중력 가속도

물리학에서 중력가속도란 진공상태에서 물체가 자유낙하할 때 (따라서 항력을 경험하지 않고) 가속하는 것을 말한다.이것은 오로지 중력의 힘에 의해서만 발생하는 꾸준한 속도 증가입니다.모든 물체는 ^[1]물체의 질량이나 구성에 관계없이 진공 상태에서 동일한 속도로 가속됩니다. 이러한 속도를 측정하고 분석하는 것을 중력 측정이라고 합니다.

지표면의 고정된 지점에서, 지구의 중력의 크기는 중력과 지구의 ^[2]^[3]자전에 의한 원심력의 결합 효과에서 비롯된다.지구 표면의 다른 지점에서 자유 낙하 가속도는 고도, 위도 및 경도에 따라 9.764~9.834m/s²(32.03~32.26ft/s²)^[4]입니다.일반적인 표준값은 정확히 9.80665m/s²(32.1740ft/s²)로 정의됩니다.이 값에서 상당한 변동이 발생하는 위치를 중력 이상이라고 합니다.이것은 부력이나 항력과 같은 다른 효과는 고려하지 않습니다.

만국법과의 관계

뉴턴의 만유인력의 법칙은 각 질량의 크기가 같은 두 질량 사이에 중력이 존재하며 두 질량을 서로 끌어당기도록 정렬되어 있다는 것입니다.공식은 다음과 같습니다.

F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}\

$m_{1}$ 서 m 1 $({$ 과 $m_{1}$ $m_{2}$ 2({ $displaystyle m_{2})$ 는 $m_{2}$ 임의의 2개의 $G$ 이고 $G$ ({ $displaystyle$ G $})$ 는 중력 상수이며 $({displaystyle$ r $})$ 는 $r$ 두 점 모양의 질량 사이의 거리입니다.

질량 중심을 도는 두 물체(적십자)

가우스의 법칙의 적분 형식을 사용하여, 이 공식은 한 쪽이 다른 쪽보다 훨씬 더 큰 물체 쌍으로 확장될 수 있습니다. 예를 들어, 인간의 스케일에 비례하는 행성 같은 것입니다.행성과 행성과 태양 사이의 거리는 태양과 행성의 크기보다 크다.그 결과 태양과 행성 모두 점질량으로 간주될 수 있으며 행성의 움직임에 동일한 공식이 적용됩니다.(행성과 자연위성이 동등한 질량의 쌍을 형성하기 때문에 거리 'r'은 행성 중심 사이의 직접적인 총 거리보다는 각 쌍의 공통 질량 중심에서 측정됩니다.)

한 질량이 다른 질량보다 훨씬 크면 이를 관측 기준으로 삼아 다음과 ^[5]같은 방식으로 주어진 중력장과 방향의 근원으로 정의하는 것이 편리합니다.

\mathbf {g} =-{GM \over r^{2}}\mathbf {r}

$M$ 서 M $({displaystyle$ M $})$ 은 $M$ 필드 소스의 질량(크기), $^({$ 은 $\mathbf {\hat {r}}$ 필드 소스에서 샘플(작은) 질량으로 향하는 단위 벡터입니다.음의 부호는 힘이 매력적이라는 것을 나타냅니다(뒤로, 근원을 향함).

다음으로 샘플 $질량$ m에 $m$ 대한 $\mathbf {F}$ F $(\$ $displaystyle$ \ $mathbf {F})$ 벡터는 $\mathbf {F}$ 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

\displaystyle \mathbf {F} = m\mathbf {g}

$\mathbf {g}$ 서 g $(\$ 는 $\mathbf {g}$ 중력원의 인력으로 샘플링 $질량$ m(\ $displaystyle$ m $)$ 에 $m$ 의해 유지되는 무마찰 자유낙하 가속도이다.가속 단위로 측정된 크기의 필드 소스를 향한 벡터입니다.중력가속도 벡터는 $M$ 의 질량과 시료 $질량$ m $({displaystyle$ m $m$ 까지의 $M$ 거리 'r'에만 의존하며, 작은 시료 질량의 크기에 의존하지 않는다.

이 모델은 거대한 물체와 관련된 "원거리" 중력 가속도를 나타냅니다.물체의 치수가 관심 거리에 비해 사소한 것이 아닐 때, 중첩 원리는 "근방장" 중력 가속의 보다 상세한 모델을 얻기 위해 신체 전체에 걸쳐 가정된 밀도 분포에 대한 차등 질량에 사용될 수 있다.궤도에 있는 위성의 경우, 원거리 모델은 고도 대 주기의 대략적인 계산에는 충분하지만 다중 궤도 이후의 미래 위치의 정밀 추정에는 충분하지 않다.

보다 상세한 모형은 지구의 적도에서 부풀어 오르는 것(특히), 달의 불규칙한 질량 농도(운석 충돌로 인한 것)를 포함한다.2002년 발사된 중력회복기후실험(GRACE) 임무는 톰과 제리라는 별명으로 불리는 두 탐사선이 지구 주변의 중력장을 보다 정확하게 파악하고 시간에 따라 발생하는 변화를 추적하기 위해 지구 주변의 극궤도에서 두 탐사선 사이의 거리 차이를 측정하는 것으로 구성되어 있다.마찬가지로, 2011-2012년의 중력 회복 및 내부 실험실 임무는 미래의 항해를 위한 중력장을 보다 정확하게 결정하고 달의 물리적 구성에 대한 정보를 추론하기 위해 달 주변의 극궤도에 있는 두 개의 탐사선("Ebb"와 "흐름")으로 구성되었다.

지구, 태양, 달 및 행성의 비교 중력

아래 표는 태양 표면, 지구의 달, 태양계의 각 행성들과 그들의 주요 위성인 케레스, 명왕성, 그리고 에리스의 비교 중력 가속도를 보여준다.기체에서 "표면"은 눈에 보이는 표면, 즉 가스 거성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성)의 구름 꼭대기와 태양의 광구를 의미합니다.표의 값은 행성 회전에 따른 원심력 효과(및 가스 거대기업의 구름 꼭대기 풍속)에 대해 등급이 내려지지 않았으며, 따라서 일반적으로 극 근처에서 경험할 수 있는 실제 중력과 유사하다.참고로 물체가 100m 떨어진 시간, 즉 초고층 빌딩의 높이에 도달한 최대 속도와 함께 표시됩니다.공기 저항이 무시됩니다.

몸	의 배수 지구 중력	m/s²	피트/초²	메모들	100m 떨어진 시간 최고 속도에 도달했습니다.
태양.	27.90	274.1	899		0.85초	843km/h (524mph)
수성.	0.3770	3.703	12.15		7.4초	98km/h(61mph)
금성	0.9032	8.872	29.11		4.8초	152km/h(94mph)
지구	1	9.8067	32.174	^[a]	4.5초	159km/h(99mph)
달	0.1655	1.625	5.33		11.1초	65km/h(40mph)
화성	0.3895	3.728	12.23		7.3초	98km/h(61mph)
케레스	0.029	0.28	0.92		26.7초	27km/h(17mph)
목성	2.640	25.93	85.1		2.8초	259 km/h (140 mph)
이오	0.182	1.789	5.87		10.6초	68km/h(42mph)
유로파	0.134	1.314	4.31		12.3초	58km/h(36mph)
가니메데	0.145	1.426	4.68		11.8초	61km/h(38mph)
칼리스토	0.126	1.24	4.1		12.7초	57km/h(35mph)
토성	1.139	11.19	36.7		4.2초	170km/h(110mph)
타이탄	0.138	1.3455	4.414		12.2초	59km/h(37mph)
천왕성	0.917	9.01	29.6		4.7초	153km/h(95mph)
티타니아	0.039	0.379	1.24		23.0초	31km/h(19mph)
오베론	0.035	0.347	1.14		24.0초	30km/h(19mph)
해왕성	1.148	11.28	37.0		4.2초	171 km/h (140 mph)
트리톤	0.079	0.779	2.56		16.0초	45km/h(28mph)
명왕성	0.0621	0.610	2.00		18.1초	40km/h(25mph)
에리스	0.0814	0.8	2.6	(약)	15.8초	46km/h(29mph)

일반상대성이론

아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 중력은 물체 사이에 전달되는 힘에 의한 것이 아니라 휘어진 시공간 속성이다.아인슈타인의 이론에서 질량은 시공간을 왜곡하고 다른 입자들은 시공간 기하학에 의해 결정되는 궤적을 따라 움직인다.중력은 가상의 힘이다.중력가속도는 없으며, 자유낙하 시 물체의 적절한 가속도와 4가속도는 0이다.자유낙하 물체는 가속을 받는 대신 곡선 시공간에서 직선(지오데식)을 따라 이동합니다.

「」를 참조해 주세요.

메모들

^ 이 값은 지구의 자전에 의한 원심력 조정을 제외하므로 표준 중력의 9.80665m/s² 값보다 크다.

레퍼런스

^ Gerald James Holton and Stephen G. Brush (2001). Physics, the human adventure: from Copernicus to Einstein and beyond (3rd ed.). Rutgers University Press. p. 113. ISBN 978-0-8135-2908-0.
^ Boynton, Richard (2001). "Precise Measurement of Mass" (PDF). Sawe Paper No. 3147. Arlington, Texas: S.A.W.E., Inc. Retrieved 2007-01-21.
^ Hofmann-Wellenhof, B.; Moritz, H. (2006). Physical Geodesy (2nd ed.). Springer. ISBN 978-3-211-33544-4. § 2.1: "The total force acting on a body at rest on the earth’s surface is the resultant of gravitational force and the centrifugal force of the earth’s rotation and is called gravity."{{cite book}}: CS1 유지보수: 포스트스크립트(링크)
^ Hirt, C.; Claessens, S.; Fecher, T.; Kuhn, M.; Pail, R.; Rexer, M. (2013). "New ultrahigh-resolution picture of Earth's gravity field". Geophysical Research Letters. 40 (16): 4279–4283. Bibcode:2013GeoRL..40.4279H. doi:10.1002/grl.50838.
^ Fredrick J. Bueche (1975). Introduction to Physics for Scientists and Engineers, 2nd Ed. USA: Von Hoffmann Press. ISBN 978-0-07-008836-8.

[6] 이 값은 지구의 자전에 의한 원심력 조정을 제외하므로 표준 중력의 9.80665m/s² 값보다 크다.

[1] Gerald James Holton and Stephen G. Brush (2001). Physics, the human adventure: from Copernicus to Einstein and beyond (3rd ed.). Rutgers University Press. p. 113. ISBN 978-0-8135-2908-0.

[Boynton-2] Boynton, Richard (2001). "Precise Measurement of Mass" (PDF). Sawe Paper No. 3147. Arlington, Texas: S.A.W.E., Inc. Retrieved 2007-01-21.

[3] Hofmann-Wellenhof, B.; Moritz, H. (2006). Physical Geodesy (2nd ed.). Springer. ISBN 978-3-211-33544-4. § 2.1: "The total force acting on a body at rest on the earth’s surface is the resultant of gravitational force and the centrifugal force of the earth’s rotation and is called gravity."{{cite book}}: CS1 유지보수: 포스트스크립트(링크)

[4] Hirt, C.; Claessens, S.; Fecher, T.; Kuhn, M.; Pail, R.; Rexer, M. (2013). "New ultrahigh-resolution picture of Earth's gravity field". Geophysical Research Letters. 40 (16): 4279–4283. Bibcode:2013GeoRL..40.4279H. doi:10.1002/grl.50838.

[Bueche-5] Fredrick J. Bueche (1975). Introduction to Physics for Scientists and Engineers, 2nd Ed. USA: Von Hoffmann Press. ISBN 978-0-07-008836-8.

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