Selleks, et füüsikas oleks mugav töötada erinevate suurustega, kasutatakse nende standardset tähistust. Tänu neile saavad kõik teatud protsesside jaoks paljud olulised valemid kergesti meelde jätta. Selles artiklis käsitleme küsimust, mida g. füüsikas tähendab
Gravitatsiooninähtus
Et mõista, mida g füüsikas tähendab (seda teemat käsitletakse keskkoolide 7. klassis), tuleks tutvuda gravitatsiooni fenomeniga. 17. sajandi lõpus avaldas Isaac Newton oma kuulsa teadusliku töö, milles sõnastas mehaanika põhiprintsiibid. Selles töös tõi ta välja erilise koha nn universaalse gravitatsiooni seadusele. Tema sõnul tõmbuvad kõik kehad, millel on lõplik mass, üksteise poole, sõltumata nendevahelisest kaugusest. Kehade vaheline tõmbejõud massiga m1, m2 arvutatakse järgmise valemi abil:
F=Gm1m2/r2.
Siin G – universaalne gravitatsioonikonstant, r –ruumi kehade massikeskmete vaheline kaugus. Jõudu F nimetatakse gravitatsiooniliseks vastastikmõjuks, mis sarnaselt Coulombi jõuga väheneb kauguse ruuduga, kuid erinev alt Coulombi jõust on gravitatsioon ainult atraktiivne.
Vaba langemise kiirendus
Artikli selle lõigu pealkiri on vastus küsimusele, mida g-täht füüsikas tähendab. Seda kasutatakse, kuna ladinakeelne sõna "gravitatsioon" on gravitas. Nüüd jääb üle mõista, mis on vabalangemise kiirendus. Selleks mõelge, milline jõud mõjub igale Maa pinna lähedal asuvale kehale. Olgu kehal m mass, siis saame:
F=Gm M /R2=mg, kus g=GM/R2.
Siin on M, R meie planeedi mass ja raadius. Pange tähele, et isegi kui keha on teatud kõrgusel h pinnast kõrgemal, on see kõrgus palju väiksem kui R, seega võib seda valemis ignoreerida. Arvutage g väärtus:
g=GM/R2=6, 6710-115, 97210 24/(6371000)2=9,81 m/c2.
Mida g tähendab füüsikas? Kiirendus g on väärtus, mille võrra suureneb absoluutselt iga vab alt Maa pinnale langeva keha kiirus. Arvutustest järeldub, et kiiruse kasv iga kukkumise sekundi kohta on 9,81 m/s (35,3 km/h).
Pange tähele, et g väärtus ei sõltu kehamassist. Tegelikult on näha, et tihedamad kehad langevad kiiremini vähemtihe. See juhtub seetõttu, et neid mõjutavad erinevad õhutakistusjõud, mitte erinevad gravitatsioonijõud.
Ül altoodud valem võimaldab teil määrata g mitte ainult meie Maa, vaid ka mis tahes muu planeedi jaoks. Näiteks kui asendada sellega Marsi mass ja raadius, saame väärtuseks 3,7 m/s2, mis on peaaegu 2,7 korda väiksem kui Maa puhul.
Kehakaal ja kiirendus g
Eelpool vaatasime, mida g füüsikas tähendab, selgus ka, et see on kiirendus, millega kõik kehad õhku langevad ja g on ka koefitsient gravitatsiooni arvutamisel.
Mõelge nüüd olukorrale, kui keha on puhkeasendis, näiteks on klaas laual. Sellele mõjuvad kaks jõudu – gravitatsioon ja tugireaktsioonid. Esimene on seotud gravitatsiooniga ja on suunatud allapoole, teine on tingitud lauamaterjali elastsusest ja on suunatud ülespoole. Klaas ei lenda üles ega kuku läbi laua ainult seetõttu, et mõlemad jõud tasakaalustavad üksteist. Sel juhul nimetatakse jõudu, millega keha (klaas) toele (lauale) surub, keha raskuseks. Ilmselt on selle avaldis kujul:
P=mg.
Kehakaal on muutuv väärtus. Ülalpool kirjutatud valem kehtib puhkeoleku või ühtlase liikumise korral. Kui keha liigub kiirendusega, võib selle kaal nii kasvada kui ka väheneda. Näiteks astronautide kaal, kelle võimendiga madalale Maa orbiidile saadab, suureneb stardi ajal mitu korda.
