – w pewnym momencie sama kolejka zaczyna spadać dokładnie tak jak my i nie możemy się na niej oprzeć.

Podobna sytuacja zachodzi dla kosmonautów na stacji kosmicznej. Tutaj mamy stan nieważkości wręcz permanentny. A jednak grawitacja w obszarze stacji jest całkiem spora. W końcu to dzięki tej grawitacji stacja utrzymuje się na orbicie kołowej i satelita okrąża Ziemię, a nie ucieka gdzieś w kosmos.

Dlaczego jest więc nieważkość?
- Ano dlatego, że zarówno sama stacja, jak i znajdujący się w niej kosmonauci cały czas... ...spadają.
Napisano tu „spadają”, bo Ziemi przyciąga wszystko wokół – przyciąga kosmonautę, przyciąga stację. Ale tu kosmonauta nie jest dociskany do ścian stacji, bo stacja „ucieka” mu spod nóg ciągniona taką samą siłą grawitacji pochodzącą od Ziemi – ucieka dokładnie w ten sam sposób, w jakim kosmonauta miałby być do ścian stacji dociskany.

I jeszcze odnośnie terminu „spadanie” stacji kosmicznej. Ktoś powie, jeśli stacja cały czas spada, to dlaczego w końcu nie spadnie na Ziemię?

- Odpowiedź jest tu prosta – dlatego, że prędkość ruchu orbitalnego jest na tyle duża, że wciąż wynosi stację poza horyzont Ziemi. Można to prześledzić analizując poniższy rysunek (podobno nauka zawdzięcza go samemu Newtonowi).

Stan nieważkości

Orbity eliptyczne