Gravitační síla
Každá dvě tělesa se vzájemně přitahují gravitačními silami, které jsou stejně velké, ale opačného směru. Jejich velikost se zvětšuje zvětšující se hmotností obou těles a zmenšuje se zvětšující se vzdáleností obou těles.
Gravitační silové pole je prostor kolem každého hmotného tělesa, ve kterém působí gravitační síly tohoto hmotného tělesa (nejčastěji se tento termín používá v souvislosti s naší Zemí, planetami či jinými vesmírnými tělesy). Je důvodem, proč tělesa padají k zemi.
Gravitační síla Země působí vždy do středu Země svislým směrem. Gravitační síla na Zemi působí silou 1 N na každých 100 g. Svislý směr se zkouší pomocí olovnice (zařízení složené z provázku zatíženého na konci olověnou tyčkou).
Gravitační síla, kterou Země na dané těleso působí, je přímo úměrná hmotnosti tělesa m. Konstantou této úměrnosti je gravitační zrychlení ag, někdy ne úplně správně označované jako gravitační konstanta, dohodou stanovena jako 9.8 m/s2, zaokrouhleně pro výpočty používáme 10 m/s2.
Na povrchu Měsíce je gravitační zrychlení přibližně šestkrát menší než na Zemi (Měsíc má nižší hmotnost).
Příklad
Jak velkou gravitační silou působí Země na kostku o hmotnosti 20 kg?
Tíhová síla
Kdyby se naše planeta neotáčela, působila by na nás pouze gravitační síla. Avšak Země se neustále otáčí kolem své osy. Při tomto pohybu vzniká odstředivá síla, tj. síla, která má směr kolmý na zemskou osu rotace (působí směrem od Země) a působí na všechna tělesa otáčející se spolu se Zemí (tedy ve vztažné soustavě spojené se zemským povrchem).
Zatímco gravitační síla je na zemském povrchu vždy stejná (na obrázku dole je fialová), na různých místech zemského povrchu se velikost odstředivé síly liší (zelené šipky), největší je na rovníku a zmenšuje se směrem k pólům, kde je nulová (tělesa na rovníku se točí nejrychleji, za den urazí větší dráhu než těleso poblíž pólu.) Tato síla fakticky působí proti gravitační síle.
Síle, která je výslednicí gravitační a odstředivé síly v daném bodu se říká tíhová síla (červená šipka) - jak ukazuje obrázek dole, míří nepatrně jiným směrem než do středu Země a má nepatrně menší velikost. Protože ale rozdíl velikostí a směrů tíhové a gravitační síly je velmi malý (menší než 1%), často se zaměňují. Nejmenší je tíhová síla na rovníku, protože tam je odstředivá síla největší a působí v přesně opačném směru jako gravitační síla.
Proto jsou tělesa nejsilněji přitahována k Zemi na pólech a nejméně na rovníku (proto např. rakety startují z míst co nejblíže k rovníku, spotřebují méně paliva).
Zrychlení g vyjadřuje intenzitu tíhového pole na povrchu Země. Udává, o kolik m/s zrychlí těleso za 1 sekundu pádu v gravitačním poli Země.
Podobně jako známe gravitační pole a tíhové pole, máme také tíhové zrychlení a gravitační zrychlení. Rozdíl tíhového a gravitačního zrychlení je tak malý, že v běžných výpočtech se používá stejná hodnota 10 m/s2.
Působiště tíhové síly klademe do těžiště tělesa, stejně jako u gravitační síly.
Pojem tíhová síla se také často zaměňuje s pojmem tíha. Ale tíha se ve skutečnosti projevuje jako tlaková síla určitého tělesa působící na podložku (pokud je položené) nebo jako tahová síla napínající závěs (pokud je zavěšené) Velikost tíhové síly i tíhy je stejná.
Např. koule na stole působí tíhou na desku stolu, přičemž působiště je styčná plocha koule a stolu - na obrázku je tíha modrou barvou, zatímco tíhová síla má působiště v tzv. těžišti (na obrázku červenou).
Také balík zavěšený na jeřábu působí tíhou na místo zavěšení. A proto říkáme "to je ale tíha", když držíme nebo zvedáme něco těžkého. O takových tělesech mluvíme jako o tělesech ve stavu tíhy.
Opakem je stav beztíže, který známe u kosmonautů ve vesmíru. Stav beztíže můžeme ale zažít i na Zemi, a to v případě volného pádu (během doby letu, předtím, než se dotkneme zemského povrchu nebo jiného tělesa).
Jako důkaz může posloužit siloměr se zavěšeným závažím. Pokud ho držíme nad zemí, ukazuje určitou hodnotu, např. v případě dvoukilového závaží to bude 20 Newtonů (na závaží působí tíhová síla a to působí tíhou na siloměr). Ale pokud bychom siloměr se zavěšeným závažím pustili z letadla, siloměr by během letu ukazoval 0. Ve stavu beztíže jsou také předměty vyhozené do vzduchu jakýmkoli směrem.
Značení
Gravitační síla je FG, tíhová síla je G. Gravitační zrychlení je ag a tíhové zrychlení je g.
Vzhledem k častému zaměňování výše uvedených pojmů se často zaměňuje i jejich značení.
