Αλλάζει το βάρος ενός σώματος;

Αλλάζει το βάρος ενός σώματος; Ο Ισαάκ Νεύτων, που φαίνεται στην εικόνα, κορυφαίος Άγγλος Φυσικός και Μαθηματικός, από τους μεγαλύτερους επιστήμονες που υπήρξαν ποτέ στον κόσμο, εκτός των άλλων πολλών με τα οποία ασχολήθηκε διατύπωσε και το νόμο της παγκόσμιας έλξης το 1687. Σύμφωνα με το νόμο αυτό, τα σώματα του κόσμου μας μικρά αλλά και μεγάλα, είτε βρίσκονται κοντά μεταξύ τους είτε μακριά ασκούν μια ελκτική δύναμη πάντα στα άλλα σώματα του σύμπαντος. Τα τραβούν δηλαδή προς το μέρος τους. Ένας άλλος Άγγλος θεωρητικός φυσικός ο Ντιράκ έλεγε ότι “Λόγω της βαρυτικής δύναμης, το πιο μικρό λουλούδι μπορεί να ασκήσει δύναμη στο πιο μακρινό αστέρι”. Ο νόμος της παγκόσμιας έλξης έχει πολλές εφαρμογές στην πράξη. Χάρις σε αυτόν καταφέραμε να βρούμε τη μάζα της Γης, του Ήλιου μας και των άλλων ουράνιων αντικειμένων. Μεγάλος είναι ο ρόλος του στην κοσμολογία και στη θεωρία Big Bang. Ο νόμος αυτός μας λέει ότι, η βαρυτική έλξη μεταξύ δυο σωμάτων είναι ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους, όπως μάθαμε και στη Φυσική στο σχολείο. Δείτε τον νόμο στην εικόνα στην κορυφή της σελίδας, όπου m1 και m2 είναι οι μάζες των σωμάτων που μας ενδιαφέρουν, r η μεταξύ τους απόσταση, F η ελκτική δύναμη και G η σταθερά παγκόσμιας έλξης. Αυτή έχει τιμή G = 6,67.10 -11 Nm2/kg2 Η τιμή της δεν επηρεάζεται από το υλικό που βρίσκεται μεταξύ των σωμάτων. Η μάζα είναι απλοϊκά η ποσότητα της ύλης από την οποία αποτελείται ένα σώμα και τη μετράμε σε Kg. Το βάρος είναι η ελκτική δύναμη που δέχεται αυτό το σώμα από τη Γη, τη Σελήνη κ.τ.λ. ανάλογα που βρίσκεται και το μετράμε σε Ν (Newton). Με βάση το νόμο αυτό η ελκτική βαρυτική δύναμη είναι μεγάλη, όταν οι μάζες των σωμάτων είναι μεγάλες και το αντίστροφο και ακόμα έχει

μεγάλη τιμή όταν η απόσταση μεταξύ των σωμάτων είναι μικρή και το αντίστροφο. Τα ουράνια σώματα βρίσκονται πάρα πολύ μακριά μεταξύ τους, αλλά έχουν τεράστιες μάζες και έτσι έλκονται με μεγάλες δυνάμεις όπως π.χ. ο Ήλιος έλκει τη Γη και τους άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, η Γη έλκει τη Σελήνη κ.τ.λ. Ας μην ξεχνάμε βέβαια και τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, της δράσης – αντίδρασης σύμφωνα με τον οποίο, όταν ένα σώμα Α ασκεί δύναμη σε άλλο Β τότε και το σώμα Β ασκεί δύναμη ίδιας τιμής στο προηγούμενο αλλά αντίθετης κατεύθυνσης. Ας δούμε κάποια ενδιαφέροντα συμπεράσματα. Αν ζυγίζουμε 80 Kg και θέλουμε να βρούμε το βάρος μας δηλαδή την ελκτική δύναμη που μας ασκεί η Γη με τη χρήση του νόμου παγκόσμιας έλξης θα βρούμε ότι είναι περίπου 800 N. Με βάση το νόμο της δράσης αντίδρασης και εμείς ασκούμε στη Γη, αντίθετη δύναμη από αυτή που μας ασκεί ο πλανήτης μας δηλαδή πάλι περίπου 800 Ν. Αντίστοιχα στη Σελήνη θα έχουμε βάρος το 1/6 αυτού που έχουμε στη Γη. Τώρα μας ενδιαφέρει η ελκτική δύναμη που μας ασκεί ο φυσικός δορυφόρος μας και είναι ελάχιστη η δύναμη που μας ασκεί εκεί πάνω η Γη. Η δύναμη με την οποία μας έλκει η Σελήνη, το βάρος μας πάνω σε αυτήν, είναι 6 φορές μικρότερο, γιατί το μέγεθος της Σελήνης είναι μικρότερο από το μέγεθος της Γης και άρα μας ασκεί μικρότερη δύναμη. Η μάζα μας μέσα στο σύμπαν δεν αλλάζει σε όποιο σημείο του και αν βρεθούμε, αλλά το βάρος μεταβάλλεται. Εξαρτάται δηλαδή από το που βρισκόμαστε. Φανταστείτε ότι το βάρος αλλάζει ακόμα και όταν ταξιδεύουμε στην επιφάνεια της Γης. Η Γη μας δεν είναι τέλεια σφαίρα αλλά εξογκωμένη στον ισημερινό και πιεσμένη στους πόλους της. Έτσι όταν βρισκόμαστε σε κάποιον πόλο της, είμαστε πιο κοντά στο κέντρο της και συνεπώς μας έλκει με μεγαλύτερη δύναμη. Όταν όμως βρισκόμαστε σε τόπο του Ισημερινού όπου η ακτίνα της Γης είναι μεγαλύτερη, δηλαδή βρισκόμαστε μακρύτερα από το κέντρο της, η ελκτική δύναμη είναι μικρότερη. Βέβαια η διαφορά είναι ελάχιστη. Τέλος το βάρος μας μειώνεται όταν ανυψωνόμαστε από την επιφάνεια της Γης αφού τότε αυξάνεται η απόσταση μας από το κέντρο της. Αν χρησιμοποιήσουμε λοιπόν τον νόμο της παγκόσμιας έλξης και τοποθετήσουμε σε αυτόν τη μάζα του ουρανίου σώματος, την ακτίνα του που θα την υψώσουμε στο τετράγωνο, τη μάζα μας και τη σταθερά παγκόσμιας έλξης θα βρούμε εύκολα με ποια δύναμη θα μας τραβούσε προς το κέντρο του αυτό το ουράνιο σώμα, δηλαδή θα βρίσκαμε το βάρος μας όταν θα βρισκόμασταν πάνω σε αυτό. Οι αστροναύτες αιωρούνται στο διάστημα; Οι αστροναύτες φαίνονται να «αιωρούνται» στο κενό όταν βγαίνουν έξω από το διαστημικό σταθμό όπου εργάζονται, ή και μέσα σ΄ αυτόν. Μοιάζει ότι η βαρύτητα δεν έχει καμία επίδραση πάνω τους, αλλά δεν συμβαίνει αυτό πραγματικά. Οι αστροναύτες λοιπόν «αιωρούνται», επειδή βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη, γίνονται δηλαδή δορυφόροι της. Το σώμα τους δεν επιταχύνεται σε σχέση με τον σταθμό, αφού βρίσκεται στην ίδια τροχιά και έχει την ίδια ταχύτητα με αυτόν, αλλά έχει ταχύτητα μόνο σε σχέση με τη Γη.

Θα θέλατε να ζήσετε αυτήν την εμπειρία; ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Δ. ΚΑΡΠΟΥΖΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ - ΧΗΜΕΙΑΣ