Siła ciężkości

Siłomierz, przyrząd do pomiaru siły ciężkości

Siła ciężkości, pot. ciężar – siła z jaką Ziemia lub inne ciało niebieskie przyciąga dane ciało, w układzie odniesienia związanym z powierzchnią ciała niebieskiego. Ciężar jest wypadkową sił przyciągania grawitacyjnego i siły odśrodkowej wynikającej z ruchu obrotowego określonego ciała niebieskiego.

Jakkolwiek teoretycznie pole grawitacyjne każdego ciała niebieskiego rozciąga się na cały Wszechświat, zazwyczaj mówiąc o ciężarze ma się na myśli układ planety i ciała znajdującego się stosunkowo blisko jej powierzchni. W przypadku Ziemi ciężar ciała zależy od położenia ciała względem Ziemi, zależny jest między innymi od szerokości geograficznej, wysokości nad poziomem morza i budowy podłoża.

Jednostką ciężaru w układzie SI jest niuton, jednak nadal dozwolone jest używanie jednostek spoza układu SI – stosuje się jeszcze np. kilogram-siłę – kgf.

Ciężar, jako siła, jest wielkością wektorową – wektor ciężaru skierowany jest w każdym miejscu do środka ciężkości układu planeta–ciało, co w praktyce oznacza środek ciężkości planety.

Jeżeli masa sferycznie symetrycznej planety o promieniu r wynosi M, a masa danego ciała m, to wartość ciężaru ciała na powierzchni planety dana jest wzorem:

$F_{g}=G{\frac {M\cdot m}{r^{2}}}$

gdzie G jest stałą grawitacji.

Zwykle wielkość:

$G{\frac {M}{r^{2}}}$

nazywa się przyspieszeniem grawitacyjnym na powierzchni planety i oznacza przez g, co prowadzi do prostego wzoru łączącego masę ciała z jego ciężarem:

$F_{g}=m\cdot g$

Oznacza to, że przy ustalonym g ciężar jest proporcjonalny do masy ciała.

Dla Ziemi g ≈ 9,81 m/s². W przypadku Księżyca: g_K ≈ 1,62 m/s², co oznacza, że ciężar każdego ciała jest tam około sześciokrotnie mniejszy niż na Ziemi.

W potocznym myśleniu nie rozróżnia się masy i ciężaru, stosując te dwa pojęcia wymiennie (często używa się wtedy też słowa waga).

Zobacz też

• waga
• masa