Gravitaatiovoima
Windesol - Tuuli- & aurinkovoima tietosanakirja
Gravitaatiovoima eli painovoima on gravitaatiovuorovaikutuksen aiheuttama voima, joka vetää kaikkia kappaleita toisiaan kohti. Gravitaatio on yksi luonnon neljästä vuorovaikutusvoimasta, ja niistä tieteen huonoimmin ymmärtämä.
Gravitaatiovoimien vaikutuksesta massoja on kasautunut planeetoiksi ja sama voima pitää myös Maata sen Aurinkoa ympäröivällä radallaan. Vuorovesi-ilmiö syntyy puolestaan Kuun ja Auringon gravitaatiovaikutuksesta (vuorovesivoima).
Paino eroaa painovoimasta siinä, että paino on pyörivän massakappaleen pinnalla toimiva gravitaation ja pyörähdysliikkeen aiheuttaman vastakkaissuuntaisen kiihtyvyyden, "keskipakoisvoiman", yhteisvaikutus. Se on siis se voima, joka riittää pitämään kappaleen paikallaan kyseisessä koordinaatistossa. Esimerkiksi Maan ekvaattorilla olevan kappaleen paino on hiukan pienempi kuin pohjoisnavalla olevan kappaleen. (Tähän tosin vaikuttaa myös Maan litistyneisyys: Pohjoisnavalla maanpinta on lähempänä Maan massakeskipistettä ja siksi vetovoima on suurempi.) Navoilla paino=gravitaatiovoima.
Gravitaatiovoiman suuruus riippuu kappaleiden massasta ja etäisyydestä. Gravitaatio on ihmisen yleisimmin havaitsema perusvuorovaikutus ja sähkömagneettisen voiman lisäksi ainoa paljaalla silmällä havaittava. Siksi siitä käytetään myös yleisempää nimeä vetovoima.
Painovoima taivaankappaleen pinnalla
Putoamiskiihtyvyys ilmoittaa massiivista keskuskappaletta kohden putoavan kappaleen kiihtyvyyden. Puhutaan ”painovoiman kiihtyvyydestä g”. Eri taivaankappaleille on erilaisia g:n arvoja, koska kappaleiden massat ja säteet poikkeavat suuresti toisistaan.
Putoamiskiihtyvyys jonkin planeettamaisen kappaleen pinnalla on:
- G = gravitaatiovakio
- M = keskuskappaleen, esimerkiksi Maan massa
- R = planeetan säde
Maa vetää meitä puoleensa voimalla, jonka aiheuttama kiihtyvyys tavallisessa päivittäisessä ympäristössämme (lähellä maan pintaa) on noin g = 9,8 m/s². Laskelmissa käytetään usein ns. normaaliputoamiskiihtyvyyttä gn = 9,80665 m/s². Tämän standardiarvon käytöstä sovittiin vuonna 1901, ja se edustaa suunnilleen keskimääräistä putoamiskiihtyvyyttä 45. leveysasteella.
