Гравитационната константа показва силата, с която. Гравитационната константа е променлива

История на измерванията

Гравитационната константа се появява в съвременните записи на закона за универсалното привличане, но отсъстваше изрично от Нютон и в трудовете на други учени до началото на 19 век. Гравитационната константа в сегашния си вид е въведена за първи път в закона за универсалното привличане, очевидно едва след прехода към единна метрична система от мерки. Може би за първи път това е направено от френския физик Поасон в „Трактат по механика“ (1809 г.), поне нито една по-ранна работа, в която би се появила гравитационната константа, не е била идентифицирана от историците. През 1798 г. Хенри Кавендиш поставя експеримент за определяне на средната плътност на Земята с помощта на торсионен баланс, изобретен от Джон Мишел (Philosophical Transactions 1798). Кавендиш сравнява трептенията на махалото на тестово тяло под въздействието на гравитацията на топки с известна маса и под влиянието на земната гравитация. Числената стойност на гравитационната константа е изчислена по-късно на базата на средната плътност на Земята. Точност на измерената стойност гсе е увеличил от времето на Кавендиш, но резултатът му вече е доста близък до съвременния.

Вижте също

Бележки

Връзки

• Гравитационна константа- статия от Голямата съветска енциклопедия

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "гравитационната константа" в други речници:

ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА- (гравитационна константа) (γ, G) универсална физическа. константа, включена във формулата (вижте) ... Голяма политехническа енциклопедия

- (означава се с G) коефициент на пропорционалност в закона за гравитацията на Нютон (виж Закона за универсалната гравитация), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Голям енциклопедичен речник

- (обозначение G), коефициент на закона на Нютон за ГРАВИТАЦИЯТА. Равно на 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Научно-технически енциклопедичен речник

Фундаментална физика. константа G включена в закона за гравитацията на Нютон F=GmM/r2, където m и M са масите на привличащите тела (материални точки), r е разстоянието между тях, F е силата на привличане, G= 6.6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (за 1980 г.). Най-точната стойност на G. p. ... ... Физическа енциклопедия

гравитационна константа- — Теми нефтена и газова промишленост EN гравитационна константа… Наръчник за технически преводач

гравитационна константа- gravitacijos konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. гравитационна константа; гравитационна константа вок. Gravitationskonstante, f rus. гравитационна константа, f; универсална гравитационна константа, f pranc. constante de la gravitation, f … Fizikos terminų žodynas

- (означено с G), коефициентът на пропорционалност в закона за гравитацията на Нютон (вж. Закон за универсалната гравитация), G = (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА (означена G), фактор… … енциклопедичен речник

Гравитационна константа, универсална. физически константа G, включена в грипа, изразяваща Нютоновия закон на гравитацията: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Голям енциклопедичен политехнически речник

Коефициентът на пропорционалност G във формулата, изразяваща закона на Нютон за гравитацията F = G mM / r2, където F е силата на привличане, M и m са масите на привлечените тела, r е разстоянието между телата. Други обозначения на G. p.: γ или f (по-рядко k2). Числова ... ... Голяма съветска енциклопедия

- (означено с G), коефициент. пропорционалност в закона за гравитацията на Нютон (вж. Закон за универсалната гравитация), G = (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Естествени науки. енциклопедичен речник

Книги

• Вселена и физика без "тъмна енергия" (открития, идеи, хипотези). В 2 тома. Том 1, О. Г. Смирнов. Книгите са посветени на проблемите на физиката и астрономията, които съществуват в науката от десетилетия и стотици години от Г. Галилей, И. Нютон, А. Айнщайн до наши дни. Най-малките частици материя и планети, звезди и...

История на измерванията

Гравитационната константа се появява в съвременните записи на закона за универсалното привличане, но отсъстваше изрично от Нютон и в трудовете на други учени до началото на 19 век. Гравитационната константа в сегашния си вид е въведена за първи път в закона за универсалното привличане, очевидно едва след прехода към единна метрична система от мерки. Може би за първи път това е направено от френския физик Поасон в „Трактат по механика“ (1809 г.), поне нито една по-ранна работа, в която би се появила гравитационната константа, не е била идентифицирана от историците. През 1798 г. Хенри Кавендиш поставя експеримент за определяне на средната плътност на Земята с помощта на торсионен баланс, изобретен от Джон Мишел (Philosophical Transactions 1798). Кавендиш сравнява трептенията на махалото на тестово тяло под въздействието на гравитацията на топки с известна маса и под влиянието на земната гравитация. Числената стойност на гравитационната константа е изчислена по-късно на базата на средната плътност на Земята. Точност на измерената стойност гсе е увеличил от времето на Кавендиш, но резултатът му вече е доста близък до съвременния.

Вижте също

Бележки

Връзки

• Гравитационна константа- статия от Голямата съветска енциклопедия

Фондация Уикимедия. 2010 г.

• Дарвин (космически проект)
• Коефициент на умножение на бързи неутрони

Вижте какво е "гравитационната константа" в други речници:

ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА- (гравитационна константа) (γ, G) универсална физическа. константа, включена във формулата (вижте) ... Голяма политехническа енциклопедия

ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА- (означава се с G) коефициент на пропорционалност в закона за гравитацията на Нютон (виж Закона за универсалната гравитация), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Голям енциклопедичен речник

ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА- (обозначение G), коефициент на закона на Нютон за ГРАВИТАЦИЯТА. Равно на 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Научно-технически енциклопедичен речник

ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА- фундаментални физически константа G включена в закона за гравитацията на Нютон F=GmM/r2, където m и M са масите на привличащите тела (материални точки), r е разстоянието между тях, F е силата на привличане, G= 6.6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (за 1980 г.). Най-точната стойност на G. p. ... ... Физическа енциклопедия

гравитационна константа- — Теми нефтена и газова промишленост EN гравитационна константа… Наръчник за технически преводач

гравитационна константа- gravitacijos konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. гравитационна константа; гравитационна константа вок. Gravitationskonstante, f rus. гравитационна константа, f; универсална гравитационна константа, f pranc. constante de la gravitation, f … Fizikos terminų žodynas

гравитационна константа- (означено с G), коефициентът на пропорционалност в закона за гравитацията на Нютон (вж. Закон за универсалната гравитация), G = (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА (означена G), фактор… … енциклопедичен речник

ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА- гравитационна константа, универс. физически константа G, включена в грипа, изразяваща Нютоновия закон на гравитацията: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Голям енциклопедичен политехнически речник

Гравитационна константа- коефициент на пропорционалност G във формулата, изразяваща закона на Нютон за гравитацията F = G mM / r2, където F е силата на привличане, M и m са масите на привлечените тела, r е разстоянието между телата. Други обозначения на G. p.: γ или f (по-рядко k2). Числова ... ... Голяма съветска енциклопедия

ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА- (означено с G), коефициент. пропорционалност в закона за гравитацията на Нютон (вж. Закон за универсалната гравитация), G = (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Естествени науки. енциклопедичен речник

Книги

• Вселена и физика без "тъмна енергия" (открития, идеи, хипотези). В 2 тома. Том 1, О. Г. Смирнов. Книгите са посветени на проблемите на физиката и астрономията, които съществуват в науката от десетилетия и стотици години от Г. Галилей, И. Нютон, А. Айнщайн до наши дни. Най-малките частици материя и планети, звезди и...

ГРАВИТАЦИОННА КОНСТАНТА- коефициент на пропорционалност гвъв формата, описваща закон на гравитацията.

Числовата стойност и размерът на G. p. зависят от избора на системата от единици за измерване на маса, дължина и време. G. p. G, който има измерението L 3 M -1 T -2, където дължината Л, тегло Ми времето тизразено в SI единици, е обичайно да се нарича Cavendish G. p. Определя се в лабораторен експеримент. Всички експерименти могат условно да бъдат разделени на две групи.

В първата група експерименти силата на гравитацията. взаимодействието се сравнява с еластичната сила на нишката на хоризонтален торсионен баланс. Те са лека кобилка, в краищата на която са фиксирани равни пробни маси. Върху тънка еластична нишка кобилицата е окачена на гравитация. поле за референтна маса. Стойност на гравитацията. Взаимодействието между тестовата и референтната маса (и следователно величината на G. p.) се определя или от ъгъла на усукване на нишката (статичен метод), или от промяната в честотата на торсионния баланс, когато референтните маси се преместват (динамичен метод). За първи път Г. на предмета с помощта на торсионни скали, определени през 1798 г. Г. Кавендиш (H. Cavendish).

Във втората група експерименти, силата на гравитацията. взаимодействието се сравнява с , за което се използва балансова скала. По този начин G. p. е идентифициран за първи път от Ph. Jolly през 1878 г.

Стойността на Cavendish G. p., включена в Intern. астра. съюз в астралната система. постоянен (SAP) 1976 г., който се използва и до днес, получен през 1942 г. от П. Хейл и П. Хрзановски в Националното бюро по мерки и стандарти на САЩ. В СССР Г. п. е дефиниран за първи път в Държавния астр. в-тези тях. P. K. Sternberg (GAISh) в Московския държавен университет.

Във всички модерни Използвани са определения на Cavendish G. на т. (табл.) торсионни скали. В допълнение към споменатите по-горе бяха използвани и други режими на работа на торсионните везни. Ако стандартните маси се въртят около оста на торсионната нишка с честота, равна на честотата на естествените вибрации на везната, тогава величината на Gp може да се прецени от резонансната промяна в амплитудата на усукващите вибрации (резонансен метод ). Динамична модификация. методът е ротационен метод, при който платформата, заедно с монтираните върху нея торсионни везни и референтни маси, се върти с стълб. ang. скорост.

Посочено в табл. RMS грешки показват вътрешни конвергенция на всеки резултат. Известно несъответствие между стойностите на G. p., получени в различни експерименти, се дължи на факта, че определянето на G. p. изисква абсолютни измервания и следователно са възможни систематични. грешки в резултати. Очевидно надеждна стойност на G. p. може да се получи само когато се вземе предвид дек. определения.

Както в теорията на гравитацията на Нютон, така и в общата теория на относителността (ОТО) на Айнщайн G. p. се разглежда като универсална константа на природата, която не се променя в пространството и времето и е независима от физическото. и хим. свойства на средата и гравитиращите маси. Има версии на теорията на гравитацията, които предсказват променливостта на Gp (например теорията на Дирак, скаларно-тензорните теории на гравитацията). Някои модели удължени супергравитация(квантово обобщение на общата теория на относителността) също предсказва зависимостта на G. p. от разстоянието между взаимодействащите маси. Въпреки това, наличните в момента данни от наблюдения, както и специално разработените лабораторни експерименти, все още не ни позволяват да открием промени в G. p.

букв.:Сагитов М. У., Константата на гравитацията и, М., 1969; Сагитов М. У. и др., Нова дефиниция на гравитационната константа на Кавендиш, DAN SSSR, 1979, том 245, с. 567; Милюков В.К., Променя ли се гравитационна константа?, "Природа", 1986, No 6, с. 96

Гравитационната константа на Нютон е измерена чрез атомна интерферометрия. Новата техника е лишена от недостатъците на чисто механичните експерименти и скоро може да направи възможно изследването на ефектите на общата теория на относителността в лабораторията.

Основни физически константи като скоростта на светлината ° С, гравитационна константа г, фината структурна константа α, електронната маса и други играят изключително важна роля в съвременната физика. Значителна част от експерименталната физика е посветена на измерването на техните стойности възможно най-точно и проверката дали те не се променят във времето и пространството. Дори и най-малкото подозрение за несъответствието на тези константи може да породи цял поток от нови теоретични изследвания и преразглеждане на общоприетите положения на теоретичната физика. (Вижте популярната статия на J. Barrow и J. Web, Non-Constant Constants // In the World of Science, септември 2005 г., както и селекция от научни статии за възможната променливост на константите на взаимодействие.)

Повечето от основните константи са известни днес с изключително висока точност. По този начин масата на електрона се измерва с точност 10 -7 (тоест сто хилядна от процента), а константата на фината структура α, която характеризира силата на електромагнитното взаимодействие, се измерва с точност от 7 × 10 -10 (виж забележка Константата на фината структура е прецизирана). В светлината на това може да изглежда изненадващо, че стойността на гравитационната константа, която е включена в закона за универсалното привличане, е известна с точност, по-лоша от 10 -4, тоест една стотна от процента.

Това състояние на нещата отразява обективните трудности на гравитационните експерименти. Ако се опитате да определите гот движението на планетите и спътниците е необходимо да се знаят масите на планетите с висока точност, а те просто са слабо познати. Ако поставим механичен експеримент в лабораторията, например, измерим силата на привличане на две тела с точно известна маса, тогава такова измерване ще има големи грешки поради изключителната слабост на гравитационното взаимодействие.

След изучаване на курса по физика в съзнанието на студентите са всевъзможни константи и техните стойности. Темата за гравитацията и механиката не е изключение. Най-често те не могат да отговорят на въпроса каква стойност има гравитационната константа. Но те винаги ще отговорят недвусмислено, че присъства в закона за всемирното притегляне.

От историята на гравитационната константа

Интересното е, че няма такова количество в работата на Нютон. Появи се във физиката много по-късно. По-конкретно, едва в началото на ХІХ век. Но това не означава, че тя не е съществувала. Просто учените не го дефинираха и не знаеха точното му значение. Между другото, относно значението. Гравитационната константа постоянно се усъвършенства, тъй като е десетична дроб с голям брой цифри след десетичната запетая, която се предхожда от нула.

Именно фактът, че тази стойност придобива толкова малка стойност, обяснява защо действието на гравитационните сили е незабележимо върху малките тела. Само заради този множител силата на привличане се оказва незначителна.

За първи път физикът Г. Кавендиш установява чрез опит стойността, която приема гравитационната константа. И това се случи през 1788 г.

В неговите експерименти е използван тънък прът. Беше окачен на тънка медна тел и беше дълъг около 2 метра. Към краищата на този прът бяха прикрепени две еднакви оловни топки с диаметър 5 см. До тях бяха поставени големи оловни топки. Диаметърът им вече беше 20 см.

Когато големи и малки топки се приближиха, пръчката се обърна. Това говореше за тяхното привличане. От известните маси и разстояния, както и измерената сила на усукване, беше възможно да се установи доста точно на какво е равна гравитационната константа.

И всичко започна със свободното падане на телата

Ако тела с различна маса се поставят в празнота, те ще паднат едновременно. В зависимост от падането им от една и съща височина и нейното начало по едно и също време. Беше възможно да се изчисли ускорението, с което всички тела падат на Земята. Оказа се приблизително равно на 9,8 m / s 2.

Учените са открили, че силата, с която всичко се привлича към Земята, винаги присъства. Освен това, това не зависи от височината, до която се движи тялото. Един метър, километър или стотици километри. Колкото и далеч да е тялото, то ще бъде привлечено от Земята. Друг е въпросът как неговата стойност ще зависи от разстоянието?

Именно на този въпрос английският физик И. Нютон намери отговора.

Намаляване на силата на привличане на телата с тяхното разстояние

Като начало той изложи предположението, че силата на гравитацията намалява. И стойността му е обратно пропорционална на разстоянието на квадрат. Освен това това разстояние трябва да се брои от центъра на планетата. И направи някои теоретични изчисления.

Тогава този учен използва данните на астрономите за движението на естествения спътник на Земята - Луната. Нютон изчисли с какво ускорение се върти около планетата и получи същите резултати. Това свидетелства за достоверността на неговите разсъждения и дава възможност да се формулира закона за всемирното притегляне. Гравитационната константа все още не беше в неговата формула. На този етап беше важно да се идентифицира зависимостта. Което и беше направено. Силата на гравитацията намалява обратно пропорционално на квадратното разстояние от центъра на планетата.

Към закона за всемирното привличане

Нютон продължи да мисли. Тъй като Земята привлича Луната, тогава тя самата трябва да бъде привлечена от Слънцето. Освен това силата на такова привличане също трябва да се подчинява на описания от него закон. И тогава Нютон го разпространи до всички тела на Вселената. Следователно името на закона включва думата "универсален".

Силите на всеобщата гравитация на телата се определят като пропорционални на произведението на масите и обратни на квадрата на разстоянието. По-късно, когато се определи коефициентът, формулата на закона придоби следната форма:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Той съдържа следните обозначения:

Формулата за гравитационната константа следва от този закон:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Стойността на гравитационната константа

Сега е време за конкретни числа. Тъй като учените непрекъснато усъвършенстват тази стойност, различни числа бяха официално приети през различни години. Например, според данни за 2008 г., гравитационната константа е 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Изминаха три години - и константата беше преизчислена. Сега гравитационната константа е равна на 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Но за учениците при решаване на задачи е допустимо да се закръгли до такава стойност: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Какво е физическото значение на това число?

Ако заменим конкретни числа във формулата, която е дадена за закона за универсалното привличане, тогава ще се получи интересен резултат. В конкретен случай, когато масите на телата са равни на 1 килограм и те са разположени на разстояние 1 метър, силата на гравитацията се оказва равна на самото число, което е известно за гравитационната константа.

Тоест смисълът на гравитационната константа е, че тя показва с каква сила ще бъдат привлечени такива тела на разстояние от един метър. Числото показва колко малка е тази сила. В крайна сметка това е десет милиарда по-малко от един. Тя дори не може да се види. Дори ако телата бъдат увеличени сто пъти, резултатът няма да се промени значително. Все пак ще остане много по-малко от единство. Следователно става ясно защо силата на привличане се забелязва само в тези ситуации, ако поне едно тяло има огромна маса. Например планета или звезда.

Как е свързана гравитационната константа с ускорението на свободно падане?

Ако сравним две формули, едната от които е за гравитацията, а другата за закона за гравитацията на Земята, можем да видим прост модел. Гравитационната константа, масата на Земята и квадратът на разстоянието от центъра на планетата съставляват коефициент, който е равен на ускорението на свободното падане. Ако запишем това във формула, ще получим следното:

• g = (G x M): r 2 .

Освен това той използва следната нотация:

Между другото, гравитационната константа може да се намери и от тази формула:

• G \u003d (g x r 2): M.

Ако искате да знаете ускорението на свободното падане на определена височина над повърхността на планетата, тогава следната формула ще ви бъде полезна:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, където n е височината над земната повърхност.

Задачи, които изискват познаване на гравитационната константа

Задача първа

състояние.Какво е ускорението на свободното падане на една от планетите на Слънчевата система, например на Марс? Известно е, че масата му е 6,23 10 23 kg, а радиусът на планетата е 3,38 10 6 m.

Решение. Трябва да използвате формулата, която е написана за Земята. Просто заменете в него стойностите, дадени в задачата. Оказва се, че ускорението на свободното падане ще бъде равно на произведението от 6,67 x 10 -11 и 6,23 x 10 23, което след това трябва да се раздели на квадрата 3,38 10 6 . В числителя стойността е 41,55 x 10 12. И знаменателят ще бъде 11,42 x 10 12. Експонентите ще намалеят, така че за отговора е достатъчно да се намери частното на две числа.

Отговор: 3,64 m/s 2 .

Задача втора

състояние.Какво трябва да се направи с телата, за да се намали силата на привличане 100 пъти?

Решение. Тъй като масата на телата не може да бъде променена, силата ще намалее поради тяхното отстраняване едно от друго. Сто се получава при квадратурата на 10. Това означава, че разстоянието между тях трябва да стане 10 пъти по-голямо.

Отговор: преместете ги на разстояние, по-голямо от оригинала 10 пъти.