Gravitacijska konstanta kaže silo, s katero. Gravitacijska konstanta je spremenljivka

Zgodovina meritev

Gravitacijska konstanta se pojavlja v sodobnem zapisu zakona univerzalne gravitacije, vendar je bila izrecno odsotna pri Newtonu in v delih drugih znanstvenikov do začetka 19. stoletja. Gravitacijska konstanta v svoji sedanji obliki je bila prvič uvedena v zakon univerzalne gravitacije, očitno šele po prehodu na en sam metrični sistem mer. Morda je to prvič storil francoski fizik Poisson v Traktatu o mehaniki (1809), vsaj nobenega prejšnjega dela, v katerem bi se pojavljala gravitacijska konstanta, zgodovinarji niso identificirali. Leta 1798 je Henry Cavendish postavil poskus za določitev povprečne gostote Zemlje z uporabo torzijske ravnotežje, ki jo je izumil John Michell (Philosophical Transactions 1798). Cavendish je primerjal nihanje nihala testnega telesa pod vplivom gravitacije kroglic znane mase in pod vplivom zemeljske teže. Številčno vrednost gravitacijske konstante smo izračunali pozneje na podlagi povprečne gostote Zemlje. Natančnost izmerjene vrednosti G se je povečala od časa Cavendisha, vendar je bil njen rezultat že precej blizu sodobnemu.

Poglej tudi

Opombe

Povezave

• Gravitacijska konstanta- članek iz Velike sovjetske enciklopedije

Fundacija Wikimedia. 2010 .

Poglejte, kaj je "gravitacijska konstanta" v drugih slovarjih:

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (gravitacijska konstanta) (γ, G) univerzalna fizikalna. konstanta vključena v formulo (glej) ... Velika politehnična enciklopedija

- (označeno z G) koeficient sorazmernosti v Newtonovem gravitacijskem zakonu (glej Zakon o univerzalni gravitaciji), G = (6,67259.0,00085).10 11 N.m²/kg² … Veliki enciklopedični slovar

- (oznaka G), koeficient Newtonovega zakona TEŽNOSTI. Enako 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

Temeljna fizika. konstanta G vključena v Newtonov gravitacijski zakon F=GmM/r2, kjer sta m in M ​​masi privlačnih teles (materialnih točk), r je razdalja med njimi, F je sila privlačnosti, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (za leto 1980). Najbolj natančna vrednost G. p. ... ... Fizična enciklopedija

gravitacijska konstanta- — Teme naftna in plinska industrija EN gravitacijska konstanta … Priročnik tehničnega prevajalca

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

- (označeno z G), koeficient sorazmernosti v Newtonovem zakonu gravitacije (glej. Zakon o univerzalni gravitaciji), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * GRAVITACIJSKA KONSTANTA GRAVITACIJSKA KONSTANTA (označeno z G), faktor… … enciklopedični slovar

Gravitacijska konstanta, univer. fizično konstanta G, vključena v gripo, ki izraža Newtonov zakon gravitacije: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Velik enciklopedični politehnični slovar

Koeficient sorazmernosti G v formuli, ki izraža Newtonov gravitacijski zakon F = G mM / r2, kjer je F sila privlačnosti, M in m masi pritečenih teles, r je razdalja med telesi. Druge oznake G. p.: γ ali f (manj pogosto k2). Številčno ... ... Velika sovjetska enciklopedija

- (označeno z G), koeficient. sorazmernost v Newtonovem gravitacijskem zakonu (glej. Zakon o univerzalni gravitaciji), G = (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Naravoslovje. enciklopedični slovar

knjige

• Vesolje in fizika brez »temne energije« (odkritja, ideje, hipoteze). V 2 zvezkih. Zvezek 1, O. G. Smirnov. Knjige so posvečene problemom fizike in astronomije, ki v znanosti obstajajo desetletja in stotine let od G. Galilea, I. Newtona, A. Einsteina do danes. Najmanjši delci snovi in ​​planetov, zvezd in ...

Zgodovina meritev

Gravitacijska konstanta se pojavlja v sodobnem zapisu zakona univerzalne gravitacije, vendar je bila izrecno odsotna pri Newtonu in v delih drugih znanstvenikov do začetka 19. stoletja. Gravitacijska konstanta v svoji sedanji obliki je bila prvič uvedena v zakon univerzalne gravitacije, očitno šele po prehodu na en sam metrični sistem mer. Morda je to prvič storil francoski fizik Poisson v Traktatu o mehaniki (1809), vsaj nobenega prejšnjega dela, v katerem bi se pojavljala gravitacijska konstanta, zgodovinarji niso identificirali. Leta 1798 je Henry Cavendish postavil poskus za določitev povprečne gostote Zemlje z uporabo torzijske ravnotežje, ki jo je izumil John Michell (Philosophical Transactions 1798). Cavendish je primerjal nihanje nihala testnega telesa pod vplivom gravitacije kroglic znane mase in pod vplivom zemeljske teže. Številčno vrednost gravitacijske konstante smo izračunali pozneje na podlagi povprečne gostote Zemlje. Natančnost izmerjene vrednosti G se je povečala od časa Cavendisha, vendar je bil njen rezultat že precej blizu sodobnemu.

Poglej tudi

Opombe

Povezave

• Gravitacijska konstanta- članek iz Velike sovjetske enciklopedije

Fundacija Wikimedia. 2010 .

• Darwin (vesoljski projekt)
• Faktor množenja hitrih nevtronov

Poglejte, kaj je "gravitacijska konstanta" v drugih slovarjih:

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (gravitacijska konstanta) (γ, G) univerzalna fizikalna. konstanta vključena v formulo (glej) ... Velika politehnična enciklopedija

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (označeno z G) koeficient sorazmernosti v Newtonovem gravitacijskem zakonu (glej Zakon o univerzalni gravitaciji), G = (6,67259.0,00085).10 11 N.m²/kg² … Veliki enciklopedični slovar

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (oznaka G), koeficient Newtonovega zakona TEŽNOSTI. Enako 6,67259,10 11 N.m2.kg 2 ... Znanstveni in tehnični enciklopedični slovar

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- temeljne fizične konstanta G vključena v Newtonov gravitacijski zakon F=GmM/r2, kjer sta m in M ​​masi privlačnih teles (materialnih točk), r je razdalja med njimi, F je sila privlačnosti, G= 6,6720(41)X10 11 N m2 kg 2 (za leto 1980). Najbolj natančna vrednost G. p. ... ... Fizična enciklopedija

gravitacijska konstanta- — Teme naftna in plinska industrija EN gravitacijska konstanta … Priročnik tehničnega prevajalca

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

gravitacijska konstanta- (označeno z G), koeficient sorazmernosti v Newtonovem zakonu gravitacije (glej. Zakon o univerzalni gravitaciji), G \u003d (6,67259 + 0,00085) 10 11 N m2 / kg2. * * * GRAVITACIJSKA KONSTANTA GRAVITACIJSKA KONSTANTA (označeno z G), faktor… … enciklopedični slovar

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- gravitacijska konstanta, univers. fizično konstanta G, vključena v gripo, ki izraža Newtonov zakon gravitacije: G = (6,672 59 ± 0,000 85)*10 11N*m2/kg2 … Velik enciklopedični politehnični slovar

Gravitacijska konstanta- koeficient sorazmernosti G v formuli, ki izraža Newtonov gravitacijski zakon F = G mM / r2 , kjer je F sila privlačnosti, M in m masi pritečenih teles, r razdalja med telesi. Druge oznake G. p.: γ ali f (manj pogosto k2). Številčno ... ... Velika sovjetska enciklopedija

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- (označeno z G), koeficient. sorazmernost v Newtonovem gravitacijskem zakonu (glej. Zakon o univerzalni gravitaciji), G = (6,67259 ± 0,00085) x 10 11 N x m2 / kg2 ... Naravoslovje. enciklopedični slovar

knjige

• Vesolje in fizika brez »temne energije« (odkritja, ideje, hipoteze). V 2 zvezkih. Zvezek 1, O. G. Smirnov. Knjige so posvečene problemom fizike in astronomije, ki v znanosti obstajajo desetletja in stotine let od G. Galilea, I. Newtona, A. Einsteina do danes. Najmanjši delci snovi in ​​planetov, zvezd in ...

GRAVITACIJSKA KONSTANTA- koeficient sorazmernosti G v obliki, ki opisuje gravitacijski zakon.

Številčna vrednost in dimenzija G. p. sta odvisni od izbire sistema enot za merjenje mase, dolžine in časa. G. p. G, ki ima dimenzijo L 3 M -1 T -2, kjer je dolžina L, utež M in čas T izraženo v enotah SI, se običajno imenuje Cavendish G. p. Določi se v laboratorijskem poskusu. Vse poskuse lahko pogojno razdelimo v dve skupini.

V prvi skupini poskusov sila teže. interakcijo primerjamo z elastično silo niti vodoravne torzijske ravnotežje. So lahka zibalica, na koncih katere so pritrjene enake poskusne mase. Na tanki elastični niti je zibalo obešeno v gravitaciji. referenčno masno polje. Vrednost gravitacije. Interakcija med preskusno in referenčno maso (in posledično velikost G. p.) je določena bodisi s kotom zasuka niti (statična metoda) bodisi s spremembo frekvence torzijskega ravnotežja, ko se referenčne mase se premikajo (dinamična metoda). Prvič G. predmeta s pomočjo torzijskih lestvic, opredeljenih leta 1798 G. Cavendish (H. Cavendish).

V drugi skupini poskusov sila teže. interakcijo primerjamo z , za kar se uporablja ravnotežna lestvica. Na ta način je G. p. prvi identificiral Ph. Jolly leta 1878.

Vrednost Cavendish G. p., vključene v Intern. astra. zveza v astralnem sistemu. permanent (SAP) 1976, ki se uporablja še danes, sta ga leta 1942 pridobila P. Heyl in P. Chrzanowski pri ameriškem nacionalnem uradu za mere in standarde. V ZSSR je bil G. p. prvič opredeljen v Državnem astr. v-teh njih. P. K. Sternberg (GAISh) na Moskovski državni univerzi.

V vsem modernem Uporabljene so bile definicije Cavendisha G. postavk (tab.) torzijske lestvice. Poleg zgoraj omenjenih so bili uporabljeni tudi drugi načini delovanja torzijskih tehtnic. Če se standardne mase vrtijo okoli osi torzijske niti s frekvenco, ki je enaka frekvenci naravnih vibracij tehtnice, potem lahko velikost Gp sodimo iz resonančne spremembe amplitude torzijskih vibracij (resonančna metoda ). Dinamična sprememba. metoda je rotacijski način, pri katerem se ploščad skupaj z vzvojnimi utežmi in referenčnimi masami, nameščenimi na njej, vrti s stebričkom. ang. hitrost.

Podano v tabeli. RMS napake kažejo na notranje konvergenco vsakega rezultata. Določeno neskladje med vrednostmi G. p., pridobljenimi v različnih poskusih, je posledica dejstva, da definicija G. p. zahteva absolutne meritve in so zato možne sistematične. napake v rezultate. Očitno je zanesljivo vrednost G. p. mogoče dobiti le, če upoštevamo dec. definicije.

Tako v Newtonovi gravitacijski teoriji kot v Einsteinovi splošni teoriji relativnosti (GR) G. p. velja za univerzalno konstanto narave, ki se ne spreminja v prostoru in času ter je neodvisna od fizične. in kem. lastnosti medija in gravitirajoče mase. Obstajajo različice teorije gravitacije, ki napovedujejo variabilnost Gp (na primer Diracova teorija, skalarno-tenzorske teorije gravitacije). Nekateri modeli podaljšanih supergravitacija(kvantna posplošitev splošne relativnosti) napovedujejo tudi odvisnost G. p. od razdalje med medsebojno delujočima masama. Vendar nam trenutno razpoložljivi opazovalni podatki, pa tudi posebej zasnovani laboratorijski poskusi, še ne omogočajo zaznavanja sprememb G. p.

Lit.: Sagitov M. U., Konstanta gravitacije in, M., 1969; Sagitov M. U. et al., Nova definicija Cavendisheve gravitacijske konstante, DAN SSSR, 1979, letnik 245, str. 567; Milyukov V.K., Ali se to spremeni gravitacijska konstanta?, "Narava", 1986, št. 6, str. 96.

Newtonova gravitacijska konstanta je bila izmerjena z atomsko interferometrijo. Nova tehnika je brez pomanjkljivosti čisto mehanskih eksperimentov in bo morda kmalu omogočila preučevanje učinkov splošne relativnosti v laboratoriju.

Temeljne fizične konstante, kot je hitrost svetlobe c, gravitacijska konstanta G, konstanta fine strukture α, elektronska masa in drugo igrajo izjemno pomembno vlogo v sodobni fiziki. Pomemben del eksperimentalne fizike je namenjen čim natančnejšemu merjenju njihovih vrednosti in preverjanju, ali se ne spreminjajo v času in prostoru. Že najmanjši sum o neskladnosti teh konstant lahko povzroči cel tok novih teoretičnih raziskav in revizij splošno sprejetih določil teoretične fizike. (Glej priljubljeni članek J. Barrowa in J. Weba, Nekonstantne konstante // V svetu znanosti, september 2005, kot tudi izbor znanstvenih člankov o možni variabilnosti interakcijskih konstant.)

Večina osnovnih konstant je danes znanih z izjemno visoko natančnostjo. Tako se masa elektrona meri z natančnostjo 10 -7 (to je stotisočinka odstotka), konstanta fine strukture α, ki označuje moč elektromagnetne interakcije, pa se meri z natančnostjo. od 7 × 10 -10 (glej opombo Konstanta fine strukture je bila izboljšana). Glede na to se morda zdi presenetljivo, da je vrednost gravitacijske konstante, ki je vključena v zakon univerzalne gravitacije, znana z natančnostjo, ki je slabša od 10 -4, torej stotinke odstotka.

To stanje odraža objektivne težave gravitacijskih eksperimentov. Če poskušate določiti G iz gibanja planetov in satelitov je treba z veliko natančnostjo poznati mase planetov, ki pa so le slabo poznane. Če v laboratoriju postavimo mehanski poskus, na primer izmerimo silo privlačnosti dveh teles z natančno znano maso, bo imela taka meritev velike napake zaradi izjemne šibkosti gravitacijske interakcije.

Po študiju predmeta fizike so v glavah študentov vse vrste konstant in njihove vrednosti. Tema gravitacije in mehanike ni izjema. Najpogosteje ne morejo odgovoriti na vprašanje, kakšno vrednost ima gravitacijska konstanta. Toda vedno bodo nedvoumno odgovorili, da je prisoten v zakonu univerzalne gravitacije.

Iz zgodovine gravitacijske konstante

Zanimivo je, da v Newtonovem delu takšne količine ni. V fiziki se je pojavil veliko kasneje. Natančneje, šele na začetku devetnajstega stoletja. Toda to ne pomeni, da ni obstajala. Samo znanstveniki ga niso definirali in niso vedeli njegovega točnega pomena. Mimogrede, o pomenu. Gravitacijska konstanta se nenehno izpopolnjuje, saj gre za decimalni ulomek z velikim številom števk za decimalno vejico, pred katero je nič.

Ravno dejstvo, da ta vrednost prevzame tako majhno vrednost, pojasnjuje, zakaj je delovanje gravitacijskih sil na majhnih telesih neopazno. Samo zaradi tega multiplikatorja se izkaže, da je sila privlačnosti zanemarljiva.

Prvič je fizik G. Cavendish z izkušnjami ugotovil vrednost, ki jo ima gravitacijska konstanta. In zgodilo se je leta 1788.

Pri njegovih poskusih je bila uporabljena tanka palica. Obešen je bil na tanki bakreni žici in je bil dolg približno 2 metra. Na koncih te palice sta bili pritrjeni dve enaki svinčeni krogli s premerom 5 cm, poleg njih pa so bile postavljene velike svinčene kroglice. Njihov premer je bil že 20 cm.

Ko so se velike in majhne kroglice približale, se je palica obrnila. Govorilo je o njihovi privlačnosti. Iz znanih mas in razdalj ter izmerjene sile zvijanja je bilo mogoče precej natančno ugotoviti, čemu je enaka gravitacijska konstanta.

In vse se je začelo s prostim padcem teles

Če telesa različnih mas postavimo v praznino, bodo padla hkrati. Odvisno od padca z iste višine in njegovega začetka ob istem času. Možno je bilo izračunati pospešek, s katerim vsa telesa padejo na Zemljo. Izkazalo se je, da je približno enako 9,8 m / s 2.

Znanstveniki so ugotovili, da je sila, s katero se vse privlači na Zemljo, vedno prisotna. Poleg tega to ni odvisno od višine, na katero se telo premika. En meter, kilometer ali na stotine kilometrov. Ne glede na to, kako daleč je telo, ga bo pritegnila Zemlja. Drugo vprašanje je, kako bo njegova vrednost odvisna od razdalje?

Prav na to vprašanje je angleški fizik I. Newton našel odgovor.

Zmanjševanje sile privlačnosti teles z njihovo razdaljo

Za začetek je postavil predpostavko, da se sila teže zmanjšuje. In njegova vrednost je obratno sorazmerna s kvadratom razdalje. Poleg tega je treba to razdaljo šteti od središča planeta. In naredil nekaj teoretičnih izračunov.

Nato je ta znanstvenik uporabil podatke astronomov o gibanju naravnega satelita Zemlje - Lune. Newton je izračunal, s kakšnim pospeškom se vrti okoli planeta, in dobil enake rezultate. To je pričalo o resničnosti njegovega sklepanja in omogočilo oblikovanje zakona univerzalne gravitacije. Gravitacijska konstanta še ni bila v njegovi formuli. Na tej stopnji je bilo pomembno prepoznati odvisnost. Kar je bilo storjeno. Sila gravitacije se zmanjša obratno sorazmerno s kvadratom razdalje od središča planeta.

Za zakon univerzalne gravitacije

Newton je še naprej razmišljal. Ker Zemlja privlači Luno, jo mora pritegniti Sonce. Poleg tega mora sila takšne privlačnosti upoštevati zakon, ki ga je opisal. In potem ga je Newton razširil na vsa telesa vesolja. Zato ime zakona vključuje besedo "univerzalni".

Sile univerzalne gravitacije teles so opredeljene kot sorazmerne zmnožku mas in inverzne s kvadratom razdalje. Kasneje, ko je bil koeficient določen, je formula zakona dobila naslednjo obliko:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Vsebuje naslednje oznake:

Formula za gravitacijsko konstanto izhaja iz tega zakona:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Vrednost gravitacijske konstante

Zdaj je čas za konkretne številke. Ker znanstveniki to vrednost nenehno izboljšujejo, so bile v različnih letih uradno sprejete različne številke. Na primer, po podatkih za leto 2008 je gravitacijska konstanta 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Minila so tri leta - in konstanta je bila preračunana. Zdaj je gravitacijska konstanta enaka 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Toda za šolarje je pri reševanju problemov dovoljeno zaokrožiti na tako vrednost: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Kakšen je fizični pomen te številke?

Če v formulo, ki je podana za zakon univerzalne gravitacije, nadomestimo določene številke, bomo dobili zanimiv rezultat. V določenem primeru, ko so mase teles enake 1 kilogramu in se nahajajo na razdalji 1 metra, se izkaže, da je sila gravitacije enaka samemu številu, ki je znano za gravitacijsko konstanto.

Se pravi, pomen gravitacijske konstante je, da kaže, s kakšno silo se bodo takšna telesa pritegnila na razdalji enega metra. Številka kaže, kako majhna je ta sila. Konec koncev je deset milijard manj kot ena. Niti videti je ni mogoče. Tudi če telesa stokrat povečamo, se rezultat ne bo bistveno spremenil. Še vedno bo ostalo veliko manj kot enotnost. Zato postane jasno, zakaj je sila privlačnosti opazna le v tistih situacijah, če ima vsaj eno telo ogromno maso. Na primer planet ali zvezda.

Kako je gravitacijska konstanta povezana s pospeškom prostega padca?

Če primerjamo dve formuli, od katerih bo ena za gravitacijo, druga pa za zakon gravitacije Zemlje, lahko vidimo preprost vzorec. Gravitacijska konstanta, masa Zemlje in kvadrat razdalje od središča planeta sestavljajo faktor, ki je enak pospešku prostega pada. Če to zapišemo v formulo, dobimo naslednje:

• g = (G x M): r 2 .

Poleg tega uporablja naslednji zapis:

Mimogrede, gravitacijsko konstanto je mogoče najti tudi iz te formule:

• G \u003d (g x r 2): M.

Če želite vedeti pospešek prostega pada na določeni višini nad površino planeta, vam bo naslednja formula prišla prav:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, kjer je n višina nad zemeljsko površino.

Problemi, ki zahtevajo poznavanje gravitacijske konstante

Prva naloga

Stanje. Kolikšen je pospešek prostega padca na enem od planetov sončnega sistema, na primer na Marsu? Znano je, da je njegova masa 6,23 10 23 kg, polmer planeta pa 3,38 10 6 m.

Odločitev. Uporabiti morate formulo, ki je bila napisana za Zemljo. Vanj samo nadomestite vrednosti, podane v nalogi. Izkazalo se je, da bo gravitacijski pospešek enak zmnožku 6,67 x 10 -11 in 6,23 x 10 23, ki ga je treba nato deliti s kvadratom 3,38 10 6 . V števcu je vrednost 41,55 x 10 12. In imenovalec bo 11,42 x 10 12. Eksponenti se bodo zmanjšali, zato je za odgovor dovolj, da poiščemo količnik dveh števil.

Odgovori: 3,64 m/s 2 .

Druga naloga

Stanje. Kaj je treba storiti s telesi, da bi zmanjšali njihovo privlačnost za 100-krat?

Odločitev. Ker mase teles ni mogoče spremeniti, se bo sila zmanjšala zaradi njihove odstranitve drug od drugega. Sto dobimo z kvadriranjem 10. To pomeni, da mora razdalja med njima postati 10-krat večja.

Odgovori: 10-krat jih premaknite na razdaljo, ki je večja od prvotne.