Гравитационната константа е константата на пропорционалност, използвана в закона на универсалното гравитация на Нютон и обикновено се обозначава с G. В повечето текстове виждаме, че е изразена като:
G = 6.673 × 10-11 N m2 килограма-2
Обикновено се използва в уравнението:
F = (G x m1 x m2) / r2 , където
F = сила на гравитацията
G = гравитационна константа
m1 = маса на първия обект (нека предположим, че е от масивния)
m2 = маса на втория обект (нека предположим, че е от по-малкия)
r = разделянето между двете маси
Както при всички константи във физиката, гравитационната константа е емпирична стойност. Тоест това е доказано чрез поредица от експерименти и последващи наблюдения.
Въпреки че гравитационната константа е въведена за първи път от Исак Нютон като част от популярната му публикация през 1687 г., Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, едва през 1798 г. константата е наблюдавана в действителен експеримент. Не се учудвайте Това е най-вече във физиката. Математическите прогнози обикновено предхождат експерименталните доказателства.
Както и да е, първият човек, който успешно го измерва, е английският физик Хенри Кавендиш, който измерва много малката сила между две оловни маси, използвайки много чувствителен торсионен баланс. Трябва да се отбележи, че след Кавендиш, въпреки че имаше по-точни измервания, подобренията на стойностите (т.е., възможността да се получат стойности по-близки до G на Нютон) не бяха наистина съществени.
Разглеждайки стойността на G, виждаме, че когато го умножим с останалите количества, това води до доста малка сила. Нека разширим тази стойност, за да ви дадем по-добра представа колко е малка в действителност: 0.00000000006673 N m2 килограма-2
Добре, нека сега да видим каква сила биха упражнявали два 1-килограмови предмета един върху друг, когато техните геометрични центрове са разположени на разстояние един метър. И така, колко печелим?
F = 0,00000000006673 N. Наистина няма голямо значение, ако увеличим и двете маси значително.
Например, да опитаме най-тежката записана маса на слон, 12 000 кг. Ако приемем, че имаме две от тях, разположени на разстояние 1 метър от техните центрове. Знам, че е трудно да си представим, че тъй като слоновете са доста крепки, но нека просто да продължим по този начин, защото искам да наблегна на значението на G.
И така, колко получихме? Дори и да го закръглим, все пак ще получим само 0,01 N. За сравнение, силата, упражнена от земята върху ябълката, е приблизително 1 N. Нищо чудно, че не усещаме сила на привличане, когато седим до някого ... освен ако разбира се не сте мъж и този човек е Меган Фокс (все пак би било безопасно да се предположи, че привличането ще е само по един начин).
Следователно силата на гравитацията е забележима само когато считаме поне една маса за много масивна, напр. планета
Позволете ми да завърша тази дискусия с още едно математическо упражнение. Ако приемем, че знаете както масата, така и теглото си, и знаете радиуса на земята. Включете ги в уравнението по-горе и решете за другата маса. Voila! Чудене на чудеса, току-що сте получили масата на Земята.
Можете да прочетете повече за гравитационната константа тук в Space Magazine. Искате ли да научите повече за ново проучване, което установява, че фундаменталната сила не се е променила с времето? Има и някои прозрения, които можете да намерите сред коментарите в тази статия: Наблюдавайте разчупване на „мрежата на тъмната материя“, наблюдавани в обхвата на 270 милиона светлинни години
Има повече неща за това в НАСА. Ето няколко източника там:
- Земно притегляне
- Уравнението на теглото
Ето два епизода на Astronomy Cast, които може да искате да проверите и:
- Гравитационни вълни
- Гравитационен лещинг
Източници:
- Уикипедия - Гравитационен констант
- НАСА - уравнението на теглото
- Клас по физика - Универсалният закон на гравитацията на Нютон
