แรงโน้มถ่วงมีผลต่อน้ำหนักของวัตถุเพราะอะไร

1. แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้วัตถุต่างๆบนพื้นโลกไม่หลุดลอยออกไปจากโลก โดยเฉพาะบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลกไม่ให้ลอยไปในอวกาศ จึงทำให้มนุษย์ดำรงชีวิตอยู่ได้

2. แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้ น้ำฝนตกลงสู่พื้นดิน ให้ความชุ่มชื่นแก่สิ่งมีชีวิตบนพื้นโลก

3. แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้น้ำไหลลงจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ ทำให้เกิดน้ำตก น้ำในแม่น้ำไหลลงทะเล คนเราก็อาศัยประโยชน์จากการไหลของน้ำอย่างมากมาย เช่น การสร้างเขื่อนแปลงพลังงานน้ำมาเป็นพลังงานไฟฟ้า เป็นต้น

4. แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้เราทราบน้ำหนักของสิ่งของต่างๆ

5. แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้ผ้าแห้งเร็วขึ้น ในขณะที่เราตากผ้า นอกจากแสงแดดจะช่วยให้น้ำระเหยออกไปจากผ้าแล้ว แรงโน้มถ่วงยังช่วยดึงหยดน้ำออกจากผ้าให้ตกลงพื้น อีกด้วย

แรงโน้มถ่วง เป็นหนึ่งในสี่แรงหลักของธรรมชาติ ร่วมกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์อ่อน และแรงนิวเคลียร์เข้ม

แรงโน้มถ่วง คือแรงที่กระทำระหว่างมวล แรงซึ่งดึงดูดวัตถุรอบข้างเข้าสู่จุดศูนย์กลางของตัวเอง และในจักรวาลแห่งนี้ ทุกวัตถุมีมวล ส่งผลให้ทุกวัตถุมีแรงดึงดูดหรือแรงโน้มถ่วงของตัวเอง ไม่ว่าจะเป็นดวงดาวขนาดใหญ่ในกาแล็กซีหรือร่างกายของเรา

มวลและน้ำหนัก

มวล (Mass) คือ ปริมาณเนื้อสสารทั้งหมดที่ประกอบเป็นวัตถุนั้นๆ ซึ่งไม่ว่าวัตถุชิ้นนั้นจะไปอยู่ในสถานที่ใด มวลจะไม่มีวันเปลี่ยนแปลง มวลมีหน่วยเป็นกิโลกรัม (Kg) แตกต่างจากน้ำหนัก (Weight) ซึ่งเป็นผลของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุนั้นๆ และในทางวิทยาศาสตร์ น้ำหนักมีทิศทางและเป็นปริมาณเวกเตอร์ (Vector) โดยแปรผันตามค่าแรงโน้มถ่วงและมวลของวัตถุ โดยมีหน่วยเป็นนิวตัน (Newton) แตกต่างจากภาษาพูดทั่วไปของเราที่เรียกน้ำหนักเป็นหน่วยกิโลกรัม

ในจักรวาล หากทำการชั่งน้ำหนักตัวบนดวงจันทร์ ย่อมได้ผลที่แตกต่างจากน้ำหนักที่ชั่งบนโลก เพราะแรงโน้มถ่วงบนดาวแต่ละดวงมีค่าไม่เท่ากัน และถ้าเรา มีน้ำหนักราว 100 ปอนด์ (45 กิโลกรัม) บนโลก บนดวงจันทร์เราจะมีน้ำหนักเพียง 17 ปอนด์ (8 กิโลกรัม) นอกจากนี้ บนดาวพุธและดาวอังคารเราจะหนักราว 38 ปอนด์ (17 กิโลกรัม), หนัก 91 ปอนด์ (41 กิโลกรัม) บนดาวศุกร์และดาวยูเรนัส, 253 ปอนด์ (115 กิโลกรัม) บนดาวพฤหัสบดี, 107 ปอนด์ (49 กิโลกรัม) บนดาวเสาร์และ 114 ปอนด์ (52 กิโลกรัม) บนดาวเนปจูน

แรงโน้มถ่วงของโลก คือ แรงดึงดูดที่มวลของโลกกระทำต่อวัตถุรอบข้าง โดยการดึงเข้าหาจุดศูนย์กลางหรือแก่นของดวงดาว ไม่ว่าจะเป็นต้นไม้ ใบหญ้า สัตว์ สิ่งของ มนุษย์ หรือแม้แต่อากาศ ทั้งหมดล้วนถูกแรงโน้มถ่วงของโลกดึงดูดไว้ไม่ให้กระจายตัวออกไปในอวกาศ เช่นเดียวกับดาวเทียมและสถานีอวกาศที่ถูกมนุษย์ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก รวมไปถึงดวงจันทร์ที่เป็นดาวบริวารของโลกอีกด้วย

โดยทั่วไปนั้น แรงโน้มถ่วงจะแปรผันตามขนาดมวลและระยะห่างระหว่างวัตถุ การที่มีมวลมาก ย่อมส่งผลให้มีแรงดึงดูดมาก โดยเฉพาะวัตถุที่มีมวลขนาดใหญ่ เช่น ดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าโลกของเราหลายล้านเท่า จึงมีแรงโน้มถ่วงมากพอที่จะทำให้ดาวเคราะห์ทั้งหลายโคจรรอบตัวมันเอง เช่นเดียวกับระยะห่างระหว่างมวล วัตถุที่อยู่ใกล้ชิดกัน แรงโน้มถ่วงที่กระทำระหว่างกันย่อมมีมากกว่าวัตถุที่อยู่ห่างไกลออกไป

การค้นพบแรงโน้นถ่วง

ในอดีตนักวิทยาศาสตร์ต่างมีข้อสังเกตและรับรู้ได้ว่าโลกของเรานั้น มีแรงลึกลับบางอย่างที่ทำการยึดเหนี่ยวตัวเราให้อยู่ติดบนพื้นผิวโลก จนกระทั่งในปี ค.ศ.1666 ไอแซ็ค นิวตัน (Isaac Newton) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้ให้คำนิยามต่อแรงลึกลับนี้ว่า “แรงโน้มถ่วง”

จากข้อสงสัยที่ว่าทำไมผลแอปเปิลที่หลุดจากต้นนั้น หล่นลงพื้นแทนที่จะลอยขึ้นไปในอากาศ การหล่นของแอปเปิลเป็นผลของแรงโน้มถ่วงที่กระทำระหว่างมวลทั้ง 2 เช่นเดียวกับการดึงดูดดวงจันทร์ให้โคจรรอบโลกของเรา

แนวคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงของนิวตันนี้ ไม่เป็นที่รู้จักมากนัก จนกระทั่งได้รับการตีพิมพ์ใน “หนังสือหลักการคณิตศาสตร์ว่าด้วยปรัชญาธรรมชาติ” (The Mathematical Principles of Natural Philosophy) ในปี ค.ศ.1687 จนกลายเป็นที่ยอมรับอย่างแพร่หลาย รวมถึงการคิดค้น “กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน” (Newton’s laws of universal gravitation) ซึ่งเป็นการวางรากฐานสำคัญให้กับกลศาสตร์ดั้งเดิมผ่าน “กฎการเคลื่อนที่” (Three Laws of Motion) ที่กลายเป็นปัจจัยสำคัญในการปรับเปลี่ยนโฉมหน้าของวงการวิทยาศาสตร์และฟิสิกส์ในยุคต่อมา

แรงโน้มถ่วงของโลก (Gravity) คือ แรงดึงดูดของโลกหรือแรงของโลกที่กระทำต่อมวลของวัตถุทุกชนิดบนโลกและวัตถุที่อยู่ใกล้ผิวโลก โดยจะดึงดูดวัตถุซึ่งกันและกันเข้าสู่ศูนย์กลางของโลกทำให้วัตถุต่างๆ ตกลงสู่พื้นโลกเสมอและทำให้วัตถุมีน้ำหนัก

แรงโน้มถ่วงของโลกเป็นแรงซึ่งโลกกระทำต่อวัตถุทุกชิ้น โดยมีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางโลก เป็นแรงที่ยึดเหนี่ยววัตถุให้ติดอยู่กับพื้นโลก มิฉะนั้นวัตถุหรือแม้กระทั้งบรรยากาศจะหลุดปลิวไปในอากาศนิวตันได้ค้นพบธรรมชาติพื้นฐานของแรงดึงดูดโน้มถ่วงระหว่างวัตถุใดๆ สองวัตถุ
วัตถุต่าง ๆ ที่ปล่อยจากที่สูง จะตกลงสู่ผิวโลกเสมอ เพราะแรงโน้มถ่วงของโลก หรือ แรงดึงดูดของโลก (Gravitational force) เป็นแรงที่โลกกระทำต่อวัตถุ มีทิศทางเข้าสู่ศูนย์กลางโลก และเป็นแรงไม่สัมผัส โดยแรง
ดึงดูดที่โลกกระทำกับวัตถุหนึ่งๆ ทำให้วัตถุตกลงสู่พื้นโลกและทำให้วัตถุมี น้ำหนัก (Weight) โดย เซอร์ไอแซกนิวตันสงสัยว่าแรงอะไรทำให้ผลแอปเปิ้ลตกสู่พื้นดิน และตรึงดวงจันทร์ไว้กับโลก สิ่งนี้เองนำไปสู่การค้นพบกฎ
แรงโน้มถ่วง 3 ข้อ หรือที่เรียกว่า กฎของนิวตัน (Newton’s La)

เมื่อยกสิ่งของต่างๆ จะรู้สึกว่าสิ่งของเหล่านั้นมี น้ำหนัก เนื่องมาจากแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุซึ่งเมื่อต้องการยกวัตถุจึงจำเป็นต้องออกแรงเพื่อต้านแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุ โดยการออกแรงยกจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับวัตถุนั้นมีน้ำหนักมากหรือน้อยน้ำหนักของวัตถุขึ้นกับ มวล (Mass) ของวัตถุโดยวัตถุที่มีมวลมากจะมีน้ำหนักมาก วัตถุที่มีมวลน้อยจะมีน้ำหนักน้อย       แรงโน้มถ่วงของโลกเกี่ยวข้องกับการใช้ชีวิตประจำวันของเราซึ่งอาจทำให้เกิดประโยชน์และทำให้เกิดข้อจำกัดต่างๆ กับเราได้ดังนี้

ประโยชน์ของแรงโน้มถ่วงของโลก

1. ทำให้เรายืนอยู่บนพื้นได้โดยไม่ลอยไปมา

2. ทำให้วัตถุหรือสิ่งของต่างๆไม่ลอยไปมาในอากาศ

3. ทำให้น้ำไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ

4. ทำให้ฝนตกลงมาสู่พื้นโลกเพื่อให้ความชุ่มชื้นแก่พืชนอกจากนี้ยังทำให้เกิดแหล่งน้ำต่างๆเช่นแม่น้ำทะเล ฯลฯ

5. กิจกรรมต่างๆ เช่น เล่นบาสเกตบอล การเตะบอลโค้งเข้าประตู รดน้ำต้นไม้หยอดตา การสอยผลไม้ต่างๆ

ข้อเสียของแรงโน้มถ่วงของโลก

1. ทำให้คนเราไม่สามารถกระโดดสูงขึ้นไปมากๆ ได้

2. ทำให้ยกสิ่งที่มีน้ำหนักมากๆ ไม่ได้

3. เมื่อทำให้สิ่งของบางชนิดหล่นพื้นจะทำให้ชำรุดเสียหายเช่นแก้วถนนแปดเจอกันหล่นแปดใครหล่นแตกหรือของที่ตั้งอยู่ล้มลง

4. ทำกิจกรรมต่างๆ ที่สวนทางกับแรงโน้มถ่วงและจะรู้สึกเหนื่อยและทำได้ลำบากเช่นปีนเขาเดินขึ้นบันไดปั่นจักรยานขึ้นภูเขา เดินขึ้นที่ลาดชัน