Constanta gravitațională arată forța cu care. Constanta gravitațională este o variabilă

Istoricul măsurătorilor

Constanta gravitațională apare în înregistrarea modernă a legii gravitației universale, dar a lipsit în mod explicit din Newton și din lucrările altor oameni de știință până la începutul secolului al XIX-lea. Constanta gravitațională în forma sa actuală a fost introdusă pentru prima dată în legea gravitației universale, aparent, abia după trecerea la un singur sistem metric de măsuri. Poate că pentru prima dată acest lucru a fost făcut de fizicianul francez Poisson în Tratatul de mecanică (1809), cel puțin nicio lucrare anterioară în care ar apărea constanta gravitațională nu ar fi fost identificată de istorici. În 1798, Henry Cavendish a pus bazele unui experiment pentru a determina densitatea medie a Pământului folosind o balanță de torsiune inventată de John Michell (Philosophical Transactions 1798). Cavendish a comparat oscilațiile pendulului unui corp de testare sub influența gravitației bile de masă cunoscută și sub influența gravitației Pământului. Valoarea numerică a constantei gravitaționale a fost calculată ulterior pe baza densității medii a Pământului. Precizia valorii măsurate G a crescut de pe vremea lui Cavendish, dar rezultatul său era deja destul de apropiat de cel modern.

Vezi si

Note

Legături

• Constanta gravitațională- articol din Marea Enciclopedie Sovietică

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți care este „constanta gravitațională” în alte dicționare:

CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ- (constantă gravitațională) (γ, G) fizică universală. constantă inclusă în formulă (vezi) ... Marea Enciclopedie Politehnică

- (notat cu G) coeficient de proporționalitate în legea gravitației lui Newton (vezi legea gravitației universale), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Dicţionar enciclopedic mare

- (denumirea G), coeficientul legii lui Newton a GRAVITATII. Egal cu 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

Fizică fundamentală. constanta G inclusă în legea gravitației lui Newton F=GmM/r2, unde m și M sunt masele corpurilor care atrag (punctele materiale), r este distanța dintre ele, F este forța de atracție, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (pentru 1980). Cea mai precisă valoare a lui G. p. ...... Enciclopedia fizică

constantă gravitațională- — Subiecte industria petrolului și gazelor EN constantă gravitațională … Manualul Traducătorului Tehnic

constantă gravitațională- gravitacijos constant statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. constanta gravitațională; constanta gravitațională vok. Gravitationskonstante, f rus. constantă gravitațională, f; constantă de gravitație universală, f pranc. constante de la gravitation, f … Fizikos terminų žodynas

- (notat cu G), coeficientul de proporționalitate în legea gravitației lui Newton (vezi. Legea gravitației universale), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ CONSTANȚĂ GRAVITAȚIONALĂ (notat cu G), factor… … Dicţionar enciclopedic

Gravitație constantă, univers. fizic constanta G, inclusă în gripă, care exprimă legea newtoniană a gravitației: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Marele dicționar politehnic enciclopedic

Coeficientul de proporționalitate G în formula care exprimă legea gravitațională a lui Newton F = G mM / r2, unde F este forța de atracție, M și m sunt masele corpurilor atrase, r este distanța dintre corpuri. Alte denumiri ale lui G. p.: γ sau f (mai rar k2). Numerică ...... Marea Enciclopedie Sovietică

- (notat cu G), coeficient. proporționalitate în legea gravitației lui Newton (vezi. Legea gravitației universale), G \u003d (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

Cărți

• Univers și fizică fără „energie întunecată” (descoperiri, idei, ipoteze). În 2 volume. Volumul 1, O. G. Smirnov. Cărțile sunt dedicate problemelor de fizică și astronomie care au existat în știință de decenii și sute de ani de la G. Galileo, I. Newton, A. Einstein până în zilele noastre. Cele mai mici particule de materie și planete, stele și...

Istoricul măsurătorilor

Constanta gravitațională apare în înregistrarea modernă a legii gravitației universale, dar a lipsit în mod explicit din Newton și din lucrările altor oameni de știință până la începutul secolului al XIX-lea. Constanta gravitațională în forma sa actuală a fost introdusă pentru prima dată în legea gravitației universale, aparent, abia după trecerea la un singur sistem metric de măsuri. Poate că pentru prima dată acest lucru a fost făcut de fizicianul francez Poisson în Tratatul de mecanică (1809), cel puțin nicio lucrare anterioară în care ar apărea constanta gravitațională nu ar fi fost identificată de istorici. În 1798, Henry Cavendish a pus bazele unui experiment pentru a determina densitatea medie a Pământului folosind o balanță de torsiune inventată de John Michell (Philosophical Transactions 1798). Cavendish a comparat oscilațiile pendulului unui corp de testare sub influența gravitației bile de masă cunoscută și sub influența gravitației Pământului. Valoarea numerică a constantei gravitaționale a fost calculată ulterior pe baza densității medii a Pământului. Precizia valorii măsurate G a crescut de pe vremea lui Cavendish, dar rezultatul său era deja destul de apropiat de cel modern.

Vezi si

Note

Legături

• Constanta gravitațională- articol din Marea Enciclopedie Sovietică

Fundația Wikimedia. 2010 .

• Darwin (proiect spațial)
• Factorul de multiplicare rapidă a neutronilor

Vedeți care este „constanta gravitațională” în alte dicționare:

CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ- (constantă gravitațională) (γ, G) fizică universală. constantă inclusă în formulă (vezi) ... Marea Enciclopedie Politehnică

CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ- (notat cu G) coeficient de proporționalitate în legea gravitației lui Newton (vezi legea gravitației universale), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Dicţionar enciclopedic mare

CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ- (denumirea G), coeficientul legii lui Newton a GRAVITATII. Egal cu 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ- fizică fundamentală constanta G inclusă în legea gravitației lui Newton F=GmM/r2, unde m și M sunt masele corpurilor care atrag (punctele materiale), r este distanța dintre ele, F este forța de atracție, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (pentru 1980). Cea mai precisă valoare a lui G. p. ...... Enciclopedia fizică

constantă gravitațională- — Subiecte industria petrolului și gazelor EN constantă gravitațională … Manualul Traducătorului Tehnic

constantă gravitațională- gravitacijos constant statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. constanta gravitațională; constanta gravitațională vok. Gravitationskonstante, f rus. constantă gravitațională, f; constantă de gravitație universală, f pranc. constante de la gravitation, f … Fizikos terminų žodynas

constantă gravitațională- (notat cu G), coeficientul de proporționalitate în legea gravitației lui Newton (vezi. Legea gravitației universale), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ CONSTANȚĂ GRAVITAȚIONALĂ (notat cu G), factor… … Dicţionar enciclopedic

CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ- constantă de gravitație, univers. fizic constanta G, inclusă în gripă, care exprimă legea newtoniană a gravitației: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Marele dicționar politehnic enciclopedic

Constanta gravitațională- coeficientul de proporționalitate G în formula care exprimă legea gravitației lui Newton F = G mM / r2, unde F este forța de atracție, M și m sunt masele corpurilor atrase, r este distanța dintre corpuri. Alte denumiri ale lui G. p.: γ sau f (mai rar k2). Numerică ...... Marea Enciclopedie Sovietică

CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ- (notat cu G), coeficient. proporționalitate în legea gravitației lui Newton (vezi. Legea gravitației universale), G \u003d (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

Cărți

• Univers și fizică fără „energie întunecată” (descoperiri, idei, ipoteze). În 2 volume. Volumul 1, O. G. Smirnov. Cărțile sunt dedicate problemelor de fizică și astronomie care au existat în știință de decenii și sute de ani de la G. Galileo, I. Newton, A. Einstein până în zilele noastre. Cele mai mici particule de materie și planete, stele și...

CONSTANTĂ GRAVITAȚIONALĂ- coeficient de proporţionalitate Gîn forma care descrie legea gravitației.

Valoarea numerică și dimensiunea lui G. p. depind de alegerea sistemului de unități pentru măsurarea masei, lungimii și timpului. G. p. G, care are dimensiunea L 3 M -1 T -2, unde lungimea L, greutate M si timpul T exprimat în unități SI, se obișnuiește să se numească Cavendish G. p. Se determină într-un experiment de laborator. Toate experimentele pot fi împărțite condiționat în două grupuri.

În primul grup de experimente, forța gravitației. interacțiunea este comparată cu forța elastică a firului unei balanțe orizontale de torsiune. Sunt un rocker ușor, la capetele căruia sunt fixate mase de probă egale. Pe un fir elastic subțire, balansoarul este suspendat gravitațional. câmp de masă de referință. Valoarea gravitației. Interacțiunea dintre masele de încercare și de referință (și, în consecință, mărimea G. p.) este determinată fie de unghiul de răsucire al firului (metoda statică), fie de modificarea frecvenței balanței de torsiune atunci când se deplasează masele de referinţă (metoda dinamică). Pentru prima dată G. a articolului prin intermediul cântarilor de torsiune definite în 1798 G. Cavendish (H. Cavendish).

În al doilea grup de experimente, forța gravitației. interacțiunea este comparată cu , pentru care se folosește o balanță. În acest fel, G. p. a fost identificat pentru prima dată de Ph. Jolly în 1878.

Valoarea Cavendish G. p., inclusă în Intern. aster. unire în sistemul astral. permanent (SAP) 1976, care este folosit și astăzi, obținut în 1942 de P. Heyl și P. Chrzanowski la Biroul Național de Măsuri și Standarde din SUA. În URSS, G. p. a fost definit pentru prima dată în Statul Astr. în-acea ei. P. K. Sternberg (GAISh) la Universitatea de Stat din Moscova.

În toate moderne s-au folosit definiţiile lui Cavendish G. ale itemului (tab.) scale de torsiune. Pe lângă cele menționate mai sus, au mai fost utilizate și alte moduri de funcționare a balanțelor de torsiune. Dacă masele standard se rotesc în jurul axei filetului de torsiune cu o frecvență egală cu frecvența vibrațiilor naturale ale balanței, atunci mărimea Gp poate fi judecată din modificarea rezonantă a amplitudinii vibrațiilor de torsiune (metoda rezonanței ). Modificare dinamică. metoda este o metodă rotativă, în care platforma, împreună cu greutățile de torsiune și masele de referință instalate pe ea, se rotește cu un stâlp. ang. viteză.

Date în tabel. RMS erorile indică interne convergența fiecărui rezultat. O anumită discrepanță între valorile lui G. p., obținute în diferite experimente, se datorează faptului că definirea lui G. p. necesită măsurători absolute și, prin urmare, sistematice sunt posibile. erori în rezultate. Evident, o valoare sigură a lui G. p. poate fi obținută numai luând în considerare dec. definiții.

Atât în ​​teoria gravitației a lui Newton, cât și în teoria generală a relativității (GR) a lui Einstein G. p. este considerată ca o constantă universală a naturii, care nu se modifică în spațiu și timp și este independentă de fizic. si chimic. proprietăţile mediului şi masele gravitaţionale. Există variante ale teoriei gravitației care prezic variabilitatea Gp (de exemplu, teoria lui Dirac, teoriile scalar-tensoare ale gravitației). Unele modele de extins supragravitație(generalizarea cuantică a relativității generale) prezice și dependența G. p. de distanța dintre masele care interacționează. Cu toate acestea, datele observaționale disponibile în prezent, precum și experimentele de laborator special concepute, nu ne permit încă să detectăm modificări în G. p.

Lit.: Sagitov M. U., Constanta gravitaţiei şi, M., 1969; Sagitov M. U. et al., Noua definiție a constantei gravitaționale Cavendish, DAN SSSR, 1979, vol. 245, p. 567; Milyukov V.K., Se schimbă constantă gravitațională?, „Natura”, 1986, nr. 6, p. 96.

Constanta gravitațională a lui Newton a fost măsurată prin interferometrie atomică. Noua tehnică este lipsită de deficiențele experimentelor pur mecanice și ar putea face în curând posibilă studierea efectelor relativității generale în laborator.

Constante fizice fundamentale, cum ar fi viteza luminii c, constantă gravitațională G, constanta de structură fină α, masa electronilor și altele joacă un rol extrem de important în fizica modernă. O parte semnificativă a fizicii experimentale este dedicată măsurării valorilor lor cât mai precis posibil și verificării dacă nu se modifică în timp și spațiu. Chiar și cea mai mică suspiciune cu privire la inconstanța acestor constante poate da naștere unui întreg flux de noi cercetări teoretice și revizuire a prevederilor general acceptate ale fizicii teoretice. (Vezi articolul popular al lui J. Barrow și J. Web, Non-Constant Constants // In the World of Science, septembrie 2005, precum și o selecție de articole științifice despre posibila variabilitate a constantelor de interacțiune.)

Cele mai multe dintre constantele fundamentale sunt cunoscute astăzi cu o precizie extrem de ridicată. Astfel, masa unui electron este măsurată cu o precizie de 10 -7 (adică o sută de miimi de procent), iar constanta de structură fină α, care caracterizează puterea interacțiunii electromagnetice, este măsurată cu o precizie. de 7 × 10 -10 (vezi nota Constanta structurii fine a fost rafinată). În lumina acestui fapt, poate părea surprinzător că valoarea constantei gravitaționale, care este inclusă în legea gravitației universale, este cunoscută cu o precizie mai mică de 10 -4, adică o sutime de procent.

Această stare de fapt reflectă dificultățile obiective ale experimentelor gravitaționale. Dacă încercați să determinați G din mișcarea planetelor și a sateliților, este necesar să se cunoască masele planetelor cu mare precizie, iar acestea sunt doar puțin cunoscute. Dacă punem un experiment mecanic în laborator, de exemplu, măsuram forța de atracție a două corpuri cu o masă precis cunoscută, atunci o astfel de măsurare va avea erori mari din cauza slăbiciunii extreme a interacțiunii gravitaționale.

După ce a studiat cursul de fizică în mintea studenților sunt tot felul de constante și valorile lor. Tema gravitației și mecanicii nu face excepție. Cel mai adesea, ei nu pot răspunde la întrebarea ce valoare are constanta gravitațională. Dar ei vor răspunde întotdeauna fără echivoc că este prezent în legea gravitației universale.

Din istoria constantei gravitaționale

Interesant este că nu există o asemenea cantitate în opera lui Newton. A apărut în fizică mult mai târziu. Mai precis, abia la începutul secolului al XIX-lea. Dar asta nu înseamnă că ea nu a existat. Doar că oamenii de știință nu l-au definit și nu i-au știut sensul exact. Apropo, despre sens. Constanta gravitațională este rafinată în mod constant, deoarece este o fracție zecimală cu un număr mare de cifre după virgulă zecimală, care este precedată de zero.

Tocmai faptul că această valoare capătă o valoare atât de mică explică de ce acțiunea forțelor gravitaționale este imperceptibilă asupra corpurilor mici. Doar datorită acestui multiplicator, forța de atracție se dovedește a fi neglijabilă.

Pentru prima dată, fizicianul G. Cavendish a stabilit prin experiență valoarea pe care o ia constanta gravitațională. Și s-a întâmplat în 1788.

În experimentele sale, a fost folosită o tijă subțire. Era suspendată pe un fir subțire de cupru și avea aproximativ 2 metri lungime. Două bile identice de plumb cu diametrul de 5 cm au fost atașate de capetele acestei tije.Lângă acestea au fost așezate bile mari de plumb. Diametrul lor era deja de 20 cm.

Când bile mari și mici se apropiau, tija s-a întors. Vorbea despre atracția lor. Din masele și distanțele cunoscute, precum și din forța de răsucire măsurată, s-a putut afla destul de precis cu ce este egală constanta gravitațională.

Și totul a început cu căderea liberă a corpurilor

Dacă corpuri de mase diferite sunt plasate într-un gol, ele vor cădea simultan. Sub rezerva căderii lor de la aceeași înălțime și începutului ei în același timp. A fost posibil să se calculeze accelerația cu care toate corpurile cad pe Pământ. Sa dovedit a fi aproximativ egal cu 9,8 m / s 2.

Oamenii de știință au descoperit că forța cu care totul este atras de Pământ este întotdeauna prezentă. Mai mult, acest lucru nu depinde de înălțimea la care se mișcă corpul. Un metru, un kilometru sau sute de kilometri. Indiferent cât de departe este corpul, acesta va fi atras de Pământ. O altă întrebare este cum va depinde valoarea sa de distanță?

La această întrebare a găsit răspunsul fizicianul englez I. Newton.

Reducerea forței de atracție a corpurilor cu distanța lor

Pentru început, el a prezentat presupunerea că forța gravitației este în scădere. Și valoarea sa este invers legată de distanța la pătrat. Mai mult, această distanță trebuie socotită de la centrul planetei. Și am făcut niște calcule teoretice.

Apoi, acest om de știință a folosit datele astronomilor despre mișcarea satelitului natural al Pământului - Luna. Newton a calculat cu ce accelerație se învârte în jurul planetei și a obținut aceleași rezultate. Aceasta a mărturisit veridicitatea raționamentului său și a făcut posibilă formularea legii gravitației universale. Constanta gravitațională nu era încă în formula lui. În această etapă, a fost important să se identifice dependența. Ceea ce s-a făcut. Forța gravitației scade invers proporțional cu distanța la pătrat de la centrul planetei.

La legea gravitației universale

Newton continuă să se gândească. Deoarece Pământul atrage Luna, atunci ea însăși trebuie să fie atrasă de Soare. Mai mult, forța unei astfel de atracție trebuie să se supună și legii descrise de el. Și apoi Newton a extins-o la toate corpurile universului. Prin urmare, denumirea legii include cuvântul „universal”.

Forțele de gravitație universală ale corpurilor sunt definite ca proporționale cu produsul maselor și inverse cu pătratul distanței. Ulterior, la determinarea coeficientului, formula legii a luat următoarea formă:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Conține următoarele denumiri:

Din această lege rezultă formula constantei gravitaționale:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Valoarea constantei gravitaționale

Acum este timpul pentru anumite numere. Deoarece oamenii de știință rafinează în mod constant această valoare, numere diferite au fost adoptate oficial în diferiți ani. De exemplu, conform datelor pentru 2008, constanta gravitațională este 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Au trecut trei ani – iar constanta a fost recalculată. Acum constanta gravitațională este egală cu 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Dar pentru școlari, în rezolvarea problemelor, este permisă rotunjirea acesteia la o astfel de valoare: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Care este semnificația fizică a acestui număr?

Dacă substituim numere specifice în formula dată pentru legea gravitației universale, atunci se va obține un rezultat interesant. Într-un caz particular, când masele corpurilor sunt egale cu 1 kilogram și sunt situate la o distanță de 1 metru, forța gravitațională se dovedește a fi egală cu numărul care este cunoscut pentru constanta gravitațională.

Adică sensul constantei gravitaționale este că arată cu ce forță vor fi atrase astfel de corpuri la o distanță de un metru. Numărul arată cât de mică este această forță. La urma urmei, este cu zece miliarde mai puțin decât unul. Ea nici măcar nu poate fi văzută. Chiar dacă corpurile sunt mărite de o sută de ori, rezultatul nu se va schimba semnificativ. Va rămâne în continuare mult mai puțin decât unitate. Prin urmare, devine clar de ce forța de atracție este vizibilă numai în acele situații dacă cel puțin un corp are o masă uriașă. De exemplu, o planetă sau o stea.

Cum este legată constanta gravitațională de accelerația în cădere liberă?

Dacă comparăm două formule, dintre care una va fi pentru gravitație, iar cealaltă pentru legea gravitației Pământului, putem vedea un model simplu. Constanta gravitațională, masa Pământului și pătratul distanței de la centrul planetei formează un factor care este egal cu accelerația căderii libere. Dacă scriem asta într-o formulă, obținem următoarele:

• g = (G x M): r2.

În plus, folosește următoarea notație:

Apropo, constanta gravitațională poate fi găsită și din această formulă:

• G \u003d (g x r 2): M.

Dacă doriți să cunoașteți accelerația căderii libere la o anumită înălțime deasupra suprafeței planetei, atunci următoarea formulă vă va fi utilă:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, unde n este înălțimea deasupra suprafeței Pământului.

Probleme care necesită cunoașterea constantei gravitaționale

Sarcina unu

Condiție. Care este accelerația căderii libere pe una dintre planetele sistemului solar, de exemplu, pe Marte? Se știe că masa sa este de 6,23 10 23 kg, iar raza planetei este de 3,38 10 6 m.

Decizie. Trebuie să utilizați formula care a fost scrisă pentru Pământ. Doar înlocuiți în el valorile date în sarcină. Se pare că accelerația gravitației va fi egală cu produsul dintre 6,67 x 10 -11 și 6,23 x 10 23, care apoi trebuie împărțit la pătratul 3,38 10 6 . La numărător, valoarea este 41,55 x 10 12. Și numitorul va fi 11,42 x 10 12. Exponenții vor scădea, așa că pentru răspuns este suficient să aflați câtul a două numere.

Răspuns: 3,64 m/s 2 .

Sarcina a doua

Condiție. Ce ar trebui făcut cu corpurile pentru a-și reduce forța de atracție de 100 de ori?

Decizie. Deoarece masa corpurilor nu poate fi modificată, forța va scădea datorită îndepărtării lor unele de altele. O sută se obține prin pătratul 10. Aceasta înseamnă că distanța dintre ele ar trebui să devină de 10 ori mai mare.

Răspuns: mutați-le la o distanță mai mare decât cea originală de 10 ori.