Gravitaciona konstanta pokazuje silu kojom. Gravitaciona konstanta je varijabla

Istorija merenja

Gravitaciona konstanta se pojavljuje u modernim zapisima zakona univerzalne gravitacije, ali je eksplicitno odsutna od Njutna i u radovima drugih naučnika do početka 19. veka. Gravitaciona konstanta u svom sadašnjem obliku prvi put je uvedena u zakon univerzalne gravitacije, očigledno, tek nakon prelaska na jedinstveni metrički sistem mjera. Možda je to prvi put uradio francuski fizičar Poisson u Traktatu o mehanici (1809), barem nijedan raniji rad u kojem bi se gravitaciona konstanta pojavila istoričari nisu identifikovali. Godine 1798. Henry Cavendish je postavio eksperiment za određivanje prosječne gustine Zemlje koristeći torzionu vagu koju je izumio John Michell (Philosophical Transactions 1798). Cavendish je uporedio oscilacije klatna ispitnog tijela pod utjecajem gravitacije kugli poznate mase i pod utjecajem Zemljine gravitacije. Brojčana vrijednost gravitacijske konstante izračunata je kasnije na osnovu prosječne gustine Zemlje. Tačnost izmjerene vrijednosti G povećao se od vremena Cavendisha, ali je njegov rezultat već bio prilično blizak onom modernom.

vidi takođe

Bilješke

Linkovi

• Gravitaciona konstanta- članak iz Velike sovjetske enciklopedije

Wikimedia Foundation. 2010 .

Pogledajte šta je "gravitaciona konstanta" u drugim rečnicima:

GRAVITACIONA KONSTANTA- (konstanta gravitacije) (γ, G) univerzalna fizička. konstanta uključena u formulu (vidi) ... Velika politehnička enciklopedija

- (označeno sa G) koeficijent proporcionalnosti u Newtonovom zakonu gravitacije (vidi Univerzalni gravitacijski zakon), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Veliki enciklopedijski rječnik

- (oznaka G), koeficijent Newtonovog zakona gravitacije. Jednako 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

Fundamentalna fizika. konstanta G uključena u Newtonov zakon gravitacije F=GmM/r2, gdje su m i M mase privlačećih tijela (materijalne tačke), r je udaljenost između njih, F je sila privlačenja, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (za 1980.). Najtačnija vrijednost G. p. ... ... Physical Encyclopedia

gravitaciona konstanta- — Teme Industrija nafte i gasa EN gravitaciona konstanta… Priručnik tehničkog prevodioca

gravitaciona konstanta- gravitacijos konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. konstanta gravitacije; konstanta gravitacije vok. Gravitationskonstante, f rus. gravitaciona konstanta, f; univerzalna gravitaciona konstanta, f pranc. konstanta gravitacije, f … Fizikos terminų žodynas

- (označeno sa G), koeficijent proporcionalnosti u Newtonovom zakonu gravitacije (vidi. Univerzalni gravitacijski zakon), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * GRAVITACIJSKA KONSTANTA GRAVITACIONA KONSTANTA (označena G), faktor… … enciklopedijski rječnik

Gravitaciona konstanta, univerzalna. fizički konstanta G, uključena u gripu, izražavajući Njutnov zakon gravitacije: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

Koeficijent proporcionalnosti G u formuli koja izražava Njutnov zakon gravitacije F = G mM / r2, gde je F sila privlačenja, M i m su mase privučenih tela, r je rastojanje između tela. Ostale oznake G. p.: γ ili f (rjeđe k2). Numerički ... ... Velika sovjetska enciklopedija

- (označeno sa G), koeficijent. proporcionalnost u Newtonovom zakonu gravitacije (vidi. Univerzalni gravitacijski zakon), G = (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

Knjige

• Univerzum i fizika bez "tamne energije" (otkrića, ideje, hipoteze). U 2 toma. Tom 1, O. G. Smirnov. Knjige su posvećene problemima fizike i astronomije koji u nauci postoje decenijama i stotinama godina od G. Galilea, I. Newtona, A. Einsteina do danas. Najmanje čestice materije i planeta, zvijezda i...

Istorija merenja

Gravitaciona konstanta se pojavljuje u modernim zapisima zakona univerzalne gravitacije, ali je eksplicitno odsutna od Njutna i u radovima drugih naučnika do početka 19. veka. Gravitaciona konstanta u svom sadašnjem obliku prvi put je uvedena u zakon univerzalne gravitacije, očigledno, tek nakon prelaska na jedinstveni metrički sistem mjera. Možda je to prvi put uradio francuski fizičar Poisson u Traktatu o mehanici (1809), barem nijedan raniji rad u kojem bi se gravitaciona konstanta pojavila istoričari nisu identifikovali. Godine 1798. Henry Cavendish je postavio eksperiment za određivanje prosječne gustine Zemlje koristeći torzionu vagu koju je izumio John Michell (Philosophical Transactions 1798). Cavendish je uporedio oscilacije klatna ispitnog tijela pod utjecajem gravitacije kugli poznate mase i pod utjecajem Zemljine gravitacije. Brojčana vrijednost gravitacijske konstante izračunata je kasnije na osnovu prosječne gustine Zemlje. Tačnost izmjerene vrijednosti G povećao se od vremena Cavendisha, ali je njegov rezultat već bio prilično blizak onom modernom.

vidi takođe

Bilješke

Linkovi

• Gravitaciona konstanta- članak iz Velike sovjetske enciklopedije

Wikimedia Foundation. 2010 .

• Darwin (svemirski projekat)
• Faktor umnožavanja brzih neutrona

Pogledajte šta je "gravitaciona konstanta" u drugim rečnicima:

GRAVITACIONA KONSTANTA- (konstanta gravitacije) (γ, G) univerzalna fizička. konstanta uključena u formulu (vidi) ... Velika politehnička enciklopedija

GRAVITACIONA KONSTANTA- (označeno sa G) koeficijent proporcionalnosti u Newtonovom zakonu gravitacije (vidi Univerzalni gravitacijski zakon), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Veliki enciklopedijski rječnik

GRAVITACIONA KONSTANTA- (oznaka G), koeficijent Newtonovog zakona gravitacije. Jednako 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

GRAVITACIONA KONSTANTA- fundamentalna fizička konstanta G uključena u Newtonov zakon gravitacije F=GmM/r2, gdje su m i M mase privlačećih tijela (materijalne tačke), r je udaljenost između njih, F je sila privlačenja, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (za 1980.). Najtačnija vrijednost G. p. ... ... Physical Encyclopedia

gravitaciona konstanta- — Teme Industrija nafte i gasa EN gravitaciona konstanta… Priručnik tehničkog prevodioca

gravitaciona konstanta- gravitacijos konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. konstanta gravitacije; konstanta gravitacije vok. Gravitationskonstante, f rus. gravitaciona konstanta, f; univerzalna gravitaciona konstanta, f pranc. konstanta gravitacije, f … Fizikos terminų žodynas

gravitaciona konstanta- (označeno sa G), koeficijent proporcionalnosti u Newtonovom zakonu gravitacije (vidi. Univerzalni gravitacijski zakon), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * GRAVITACIJSKA KONSTANTA GRAVITACIONA KONSTANTA (označena G), faktor… … enciklopedijski rječnik

GRAVITACIONA KONSTANTA- gravitaciona konstanta, univers. fizički konstanta G, uključena u gripu, izražavajući Njutnov zakon gravitacije: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

Gravitaciona konstanta- koeficijent proporcionalnosti G u formuli koja izražava Njutnov zakon gravitacije F = G mM / r2, gde je F sila privlačenja, M i m su mase privučenih tela, r je rastojanje između tela. Ostale oznake G. p.: γ ili f (rjeđe k2). Numerički ... ... Velika sovjetska enciklopedija

GRAVITACIONA KONSTANTA- (označeno sa G), koeficijent. proporcionalnost u Newtonovom zakonu gravitacije (vidi. Univerzalni gravitacijski zakon), G = (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

Knjige

• Univerzum i fizika bez "tamne energije" (otkrića, ideje, hipoteze). U 2 toma. Tom 1, O. G. Smirnov. Knjige su posvećene problemima fizike i astronomije koji u nauci postoje decenijama i stotinama godina od G. Galilea, I. Newtona, A. Einsteina do danas. Najmanje čestice materije i planeta, zvijezda i...

GRAVITACIONA KONSTANTA- koeficijent proporcionalnosti G u formi koja opisuje zakon gravitacije.

Brojčana vrijednost i dimenzija G. p. zavise od izbora sistema jedinica za mjerenje mase, dužine i vremena. G. p. G, koji ima dimenziju L 3 M -1 T -2, gdje je dužina L, težina M i vrijeme T izraženo u SI jedinicama, uobičajeno je zvati Cavendish G. p. Određuje se u laboratorijskom eksperimentu. Svi eksperimenti se uslovno mogu podijeliti u dvije grupe.

U prvoj grupi eksperimenata, sila gravitacije. interakcija se uspoređuje s elastičnom silom niti horizontalne torzijske ravnoteže. Oni su lagana klackalica, na čijim su krajevima pričvršćene jednake probne mase. Na tankoj elastičnoj niti, klackalica je okačena u gravitaciji. referentno polje mase. Vrijednost gravitacije. Interakcija između ispitne i referentne mase (i, prema tome, veličina G. p.) određena je ili kutom uvrtanja niti (statička metoda) ili promjenom frekvencije torzijske ravnoteže kada se referentne mase se pomiču (dinamička metoda). Po prvi put G. predmeta pomoću torzijskih skala definiranih 1798. G. Cavendish (H. Cavendish).

U drugoj grupi eksperimenata, sila gravitacije. interakcija se upoređuje sa , za što se koristi vaga za ravnotežu. Na ovaj način, G. p. je prvi identifikovao Ph. Jolly 1878. godine.

Vrijednost Cavendish G. p., uključena u Intern. aster. sjedinjenje u astralnom sistemu. permanent (SAP) 1976, koji se i danas koristi, 1942. dobili su P. Heyl i P. Chrzanowski u Američkom nacionalnom birou za mjere i standarde. U SSSR-u, G. p. je prvi put definiran u Državnom Astr. u tim njima. P. K. Sternberg (GAISh) na Moskovskom državnom univerzitetu.

U svemu moderno Korištene su definicije Cavendisha G. torzijske skale predmeta (tab.). Osim gore navedenih, korišteni su i drugi načini rada torzijskih vaga. Ako se standardne mase rotiraju oko ose torzijske niti sa frekvencijom jednakom frekvenciji prirodnih vibracija ravnoteže, tada se o veličini Gp može suditi iz rezonantne promjene amplitude torzionih vibracija (rezonantna metoda ). Dinamička modifikacija. metoda je rotacijski metod, u kojem se platforma, zajedno s torzionim utezima i referentnim masama koji su na njoj instalirani, rotira pomoću stupa. ang. brzina.

Dato u tabeli. RMS greške ukazuju na unutrašnje konvergenciju svakog rezultata. Određeno odstupanje između vrijednosti G. p., dobivenih u različitim eksperimentima, nastaje zbog činjenice da definicija G. p. zahtijeva apsolutna mjerenja i stoga su moguća sistematska. greške u rezultate. Očigledno, pouzdana vrijednost G. p. može se dobiti samo ako se uzme u obzir dec. definicije.

I u Newtonovoj teoriji gravitacije i u općoj Einsteinovoj teoriji relativnosti (GR) G. p. se smatra univerzalnom konstantom prirode, koja se ne mijenja u prostoru i vremenu i neovisna je o fizičkom. and chem. svojstva medija i gravitirajućih masa. Postoje varijante teorije gravitacije koje predviđaju varijabilnost Gp (na primjer, Diracova teorija, skalarno-tenzorske teorije gravitacije). Neki modeli proširenih supergravitacija(kvantna generalizacija opšte teorije relativnosti) takođe predviđaju zavisnost G. p. o udaljenosti između masa koje deluju. Međutim, trenutno dostupni opservacijski podaci, kao i posebno dizajnirani laboratorijski eksperimenti, još nam ne dozvoljavaju da otkrijemo promjene u G. p.

Lit.: Sagitov M. U., Konstanta gravitacije i, M., 1969; Sagitov M. U. et al., Nova definicija Cavendishove gravitacione konstante, DAN SSSR, 1979, tom 245, str. 567; Milyukov V.K., Da li se to menja gravitaciona konstanta?, "Priroda", 1986, br. 6, str. 96.

Newtonova gravitaciona konstanta je izmjerena atomskom interferometrijom. Nova tehnika je oslobođena nedostataka čisto mehaničkih eksperimenata i uskoro bi mogla omogućiti proučavanje efekata opšte relativnosti u laboratoriji.

Fundamentalne fizičke konstante kao što je brzina svjetlosti c, gravitaciona konstanta G, konstanta fine strukture α, masa elektrona i drugi igraju izuzetno važnu ulogu u modernoj fizici. Značajan dio eksperimentalne fizike posvećen je što preciznijem mjerenju njihovih vrijednosti i provjeri da li se ne mijenjaju u vremenu i prostoru. Čak i najmanja sumnja u nepostojanost ovih konstanti može dovesti do čitavog niza novih teorijskih istraživanja i revizije opšteprihvaćenih odredbi teorijske fizike. (Pogledajte popularni članak J. Barrowa i J. Weba, Nekonstantne konstante // In the World of Science, septembar 2005, kao i izbor naučnih članaka o mogućoj varijabilnosti interakcijskih konstanti.)

Većina osnovnih konstanti danas je poznata sa izuzetno visokom preciznošću. Dakle, masa elektrona se meri sa tačnošću od 10 -7 (to jest, stohiljaditi deo procenta), a konstanta fine strukture α, koja karakteriše jačinu elektromagnetne interakcije, meri se sa tačnošću od 7 × 10 -10 (vidi napomenu Konstanta fine strukture je pročišćena). U svjetlu ovoga može izgledati iznenađujuće da je vrijednost gravitacijske konstante, koja je uključena u zakon univerzalne gravitacije, poznata sa tačnošću lošijom od 10 -4, odnosno stoti dio procenta.

Ovakvo stanje stvari odražava objektivne poteškoće gravitacionih eksperimenata. Ako pokušate da odredite G iz kretanja planeta i satelita, potrebno je sa velikom preciznošću poznavati mase planeta, a one su samo slabo poznate. Ako u laboratoriju stavimo mehanički eksperiment, na primjer, izmjerimo silu privlačenja dva tijela s tačno poznatom masom, onda će takvo mjerenje imati velike greške zbog ekstremne slabosti gravitacijske interakcije.

Nakon izučavanja kursa fizike u glavama studenata su svakakve konstante i njihove vrijednosti. Tema gravitacije i mehanike nije izuzetak. Najčešće ne mogu odgovoriti na pitanje koliku vrijednost ima gravitaciona konstanta. Ali oni će uvijek nedvosmisleno odgovoriti da je prisutan u zakonu univerzalne gravitacije.

Iz istorije gravitacione konstante

Zanimljivo je da u Newtonovom radu ne postoji takva količina. U fizici se pojavio mnogo kasnije. Tačnije, tek početkom devetnaestog veka. Ali to ne znači da ona nije postojala. Samo što ga naučnici nisu definisali i nisu znali njegovo tačno značenje. Usput, o značenju. Gravitaciona konstanta se stalno pročišćava, budući da je to decimalni razlomak sa velikim brojem cifara iza decimalne tačke, kojoj prethodi nula.

Upravo činjenica da ova vrijednost poprima tako malu vrijednost objašnjava zašto je djelovanje gravitacijskih sila neprimjetno na malim tijelima. Samo zbog ovog množitelja, sila privlačenja se ispostavlja zanemarljivom.

Po prvi put, fizičar G. Cavendish je iskustvom ustanovio vrijednost koju gravitacijska konstanta zauzima. I to se dogodilo 1788.

U njegovim eksperimentima korištena je tanka šipka. Bila je okačena na tanku bakarnu žicu i bila je duga oko 2 metra. Na krajeve ovog štapa bile su pričvršćene dvije identične olovne kugle prečnika 5 cm, a pored njih su bile postavljene velike olovne kugle. Njihov prečnik je već bio 20 cm.

Kada su se velike i male kugle približile, štap se okrenuo. To je govorilo o njihovoj privlačnosti. Iz poznatih masa i udaljenosti, kao i izmjerene sile uvijanja, moglo se sasvim precizno saznati čemu je jednaka gravitaciona konstanta.

A sve je počelo slobodnim padom tijela

Ako se tijela različite mase stave u prazninu, ona će pasti istovremeno. Podložno njihovom padu sa iste visine i njegovom početku u isto vrijeme. Bilo je moguće izračunati ubrzanje kojim sva tijela padaju na Zemlju. Ispostavilo se da je otprilike jednako 9,8 m / s 2.

Naučnici su otkrili da je sila kojom se sve privlači na Zemlju uvijek prisutna. Štaviše, to ne zavisi od visine do koje se tijelo kreće. Jedan metar, kilometar ili stotine kilometara. Bez obzira na to koliko daleko je tijelo, privlačiće ga Zemlja. Drugo pitanje je kako će njegova vrijednost ovisiti o udaljenosti?

Na ovo pitanje je engleski fizičar I. Newton pronašao odgovor.

Smanjenje sile privlačenja tijela njihovom udaljenosti

Za početak je iznio pretpostavku da se sila gravitacije smanjuje. A njegova vrijednost je obrnuto povezana s kvadratom udaljenosti. Štaviše, ova udaljenost se mora računati od centra planete. I napravio neke teorijske proračune.

Zatim je ovaj naučnik koristio podatke astronoma o kretanju prirodnog satelita Zemlje - Mjeseca. Njutn je izračunao kojim se ubrzanjem okreće oko planete i dobio iste rezultate. To je svjedočilo o istinitosti njegovog razmišljanja i omogućilo formuliranje zakona univerzalne gravitacije. Gravitaciona konstanta još nije bila u njegovoj formuli. U ovoj fazi, bilo je važno identifikovati zavisnost. Što je i urađeno. Sila gravitacije opada obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti od centra planete.

Za zakon univerzalne gravitacije

Njutn je nastavio da razmišlja. Pošto Zemlja privlači Mjesec, onda i ona sama mora biti privučena Suncem. Štaviše, sila takve privlačnosti takođe mora biti u skladu sa zakonom koji je on opisao. A onda ga je Newton proširio na sva tijela svemira. Dakle, naziv zakona uključuje riječ "univerzalni".

Sile univerzalne gravitacije tijela definirane su kao proporcionalne proizvodu masa i inverzne kvadratu udaljenosti. Kasnije, kada je koeficijent određen, formula zakona je dobila sledeći oblik:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Sadrži sljedeće oznake:

Formula za gravitacionu konstantu slijedi iz ovog zakona:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Vrijednost gravitacione konstante

Sada je vrijeme za konkretne brojke. Budući da naučnici neprestano usavršavaju ovu vrijednost, u različitim su godinama službeno usvojeni različiti brojevi. Na primjer, prema podacima za 2008. godinu, gravitacijska konstanta je 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Prošle su tri godine - i konstanta je preračunata. Sada je gravitaciona konstanta jednaka 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Ali za školsku djecu, u rješavanju problema, dopušteno je zaokružiti na takvu vrijednost: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Koje je fizičko značenje ovog broja?

Ako zamenimo određene brojeve u formulu koja je data za zakon univerzalne gravitacije, onda će se dobiti zanimljiv rezultat. U posebnom slučaju, kada su mase tijela jednake 1 kilogramu, a nalaze se na udaljenosti od 1 metar, sila gravitacije se ispostavlja jednakom samom broju koji je poznat za gravitacijsku konstantu.

Odnosno, značenje gravitacione konstante je da pokazuje kojom će silom takva tijela biti privučena na udaljenosti od jednog metra. Broj pokazuje koliko je ova sila mala. Na kraju krajeva, to je deset milijardi manje od jedne. Ona se ni ne vidi. Čak i ako se tijela uvećaju sto puta, rezultat se neće značajno promijeniti. I dalje će ostati mnogo manje od jedinstva. Stoga postaje jasno zašto je sila privlačenja uočljiva samo u onim situacijama ako barem jedno tijelo ima ogromnu masu. Na primjer, planeta ili zvijezda.

Kako je gravitaciona konstanta povezana sa ubrzanjem slobodnog pada?

Ako uporedimo dvije formule, od kojih će jedna biti za gravitaciju, a druga za zakon gravitacije Zemlje, možemo vidjeti jednostavan obrazac. Gravitaciona konstanta, masa Zemlje i kvadrat udaljenosti od centra planete čine faktor koji je jednak ubrzanju slobodnog pada. Ako ovo zapišemo u formuli, dobićemo sljedeće:

• g = (G x M) : r 2 .

Štaviše, koristi sljedeću notaciju:

Inače, gravitaciona konstanta se takođe može naći iz ove formule:

• G \u003d (g x r 2): M.

Ako želite znati ubrzanje slobodnog pada na određenoj visini iznad površine planete, sljedeća formula će vam dobro doći:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, gdje je n visina iznad Zemljine površine.

Problemi koji zahtevaju poznavanje gravitacione konstante

Zadatak jedan

Stanje. Koliko je ubrzanje slobodnog pada na jednoj od planeta Sunčevog sistema, na primjer, na Marsu? Poznato je da je njegova masa 6,23 10 23 kg, a poluprečnik planete 3,38 10 6 m.

Rješenje. Morate koristiti formulu koja je napisana za Zemlju. Samo zamijenite u njemu vrijednosti navedene u zadatku. Ispostavilo se da će ubrzanje gravitacije biti jednako proizvodu 6,67 x 10 -11 i 6,23 x 10 23, koje je tada potrebno podijeliti s kvadratom 3,38 10 6 . U brojiocu je vrijednost 41,55 x 10 12. I imenilac će biti 11,42 x 10 12. Eksponenti će se smanjiti, pa je za odgovor dovoljno saznati količnik dva broja.

Odgovori: 3,64 m/s 2 .

Zadatak dva

Stanje.Šta treba učiniti s tijelima da se njihova sila privlačenja smanji za 100 puta?

Rješenje. Budući da se masa tijela ne može promijeniti, sila će se smanjiti zbog njihovog udaljavanja jedno od drugog. Sto se dobije kvadriranjem 10. To znači da bi razmak između njih trebao postati 10 puta veći.

Odgovori: pomaknite ih na udaljenost veću od originalne 10 puta.