Гравитационная постоянная - это константа пропорциональности, используемая в законе всеобщего тяготения Ньютона, и обычно обозначается G. В большинстве текстов мы видим, что она выражается как:
G = 6,673 × 10-11 М2 кг-2
Обычно используется в уравнении:
F = (Г х м1 х м2) / р2 , в которой
F = сила тяжести
G = гравитационная постоянная
м1 = масса первого объекта (предположим, что он массивный)
м2 = масса второго объекта (предположим, что он меньшего)
г = разделение между двумя массами
Как и все константы в физике, гравитационная постоянная является эмпирической величиной. То есть это подтверждается серией экспериментов и последующих наблюдений.
Хотя гравитационная постоянная была впервые введена Исааком Ньютоном как часть его популярной публикации в 1687 году, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, только в 1798 году постоянная наблюдалась в реальном эксперименте. Не удивляйся. Это в основном так в физике. Математические предсказания обычно предшествуют экспериментальным доказательствам.
Так или иначе, первым человеком, который успешно измерил его, был английский физик Генри Кавендиш, который измерил очень маленькую силу между двумя свинцовыми массами, используя очень чувствительный торсионный баланс. Следует отметить, что после Кавендиша, хотя были проведены более точные измерения, улучшения значений (то есть возможность получать значения ближе к G Ньютона) не были действительно существенными.
Глядя на значение G, мы видим, что когда мы умножаем его на другие величины, это приводит к довольно малой силе. Давайте расширим это значение, чтобы дать вам лучшее представление о его малом размере: 0,00000000006673 Н м2 кг-2
Хорошо, теперь давайте посмотрим, какую силу будут оказывать два объекта весом 1 кг друг на друга, когда их геометрические центры расположены на расстоянии 1 метра друг от друга. Итак, сколько мы получаем?
F = 0,00000000006673 N. Это действительно не имеет большого значения, если мы значительно увеличим обе массы.
Например, давайте попробуем самую тяжелую зарегистрированную массу слона, 12 000 кг. Предполагая, что у нас есть два из них, на расстоянии 1 метра от их центров. Я знаю, что трудно представить, что, поскольку слоны довольно полны, но давайте просто продолжим в том же духе, потому что я хочу подчеркнуть значение G.
Итак, сколько мы получили? Даже если бы мы округлили это, мы все равно получили бы только 0,01 Н. Для сравнения, сила, оказываемая землей на яблоко, составляет примерно 1 Н. Неудивительно, что мы не чувствуем никакой силы притяжения, когда сидим рядом с кем-то ... если, конечно, вы не мужчина, а этот человек - Меган Фокс (тем не менее, было бы безопасно предположить, что привлекательность будет только одним способом)
Следовательно, сила тяжести заметна только тогда, когда мы считаем, что, по крайней мере, одна масса очень массивная, например, планеты.
Позвольте мне закончить это обсуждение еще одним математическим упражнением. Предполагая, что вы знаете и свою массу, и свой вес, и знаете радиус Земли. Включите их в уравнение выше и решите для другой массы. Вуаля! Чудо из чудес, вы только что получили массу Земли.
Вы можете прочитать больше о гравитационной постоянной здесь в журнале Space. Хотите узнать больше о новом исследовании, которое обнаружит, что фундаментальная сила не изменилась с течением времени? Есть также некоторые идеи, которые вы можете найти в комментариях к этой статье: Наблюдение за разрушением структур «Темной материи», охватывающих 270 миллионов световых лет через
Есть больше об этом в НАСА. Вот несколько источников:
- Сила тяжести
- Весовое уравнение
Вот два эпизода в Astronomy Cast, которые вы также можете попробовать:
- Гравитационные волны
- Гравитационное лицензирование
источники:
- Википедия - гравитационная константа
- НАСА - уравнение веса
- Класс физики - универсальный закон тяготения Ньютона
