A gravitációs állandó azt mutatja, hogy milyen erővel. A gravitációs állandó egy változó

Mérési előzmények

A gravitációs állandó megjelenik az egyetemes gravitáció törvényének modern feljegyzésében, de Newtontól és más tudósok munkáitól a 19. század elejéig kifejezetten hiányzott. A gravitációs állandó jelenlegi formájában először került be az egyetemes gravitáció törvényébe, nyilvánvalóan csak az egységes metrikus mértékrendszerre való áttérés után. Talán először tette ezt Poisson francia fizikus a Mechanikai traktátusban (1809), legalábbis a történészek nem azonosítottak korábban olyan műveket, amelyekben a gravitációs állandó megjelenne. 1798-ban Henry Cavendish kísérletet állított fel a Föld átlagos sűrűségének meghatározására a John Michell által feltalált torziós mérleg segítségével (Philosophical Transactions 1798). Cavendish egy teszttest ingarezgéseit hasonlította össze ismert tömegű golyók gravitációja és a Föld gravitációja hatására. A gravitációs állandó számértékét később a Föld átlagos sűrűsége alapján számították ki. Mért érték pontossága G A Cavendish ideje óta nőtt, de eredménye már meglehetősen közel volt a modernhez.

Lásd még

Megjegyzések

Linkek

• Gravitációs állandó- cikk a Great Soviet Encyclopedia-ból

Wikimédia Alapítvány. 2010 .

Nézze meg, mi a "gravitációs állandó" más szótárakban:

GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ- (gravitációs állandó) (γ, G) univerzális fizikai. állandó szerepel a képletben (lásd) ... Nagy Politechnikai Enciklopédia

- (G-vel jelölve) arányossági együttható a Newton-féle gravitációs törvényben (lásd az egyetemes gravitációs törvényt), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Nagy enciklopédikus szótár

- (G jelölés), Newton GRAVITÁCIÓ-törvényének együtthatója. 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár

Alapvető fizika. Newton gravitációs törvényében szereplő G állandó F=GmM/r2, ahol m és M a vonzó testek (anyagi pontok) tömege, r a köztük lévő távolság, F a vonzási erő, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (1980-ra). A G. p. legpontosabb értéke ... ... Fizikai Enciklopédia

gravitációs állandó- — Témák olaj- és gázipar HU gravitációs állandó … Műszaki fordítói kézikönyv

gravitációs állandó- gravitacijos konstanta statusas T terület fizika atitikmenys: engl. gravitációs állandó; gravitációs állandó vok. Gravitationskonstante, f rus. gravitációs állandó, f; egyetemes gravitációs állandó, f pranc. Constante de la gravitation, f … Fizikos terminų žodynas

- (G-vel jelölve), az arányossági együttható a Newton-féle gravitációs törvényben (lásd. Univerzális gravitációs törvény), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ (G-vel jelölve), tényező… … enciklopédikus szótár

Gravitációs állandó, univerzum. fizikai az influenzában szereplő G állandó, amely a newtoni gravitációs törvényt fejezi ki: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Nagy enciklopédikus politechnikai szótár

A Newton-féle gravitációs törvényt kifejező képletben szereplő G arányossági együttható F = G mM / r2, ahol F a vonzási erő, M és m a vonzott testek tömege, r a testek közötti távolság. A G. p. egyéb elnevezései: γ vagy f (ritkábban k2). Numerikus ...... Nagy szovjet enciklopédia

- (G-vel jelölve), együttható. arányosság a Newton-féle gravitációs törvényben (lásd. Univerzális gravitációs törvény), G \u003d (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Természettudomány. enciklopédikus szótár

Könyvek

• Univerzum és fizika "sötét energia" nélkül (felfedezések, ötletek, hipotézisek). 2 kötetben. 1. kötet, O. G. Szmirnov. A könyveket a fizika és a csillagászat azon problémáinak szentelik, amelyek G. Galileótól, I. Newtontól, A. Einsteintől napjainkig évtizedek és több száz éven át léteztek a tudományban. A legkisebb anyagrészecskék és bolygók, csillagok és ...

Mérési előzmények

A gravitációs állandó megjelenik az egyetemes gravitáció törvényének modern feljegyzésében, de Newtontól és más tudósok munkáitól a 19. század elejéig kifejezetten hiányzott. A gravitációs állandó jelenlegi formájában először került be az egyetemes gravitáció törvényébe, nyilvánvalóan csak az egységes metrikus mértékrendszerre való áttérés után. Talán először tette ezt Poisson francia fizikus a Mechanikai traktátusban (1809), legalábbis a történészek nem azonosítottak korábban olyan műveket, amelyekben a gravitációs állandó megjelenne. 1798-ban Henry Cavendish kísérletet állított fel a Föld átlagos sűrűségének meghatározására a John Michell által feltalált torziós mérleg segítségével (Philosophical Transactions 1798). Cavendish egy teszttest ingarezgéseit hasonlította össze ismert tömegű golyók gravitációja és a Föld gravitációja hatására. A gravitációs állandó számértékét később a Föld átlagos sűrűsége alapján számították ki. Mért érték pontossága G A Cavendish ideje óta nőtt, de eredménye már meglehetősen közel volt a modernhez.

Lásd még

Megjegyzések

Linkek

• Gravitációs állandó- cikk a Great Soviet Encyclopedia-ból

Wikimédia Alapítvány. 2010 .

• Darwin (űrprojekt)
• Gyors neutronszorzótényező

Nézze meg, mi a "gravitációs állandó" más szótárakban:

GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ- (gravitációs állandó) (γ, G) univerzális fizikai. állandó szerepel a képletben (lásd) ... Nagy Politechnikai Enciklopédia

GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ- (G-vel jelölve) arányossági együttható a Newton-féle gravitációs törvényben (lásd az egyetemes gravitációs törvényt), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Nagy enciklopédikus szótár

GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ- (G jelölés), Newton GRAVITÁCIÓ-törvényének együtthatója. 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár

GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ- alapvető fizikai Newton gravitációs törvényében szereplő G állandó F=GmM/r2, ahol m és M a vonzó testek (anyagi pontok) tömege, r a köztük lévő távolság, F a vonzási erő, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (1980-ra). A G. p. legpontosabb értéke ... ... Fizikai Enciklopédia

gravitációs állandó- — Témák olaj- és gázipar HU gravitációs állandó … Műszaki fordítói kézikönyv

gravitációs állandó- gravitacijos konstanta statusas T terület fizika atitikmenys: engl. gravitációs állandó; gravitációs állandó vok. Gravitationskonstante, f rus. gravitációs állandó, f; egyetemes gravitációs állandó, f pranc. Constante de la gravitation, f … Fizikos terminų žodynas

gravitációs állandó- (G-vel jelölve), az arányossági együttható a Newton-féle gravitációs törvényben (lásd. Univerzális gravitációs törvény), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ (G-vel jelölve), tényező… … enciklopédikus szótár

GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ- gravitációs állandó, univerz. fizikai az influenzában szereplő G állandó, amely a newtoni gravitációs törvényt fejezi ki: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Nagy enciklopédikus politechnikai szótár

Gravitációs állandó- G arányossági együttható a Newton-féle gravitációs törvényt kifejező képletben F = G mM / r2, ahol F a vonzási erő, M és m a vonzott testek tömege, r a testek közötti távolság. A G. p. egyéb elnevezései: γ vagy f (ritkábban k2). Numerikus ...... Nagy szovjet enciklopédia

GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ- (G-vel jelölve), együttható. arányosság a Newton-féle gravitációs törvényben (lásd. Univerzális gravitációs törvény), G \u003d (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Természettudomány. enciklopédikus szótár

Könyvek

• Univerzum és fizika "sötét energia" nélkül (felfedezések, ötletek, hipotézisek). 2 kötetben. 1. kötet, O. G. Szmirnov. A könyveket a fizika és a csillagászat azon problémáinak szentelik, amelyek G. Galileótól, I. Newtontól, A. Einsteintől napjainkig évtizedek és több száz éven át léteztek a tudományban. A legkisebb anyagrészecskék és bolygók, csillagok és ...

GRAVITÁCIÓS ÁLLANDÓ- arányossági együttható G leíró formában gravitációs törvény.

A G. p. számértéke és mérete a tömeg, hosszúság és idő mértékegységrendszerének megválasztásától függ. G. p. G, amelynek mérete van L 3 M -1 T -2, ahol a hossz L, súly Més az idő T SI-egységben kifejezve a Cavendish G. p.-t szokás nevezni.. Laboratóriumi kísérletben határozzák meg. Minden kísérlet feltételesen két csoportra osztható.

A kísérletek első csoportjában a gravitációs erő. kölcsönhatást egy vízszintes torziós mérleg menetének rugalmas erejével hasonlítjuk össze. Ezek egy könnyű rockerek, amelyek végein egyenlő próbatömegek vannak rögzítve. Egy vékony, rugalmas szálon a billenő a gravitáció hatására fel van függesztve. referencia tömegmező. Gravitációs érték. A vizsgálati és referenciatömegek közötti kölcsönhatást (és ennek következtében a G. p. nagyságát) vagy a menet csavarodási szöge (statikus módszer), vagy a torziós egyensúly frekvenciájának változása határozza meg, amikor a referenciatömegeket mozgatnak (dinamikus módszer). Első alkalommal G. a tétel torziós mérlegek segítségével 1798-ban meghatározott G. Cavendish (H. Cavendish).

A második kísérletcsoportban a gravitációs erő. az interakciót összehasonlítja a -val, amelyhez egyensúlyi skálát használnak. Ily módon G. p.-t először Ph. Jolly azonosította 1878-ban.

A Cavendish G. o. értéke, amely a Gyakornok. őszirózsa. egyesülés az asztrális rendszerben. állandó (SAP) 1976, amelyet a mai napig használnak, 1942-ben szerezték be P. Heyl és P. Chrzanowski az US National Bureau of Measures and Standards-tól. A Szovjetunióban a G. p.-t először az Állami Astr. bennük. P. K. Sternberg (GAISh) a Moszkvai Állami Egyetemen.

Minden modern a tétel Cavendish G. definícióit (tab.) torziós mérlegeket használtuk. A fent említetteken kívül a torziós mérlegek egyéb működési módjait is alkalmazták. Ha a standard tömegek a torziós menet tengelye körül a mérleg természetes rezgésének frekvenciájával megegyező frekvenciával forognak, akkor a Gp nagysága a torziós rezgések amplitúdójának rezonáns változásából ítélhető meg (rezonancia módszer). ). Dinamikus módosítás. A módszer egy forgásos módszer, amelyben a platform a rá szerelt torziós súlyokkal és referenciatömegekkel együtt egy oszloppal forog. ang. sebesség.

táblázatban megadva. RMS a hibák belsőt jeleznek az egyes eredmények konvergenciája. A különböző kísérletekben kapott G. p. értékek közötti bizonyos eltérés abból adódik, hogy a G. p. meghatározása abszolút méréseket igényel, ezért lehetséges a szisztematikus. hibák a eredmények. Nyilvánvaló, hogy megbízható G. p. értéket csak akkor kaphatunk, ha figyelembe vesszük a dec. definíciók.

Mind Newton gravitációelméletében, mind Einstein általános relativitáselméletében (GR) G. p.-t a természet egyetemes állandójának tekintik, amely térben és időben nem változik, és független a fizikaitól. és chem. a közeg és a gravitációs tömeg tulajdonságai. A gravitációs elméletnek vannak olyan változatai, amelyek megjósolják a Gp változékonyságát (például Dirac elmélete, a gravitáció skalár-tenzorelmélete). Néhány kiterjesztett modell szupergravitáció(általános relativitáselmélet kvantumgenerálása) is megjósolják a G. p.-nek a kölcsönhatásban lévő tömegek távolságától való függését. A jelenleg rendelkezésre álló megfigyelési adatok, valamint a speciálisan kialakított laboratóriumi kísérletek azonban még nem teszik lehetővé a G. p. változásainak kimutatását.

Megvilágított.: Sagitov M. U., A gravitáció állandója és M., 1969; Sagitov M. U. et al., A Cavendish gravitációs állandó új definíciója, DAN SSSR, 1979, 245. kötet, p. 567; Miljukov V.K., Változik-e? gravitációs állandó?, "Természet", 1986, 6. sz., p. 96.

A Newton gravitációs állandóját atomi interferometriával mérték. Az új technika mentes a tisztán mechanikai kísérletek hiányosságaitól, és hamarosan lehetővé teheti az általános relativitáselmélet hatásainak laboratóriumi vizsgálatát.

Az alapvető fizikai állandók, mint például a fénysebesség c, gravitációs állandó G, finomszerkezeti állandó α, elektrontömeg és mások rendkívül fontos szerepet játszanak a modern fizikában. A kísérleti fizika jelentős részét arra fordítják, hogy értékeiket a lehető legpontosabban megmérjék, és ellenőrizzék, nem változnak-e időben és térben. Ezen állandók következetlenségének legcsekélyebb gyanúja is új elméleti kutatások és az elméleti fizika általánosan elfogadott rendelkezéseinek felülvizsgálatára adhat okot. (Lásd J. Barrow és J. Web népszerű cikkét, a Non-Constant Constants // A tudomány világában, 2005. szeptember, valamint válogatott tudományos cikkeket a kölcsönhatási állandók lehetséges változékonyságáról.)

Az alapvető állandók többsége ma rendkívül nagy pontossággal ismert. Így az elektron tömegét 10 -7-es (azaz százezredik százalékos) pontossággal, az elektromágneses kölcsönhatás erősségét jellemző α finomszerkezeti állandót pedig pontossággal mérjük. 7 × 10 -10 (lásd a megjegyzést A finom szerkezeti állandó finomításra került). Ennek fényében meglepőnek tűnhet, hogy az egyetemes gravitáció törvényében szereplő gravitációs állandó értéke 10 -4-nél rosszabb, azaz százszázalékos pontossággal ismert.

Ez a helyzet a gravitációs kísérletek objektív nehézségeit tükrözi. Ha megpróbálja meghatározni G a bolygók és a műholdak mozgásából nagy pontossággal kell tudni a bolygók tömegét, és csak kevéssé ismertek. Ha egy mechanikai kísérletet teszünk a laboratóriumba, például megmérjük két pontosan ismert tömegű test vonzási erejét, akkor egy ilyen mérésnek nagy hibái lesznek a gravitációs kölcsönhatás rendkívüli gyengesége miatt.

A fizika kurzusának tanulmányozása után a hallgatók fejében mindenféle állandók és azok értékei jelennek meg. Ez alól a gravitáció és a mechanika témaköre sem kivétel. Leggyakrabban nem tudnak válaszolni arra a kérdésre, hogy milyen értéke van a gravitációs állandónak. De mindig egyértelműen azt válaszolják, hogy az egyetemes gravitáció törvényében benne van.

A gravitációs állandó történetéből

Érdekes módon Newton művében nincs ilyen mennyiség. A fizikában sokkal később jelent meg. Pontosabban csak a XIX. század elején. De ez nem jelenti azt, hogy nem létezett. Csak arról van szó, hogy a tudósok nem határozták meg, és nem ismerték a pontos jelentését. Egyébként a jelentésről. A gravitációs állandót folyamatosan finomítják, mivel ez egy tizedes tört, amely a tizedesvessző után sok számjegyet tartalmaz, amelyet nulla előz meg.

Pontosan az a tény, hogy ez az érték ilyen kis értéket vesz fel, megmagyarázza, miért nem érzékelhető a gravitációs erők hatása kis testeken. Csak ennek a szorzónak köszönhetően a vonzási erő elhanyagolhatónak bizonyul.

G. Cavendish fizikus először állapította meg tapasztalatai alapján a gravitációs állandó értéket. És ez 1788-ban történt.

Kísérleteiben vékony rudat használtak. Vékony rézhuzalra volt felfüggesztve, és körülbelül 2 méter hosszú volt. Ennek a rúdnak a végére két egyforma, 5 cm átmérőjű ólomgolyót rögzítettek, melyek mellé nagy ólomgolyókat helyeztek. Átmérőjük már 20 cm volt.

Amikor nagy és kis golyók közeledtek, a rúd megfordult. A vonzalmukról beszélt. Az ismert tömegekből és távolságokból, valamint a mért csavaró erőből egészen pontosan ki lehetett deríteni, hogy mekkora a gravitációs állandó.

És az egész a testek szabadesésével kezdődött

Ha különböző tömegű testeket helyezünk egy üregbe, akkor egyszerre esnek le. Figyelemmel arra, hogy azonos magasságból esnek, és ugyanabban az időben kezdődik. Ki lehetett számítani azt a gyorsulást, amellyel minden test a Földre esik. Kiderült, hogy körülbelül 9,8 m / s 2.

A tudósok azt találták, hogy az az erő, amellyel mindent a Föld vonz, mindig jelen van. Ráadásul ez nem függ attól, hogy a test milyen magasságba mozog. Egy méter, kilométer vagy több száz kilométer. Nem számít, milyen messze van a test, vonzza a Föld. Más kérdés, hogy az értéke hogyan függ majd a távolságtól?

Erre a kérdésre találta meg a választ I. Newton angol fizikus.

A testek vonzási erejének csökkentése távolságukkal

Először azt a feltételezést terjesztette elő, hogy a gravitációs erő csökken. És az értéke fordítottan arányos a távolság négyzetével. Sőt, ezt a távolságot a bolygó középpontjától kell számolni. És csináltam néhány elméleti számítást.

Ezután ez a tudós a csillagászok adatait használta a Föld természetes műholdjának - a Holdnak - mozgására. Newton kiszámolta, mekkora gyorsulással kering a bolygó körül, és ugyanazt az eredményt kapta. Ez okfejtésének valódiságáról tanúskodott, és lehetővé tette az egyetemes gravitáció törvényének megfogalmazását. A gravitációs állandó még nem szerepelt a képletében. Ebben a szakaszban fontos volt azonosítani a függőséget. Ami meg is történt. A gravitációs erő a bolygó középpontjától mért távolság négyzetével fordított arányban csökken.

Az egyetemes gravitáció törvényéhez

Newton tovább gondolkodott. Mivel a Föld vonzza a Holdat, ezért őt magát is a Naphoz kell vonzani. Ráadásul az ilyen vonzás erejének is engedelmeskednie kell az általa leírt törvénynek. Aztán Newton kiterjesztette a világegyetem összes testére. Ezért a törvény neve tartalmazza az "univerzális" szót.

A testek egyetemes gravitációs erői a tömegek szorzatával arányosak és a távolság négyzetével fordítottak. Később, amikor az együtthatót meghatározták, a törvény képlete a következő formát öltötte:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

A következő megnevezéseket tartalmazza:

A gravitációs állandó képlete ebből a törvényből következik:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

A gravitációs állandó értéke

Most eljött a konkrét számok ideje. Mivel a tudósok folyamatosan finomítják ezt az értéket, a különböző években különböző számokat fogadtak el hivatalosan. Például a 2008-as adatok szerint a gravitációs állandó 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Eltelt három év – és újraszámolták az állandót. Most a gravitációs állandó 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. De az iskolások számára a feladatok megoldása során megengedett a felkerekítése egy ilyen értékre: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Mi ennek a számnak a fizikai jelentése?

Ha behelyettesítünk bizonyos számokat az egyetemes gravitáció törvényére adott képletbe, akkor érdekes eredményt kapunk. Egy adott esetben, amikor a testek tömege 1 kilogramm, és 1 méter távolságra helyezkednek el, a gravitációs erő megegyezik azzal a számmal, amely a gravitációs állandóról ismert.

Vagyis a gravitációs állandó jelentése az, hogy megmutatja, milyen erővel vonzanak ilyen testeket egy méter távolságban. A szám azt mutatja, hogy milyen kicsi ez az erő. Hiszen ez tízmilliárddal kevesebb, mint egy. Nem is lehet látni. A testek százszoros nagyítása esetén sem változik jelentősen az eredmény. Még mindig sokkal kevesebb marad, mint az egység. Ezért világossá válik, hogy a vonzási erő miért csak azokban a helyzetekben észrevehető, ha legalább egy testnek hatalmas a tömege. Például egy bolygó vagy egy csillag.

Hogyan kapcsolódik a gravitációs állandó a szabadesés gyorsulásához?

Ha összehasonlítunk két képletet, amelyek közül az egyik a gravitációra, a másik a Föld gravitációs törvényére vonatkozik, egy egyszerű mintát láthatunk. A gravitációs állandó, a Föld tömege és a bolygó középpontjától mért távolság négyzete olyan tényezőt alkot, amely egyenlő a szabadesés gyorsulásával. Ha ezt egy képletbe írjuk, a következőt kapjuk:

• g = (G x M): r2.

Ezenkívül a következő jelölést használja:

Egyébként ebből a képletből a gravitációs állandó is megtalálható:

• G \u003d (g x r 2): M.

Ha szeretné tudni a szabadesés gyorsulását egy bizonyos magasságban a bolygó felszíne felett, akkor a következő képlet jól fog jönni:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, ahol n a Föld felszíne feletti magasság.

A gravitációs állandó ismeretét igénylő problémák

Első feladat

Feltétel. Mekkora a szabadesés gyorsulása a Naprendszer egyik bolygóján, például a Marson? Ismeretes, hogy tömege 6,23 10 23 kg, a bolygó sugara 3,38 10 6 m.

Döntés. Azt a képletet kell használnod, amelyet a Földre írtak. Csak cserélje ki benne a feladatban megadott értékeket. Kiderül, hogy a gravitációs gyorsulás egyenlő lesz 6,67 x 10 -11 és 6,23 x 10 23 szorzatával, amelyet ezután el kell osztani a 3,38 10 6 négyzettel. A számlálóban az érték 41,55 x 10 12. A nevező pedig 11,42 x 10 12 lesz. A kitevők csökkenni fognak, így a válaszhoz elegendő két szám hányadosát kideríteni.

Válasz: 3,64 m/s 2 .

Második feladat

Feltétel. Mit kell tenni a testekkel, hogy vonzási erejüket százszorosára csökkentsük?

Döntés. Mivel a testek tömege nem változtatható, az egymástól való eltávolodás miatt az erő csökkenni fog. A 10-es négyzetre emelésével százat kapunk. Ez azt jelenti, hogy a köztük lévő távolságnak 10-szeresére kell nőnie.

Válasz: mozgassa őket az eredetinél 10-szer nagyobb távolságra.