Gravitation, Gravity, Universal Gravitation, Gravitational Force Field   중력, 만유인력, 중력장

1. 만유인력 (Universal Gravitation) 이란?

  ㅇ 두 질량 사이에 작용하는 힘
     - 질량에 의해 상호 작용하는 물체의 특성 임
        . 물체의 질량(중력질량)에 의해 정해짐 
        . 한편, 전기력은 전하량에 의해 정해짐

  ㅇ 서로 끌어당기는 힘
     - 쿨롱의 힘(전기력 : 인력,척력)과는 달리, 항상 끌어당기는 인력(引力) 만 있음


2. 뉴튼의 만유인력 법칙 (중력 법칙) (Newton's Law of Universal Gravitation)

  ㅇ 일반적으로, 다음과 같이 표현됨
     - 질량을 갖는 모든 입자 간에는, 항상 인력이 작용
     - 그 세기는, 두 질량 곱에 비례하고, 둘 사이 거리의 제곱에 반비례
     - 힘의 작용선은, 두 물체를 잇는 직선 상에 있음

  ㅇ 만유인력 표현식
      
[# \mathbf{F}_{21} = -G \frac{m_1m_2}{r^2_{21}} \left( \frac{\mathbf{r}_{21}}{r_{21}} \right) \\
        \;\quad = -G \frac{m_1m_2}{|\mathbf{r}_2 - \mathbf{r}_1|^2} \hat{\mathbf{r}} \\
        \;\quad = -G m_1m_2 \frac{\mathbf{r}_2 - \mathbf{r}_1}{|\mathbf{r}_2 - \mathbf{r}_1|^3} #]

     - F21 : 만유인력
        . m1에 의해 m2에 작용하는 힘
     - `-` : (음)부호
        . 척력(斥力)이 아닌 인력(引力)을 의미
     - G : 만유인력 상수 (Universal Gravitational Constant), 중력 상수 (Gravitational Constant)
        . 차원    : {L3 M-1 T-2}
        . 대략 값 : 6.674 x 10-11 [(N m2)/㎏2] 또는 [m3/(kg s2)]
        . 물체를 구성하는 물질 종류에 관련없는 보편적 상수 (기본 상수)
     - r1,r2 : 각 입자의 위치벡터
     -  : m1에서 m2로의 방향을 나타내는 단위벡터


3. 중력 (Gravitation, Gravity), 중력장 (Gravitational Force Field)

  ㅇ 중력이 미치는 공간/장(場)

  ㅇ 특징
     - 위치의 함수임
        . 공간상의 질점의 성질을 나타냄 
        . 그 점에서 방향 및 크기를 갖는 벡터량 임
     - 중력장의 원천은 질량임
     - 중력은 보존력임
        . 물체의 이동 경로와는 관계없이, 처음 및 나중 위치에 의해서만 결정됨

  ㅇ 단위 : [N/㎏ (Newton/kilogram)]
     - 例) 지구 표면 근처에서, g = 9.8 [N/㎏] 정도임

  ㅇ 중력장 표현
     
     - g : 중력장
     - 물체질량 M의 위치 : 근원점(source point)
     - 시험질량 m의 위치 : 장점(field point)
         


4. 중력계 (Gravimeter)

  ㅇ 지표 중력 g의 수백만분의 1 보다도 훨씬 작은 차이를 감지할 수 있는 측정기