09.10.2019
Formula gravitacione konstante. Gravitacijska konstanta mjerena novim metodama
Kao jedna od osnovnih veličina u fizici, gravitaciona konstanta se prvi put spominje u 18. veku. Istovremeno, prvi pokušaji da se izmeri njena vrednost, ali zbog nesavršenosti instrumenata i nedovoljnog poznavanja ove oblasti, to je bilo moguće tek sredinom 19. veka. Kasnije je dobijeni rezultat nekoliko puta korigovan (posljednji put 2013. godine). Međutim, treba napomenuti da ne postoji fundamentalna razlika između prvog (G = 6,67428(67) 10 −11 m³ s −2 kg −1 ili N m² kg −2) i posljednjeg (G = 6,67384( 80) 10 −11 m³ s −2 kg −1 ili N m² kg −2) vrijednosti ne postoje.
Kada koristite ovaj koeficijent za praktične proračune, treba imati na umu da je konstanta takva u globalnim univerzalnim konceptima (ako ne pravite rezerve o fizici elementarnih čestica i drugim slabo proučavanim naukama). To znači da se gravitaciona konstanta Zemlje, Mjeseca ili Marsa neće razlikovati jedna od druge.
Ova veličina je osnovna konstanta u klasičnoj mehanici. Stoga je gravitaciona konstanta uključena u razne proračune. Konkretno, bez informacija o manje-više tačnoj vrijednosti ovog parametra, naučnici ne bi mogli izračunati tako važan koeficijent u svemirskoj industriji kao što je ubrzanje slobodnog pada (koje će biti različito za svaku planetu ili drugo kosmičko tijelo) .
Međutim, Newton, koji je govorio općenito, poznavao je gravitacijsku konstantu samo u teoriji. Odnosno, bio je u stanju da formuliše jedan od najvažnijih fizičkih postulata, a da nije imao informacije o količini na kojoj se on u suštini zasniva.
Za razliku od drugih fundamentalnih konstanti, fizika može samo sa određenim stepenom tačnosti reći čemu je jednaka gravitaciona konstanta. Njegova vrijednost se periodično dobiva iznova i svaki put se razlikuje od prethodne. Većina naučnika smatra da ova činjenica nije posljedica njegovih promjena, već banalnijih razloga. Prvo, to su metode mjerenja (provode se različiti eksperimenti za izračunavanje ove konstante), a drugo, preciznost instrumenata, koja se postepeno povećava, podaci se rafiniraju i dobiva se novi rezultat.
Uzimajući u obzir činjenicu da je gravitaciona konstanta veličina mjerena sa 10 na -11 stepen (što je izuzetno mala vrijednost za klasičnu mehaniku), konstantno prečišćavanje koeficijenta nije iznenađujuće. Osim toga, simbol je podložan korekciji počevši od 14 decimalnih mjesta.
Međutim, postoji još jedna teorija u modernoj fizici talasa, koju su izneli Fred Hoyle i J. Narlikar još 70-ih godina prošlog veka. Prema njihovim pretpostavkama, gravitaciona konstanta se vremenom smanjuje, što utiče na mnoge druge indikatore koji se smatraju konstantama. Tako je američki astronom van Flandern primijetio fenomen blagog ubrzanja Mjeseca i drugih nebeskih tijela. Rukovodeći se ovom teorijom, treba pretpostaviti da u ranim proračunima nije bilo globalnih grešaka, a razlika u dobijenim rezultatima se objašnjava promjenama u vrijednosti same konstante. Ista teorija govori o nepostojanosti nekih drugih veličina, kao npr
Da bismo objasnili posmatranu evoluciju Univerzuma u okviru postojećih teorija, moramo pretpostaviti da su neke fundamentalne konstante konstantnije od drugih.
Među osnovnim fizičkim konstantama - brzinom svjetlosti, Planckovom konstantom, nabojem i masom elektrona - gravitacijska konstanta stoji nekako odvojeno. Čak je i istorija njegovog merenja prikazana u čuvenim enciklopedijama Britannica i Larousse, a da ne govorimo o "Fizičkoj enciklopediji", sa greškama. Iz relevantnih članaka u njima čitalac saznaje da je njegovu numeričku vrijednost prvi odredio u preciznim eksperimentima 1797–1798 poznati engleski fizičar i hemičar Henry Cavendish (1731–1810), vojvoda od Devonshirea. U stvari, Cavendish je izmjerio prosječnu gustinu Zemlje (njegovi podaci se, inače, razlikuju za samo pola procenta od rezultata modernih istraživanja). Imajući informacije o gustini Zemlje, lako možemo izračunati njenu masu, a znajući masu odrediti gravitacionu konstantu.
Intriga je da u vrijeme Cavendisha koncept gravitacijske konstante još nije postojao, a zakon univerzalne gravitacije nije bio uobičajen da se piše u nama poznatom obliku. Podsjetimo da je gravitacijska sila proporcionalna proizvodu masa gravitirajućih tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između ovih tijela, dok je koeficijent proporcionalnosti upravo gravitaciona konstanta. Ovaj oblik pisanja Njutnovog zakona pojavljuje se tek u 19. veku. A prvi eksperimenti u kojima je mjerena gravitacijska konstanta izvedeni su već krajem stoljeća - 1884. godine.
Kako primećuje ruski istoričar nauke Konstantin Tomilin, gravitaciona konstanta se razlikuje od ostalih fundamentalnih konstanti i po tome što prirodna skala bilo koje fizičke veličine nije povezana sa njom.
Istovremeno, brzina svjetlosti određuje maksimalnu vrijednost brzine, a Plankova konstanta određuje minimalnu promjenu u akciji.
U direktnoj vezi sa gravitacionom konstantom je takozvana "kosmološka konstanta", koja se prvi put pojavila u jednadžbama opće teorije relativnosti Alberta Einsteina. Otkrivši da ove jednačine opisuju ili šireći ili skupljajući univerzum, Ajnštajn je jednačinama veštački dodao „kosmološki termin“, koji je obezbedio postojanje stacionarnih rešenja.
Njegovo fizičko značenje se svodilo na postojanje sile koja kompenzuje sile univerzalne gravitacije i koja se manifestuje samo u veoma velikim razmerama. Nedosljednost modela stacionarnog Univerzuma postala je očigledna Ajnštajnu nakon objavljivanja radova američkog astronoma Edvina Habla (Edwin Powell Hubble, 1889–1953) i sovjetskog matematičara Alexandera Friedmana, koji su dokazali valjanost drugačijeg modela, prema kojoj se Univerzum širi u vremenu. Godine 1931. Ajnštajn je napustio kosmološku konstantu, nazvavši je u privatnom razgovoru "najvećom greškom u svom životu".
Priča se, međutim, tu nije završila. Nakon što je ustanovljeno da se širenje Univerzuma ubrzava posljednjih pet milijardi godina, pitanje postojanja antigravitacije ponovo je postalo aktuelno; zajedno sa njom, kosmološka konstanta se takođe vratila u kosmologiju.
Predstavljajući svoju hipotezu svojim kolegama, Manhajm je pre svega nastojao da približi rešenje „problema kosmološke konstante“, što je bilo veoma relevantno za kosmologiju. Suština ovog problema je sljedeća.
Prema modernim konceptima, kosmološka konstanta karakterizira brzinu širenja Univerzuma. Njegova numerička vrijednost, pronađena teoretski metodama kvantne teorije polja, je 10.120 puta veća od one dobivene iz opservacija.
Teorijska vrijednost kosmološke konstante je toliko velika da uz odgovarajuću brzinu širenja svemira zvijezde i galaksije jednostavno ne bi imale vremena da se formiraju.
Keith Horne sa britanskog univerziteta St. Andrew (Univerzitet St Andrew) pozdravlja Mannheimovu hipotezu jer koristi fundamentalne principe fizike čestica: "Veoma je elegantna i bilo bi divno da je tačna." Prema Hornu, u ovom slučaju bismo mogli spojiti fiziku čestica i gravitaciju u jednu vrlo atraktivnu teoriju.
Ali ne slažu se svi s njom. New Scientist također citira mišljenje kosmologa Toma Shanksa da neke pojave koje se vrlo dobro uklapaju u standardni model - na primjer, nedavna mjerenja kosmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja i kretanja dvostrukih pulsara - vjerojatno neće biti tako lako objašnjeni u Mannheimovoj teoriji .
Sam Mannheim ne poriče probleme s kojima se susreće njegova hipoteza, napominjući da ih smatra mnogo manje značajnim u odnosu na poteškoće standardnog kosmološkog modela: „Razvijaju ga stotine kosmologa, a ipak je nezadovoljavajući za 120 redova veličina.”
Treba napomenuti da je Manhajm pronašao niz pristalica koji su ga podržavali kako bi isključio ono najgore. Najgorem su pripisali hipotezu koju su 2006. iznijeli Paul Steinhardt sa Univerziteta Princeton i Neil Turok sa Univerziteta Cambridge, prema kojoj se Univerzum periodično rađa i nestaje, a u svakom od ciklusa (koji traju trilion godina) postoji Veliki prasak, a u svakom ciklusu se brojčana vrijednost kosmološke konstante pokaže manjom nego u prethodnom.
Izuzetno beznačajna vrijednost kosmološke konstante, zabilježena u zapažanjima, znači da je naš Univerzum veoma udaljena karika u veoma dugom lancu svjetova u nastajanju i nestajanju... koeficijent proporcionalnosti G u formuli koja izražava Njutnov zakon gravitacije F=G / mM r 2 , Gdje F - sila privlačenja, M i m - mase privlačećih tijela, r - udaljenost između tijela. Ostale oznake za G. p.: γ ili f (ređe k 2
). Brojčana vrijednost G.P zavisi od izbora sistema jedinica dužine, mase i sile. U CGS sistemu jedinica (vidi CGS sistem jedinica) G = (6,673 ± 0,003)․10 -8․dana․cm 2
g -2 ili․cm 3․g --1 sec -2
). Brojčana vrijednost G.P zavisi od izbora sistema jedinica dužine, mase i sile. U CGS sistemu jedinica (vidi CGS sistem jedinica), u međunarodnom sistemu jedinica (vidi Međunarodni sistem jedinica) = (6,673 ± 0,003)․10 -11․․n․m 2
g -2 kg --2․m 3․g --1. Najpreciznija vrijednost G.P. je dobivena iz laboratorijskih mjerenja sile privlačenja između dvije poznate mase pomoću torzijske vage (vidi Torziona vaga).
Prilikom izračunavanja orbita nebeskih tijela (na primjer, satelita) u odnosu na Zemlju, koristi se geocentrični geometrijski indeks - proizvod geocentričnog indeksa na masu Zemlje (uključujući njenu atmosferu):
G.E.= (3,98603 ± 0,00003)․10 14 ․ kg --2․g --1.
Prilikom izračunavanja orbita nebeskih tijela u odnosu na Sunce koristi se heliocentrična geometrijska tačka - proizvod heliocentrične tačke na masu Sunca:
GS = 1,32718․10 20 ․ kg --2․g --1.
Ove vrijednosti G.E. I GS odgovaraju sistemu fundamentalnih astronomskih konstanti (Vidi Fundamentalne astronomske konstante), usvojenom 1964. na kongresu Međunarodne astronomske unije.
Yu. A. Ryabov.
- - , fizički veličina koja karakteriše svojstva tela kao izvora gravitacije; jednaka inercijskoj masi. ...
Fizička enciklopedija
- - povećanje tokom vremena odstupanja od prosjeka. vrijednosti gustoće i brzine kretanja tvari u prostoru. proizvedeno pod uticajem gravitacije...
Fizička enciklopedija
- - povećanje poremećaja u gustoći i brzini materije u inicijalno gotovo homogenom mediju pod uticajem gravitacionih sila. Kao rezultat gravitacijske nestabilnosti nastaju nakupine materije...
Astronomski rječnik
- - tijelo velike mase čiji je utjecaj na kretanje svjetlosti sličan djelovanju obične leće, prelamajući zrake promjenom optičkih svojstava medija...
Lemov svijet - Rječnik i vodič
- - podzemne vode koje se mogu kretati kroz pore, pukotine i druge šupljine stena pod uticajem gravitacije...
Rječnik geoloških pojmova
- - besplatna voda. Kreće se pod uticajem gravitacije, u njemu deluje hidrodinamički pritisak...
Rječnik hidrogeologije i inženjerske geologije
- - Vlaga je slobodna, pokretna ili sposobna da se kreće u zemljištu ili zemljištu pod uticajem gravitacije...
Objašnjavajući rečnik nauke o tlu
- - gravitacija je konstantna, - univerzalna. fizički konstanta G, uključena u formulu koja izražava Njutnov zakon gravitacije: G = *10-11N*m2/kg2...
Veliki enciklopedijski politehnički rječnik
- - lokalna segregacija po visini ingota, povezana sa razlikom u gustini čvrste i tečne faze, kao i tečnih faza koje se ne mešaju tokom kristalizacije...
- - osovinska peć u kojoj se zagrijani materijal pomiče odozgo prema dolje pod utjecajem gravitacije, a plinovita rashladna tekućina se kreće suprotno...
Enciklopedijski rečnik metalurgije
- - sin. termin anomalija gravitacije...
Geološka enciklopedija
- - vidi čl. Besplatna voda....
Geološka enciklopedija
- - masa, teška masa, fizička veličina koja karakteriše svojstva tijela kao izvora gravitacije; brojčano jednak inercijskoj masi. Pogledajte misu...
- - isto kao i Plumb Line...
Velika sovjetska enciklopedija
- - teška masa, fizička veličina koja karakteriše svojstva tijela kao izvora gravitacije; brojčano jednak inercijskoj masi. Pogledajte misu...
Velika sovjetska enciklopedija
- - koeficijent proporcionalnosti G u formuli koja izražava Newtonov zakon gravitacije F = G mM / r2, gdje je F sila privlačenja, M i m su mase privlačećih tijela, r je udaljenost između tijela...
Velika sovjetska enciklopedija
"Gravitaciona konstanta" u knjigama
autor Eskov Kiril Jurijevič autor2. POGLAVLJE Formiranje naše planete: “hladne” i “vruće” hipoteze. Gravitaciona diferencijacija podzemlja. Postanak atmosfere i hidrosfere
Iz knjige Nevjerovatna paleontologija [Historija Zemlje i života na njoj] autor Eskov Kiril Jurijevič2. POGLAVLJE Formiranje naše planete: “hladne” i “vruće” hipoteze. Gravitaciona diferencijacija podzemlja. Postanak atmosfere i hidrosfere Priču o nastanku Zemlje i Sunčevog sistema moraćemo da počnemo izdaleka. Godine 1687. I. Newton je izveo zakon univerzalnog
Šta je gravitaciono sočivo?
Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Tom 1. Astronomija i astrofizika. Geografija i druge nauke o Zemlji. Biologija i medicina autor Kondrašov Anatolij PavlovičŠta je gravitaciono sočivo? Jedna od važnih posledica opšte teorije relativnosti je da gravitaciono polje čak utiče na svetlost. Prolazeći u blizini vrlo velikih masa, svjetlosni zraci se odbijaju. Da objasnim ideju gravitacije
Konstantna briga
Iz knjige Dnevnički listovi. Sveska 1 autor Rerih Nikolaj KonstantinovičStalna briga Naši komiteti se već pitaju kakav će biti njihov stav nakon ratifikacije Pakta. Nekim prijateljima se može učiniti da zvanična ratifikacija Pakta već isključuje svaku javnu inicijativu i saradnju. U međuvremenu, u stvarnosti bi trebalo da bude tako
6.10. Gravitaciona redukcija vektora stanja
Iz knjige Shadows of the Mind [U potrazi za naukom o svijesti] od Penrosea Rogera6.10. Gravitaciona redukcija vektora stanja Postoje dobri razlozi za sumnju da modifikacija kvantne teorije - neophodna ako želimo da neki oblik R predstavimo kao pravi fizički proces - mora uključivati efekte
Analogija vulkana: gravitaciona i centrifugalna energija
Iz knjige Interstellar: nauka iza kulisa autor Thorne Kip StephenAnalogija vulkana: gravitaciona i centrifugalna energija Da bismo objasnili kako je ovaj vulkan povezan sa zakonima fizike, moraćemo da se pozabavimo malo tehničkim rečima, pretpostavićemo da se Endurance kreće u ekvatorijalnoj ravni Gargantue.
GRAVITACIJSKA PIŠTOLJA TREĆEG RAJHA (Na osnovu materijala V. Psalomshchikova)
Iz knjige 100 velikih tajni Drugog svetskog rata autor Nepomnyashchiy Nikolai NikolaevichGRAVITACIJSKI PUŠTOVI TREĆEG RAJHA (Na osnovu materijala V. Psalomščikova) Početkom 1920-ih, u Njemačkoj je objavljen članak T. Kaluze, vanrednog profesora Univerziteta u Kenigsbergu o „teoriji velikog ujedinjenja“, u kojem je on uspeo je da prestigne Ajnštajna, koji je u to vreme radio
Šta je gravitaciono sočivo?
Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Tom 1 [Astronomija i astrofizika. Geografija i druge nauke o Zemlji. biologija i medicina] autor Kondrašov Anatolij PavlovičŠta je gravitaciono sočivo? Jedna od važnih posledica opšte teorije relativnosti je da gravitaciono polje čak utiče na svetlost. Prolazeći u blizini vrlo velikih masa, svjetlosni zraci se odbijaju. Da objasnim ideju gravitacije
Gravitacijski
TSBGravitacija vertikalna
Iz knjige Velika sovjetska enciklopedija (GR) autora TSBGravity Dam
Iz knjige Velika sovjetska enciklopedija (GR) autora TSBGravitaciona konstanta
Iz knjige Velika sovjetska enciklopedija (GR) autora TSBKristalne sposobnosti. Gravitaciono punjenje
Iz knjige Energija kamena liječi. Kristaloterapija. Gdje početi? od Bril MariaKristalne sposobnosti. Gravitaciono hranjenje Prirodni elementi, kristalizovani milionima godina u dubinama zemljine unutrašnjosti, imaju posebna svojstva koja im omogućavaju da maksimalno ostvare svoje sposobnosti. A te sposobnosti nisu tako male.
Pravilo "Gravitacijski tobogan"
Iz knjige Zdravstveno-borbeni sistem “Polarni medvjed” autor Meshalkin Vladislav EduardovičPravilo „Gravitacijski slajd“ Već smo se dogovorili: sve je misao; misao je Moć; kretanje Sile je talas. Stoga se borbena interakcija u suštini ne razlikuje od pranja odjeće. U oba slučaja se dešava talasni proces. Morate shvatiti da je talasni proces života
Istorija merenja
Gravitaciona konstanta se pojavljuje u modernim zapisima zakona univerzalne gravitacije, ali je eksplicitno odsutna iz Newtona i radova drugih naučnika do početka 19. stoljeća. 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 uradio francuski fizičar Poisson u svom “Traktatu o mehanici” (1809), barem nijedan raniji rad u kojem bi se gravitaciona konstanta pojavila istoričari nisu identifikovali. Godine 1798. Henry Cavendish je izveo 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 od vremena Cavendisha se povećao, ali je njegov rezultat već bio prilično blizak modernom.
Vidi također
Bilješke
Linkovi
- Gravitaciona konstanta- članak iz Velike sovjetske enciklopedije
Wikimedia fondacija.
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 zakon gravitacije), 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 Fundamental Phys. 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 (od 1980.). Najtačnija vrijednost G. p.......
Fizička enciklopedija gravitaciona konstanta - - Teme industrija nafte i gasa EN gravitaciona konstanta ...
Fizička enciklopedija Vodič za tehnički prevodilac
- (označeno sa G), koeficijent proporcionalnosti u Newtonovom zakonu gravitacije (vidi Zakon univerzalne gravitacije), G = (6,67259 + 0,00085)·10 11 N·m2/kg2. * * * GRAVITACIONA KONSTANTA GRAVITACIONA KONSTANTA (oznacena sa G), koeficijent... ... Encyclopedic Dictionary
Gravitacija je konstantna, univerzalna. fizički konstanta G, uključena u gripu, izražavajući Newtonov zakon gravitacije: G = (6,672 59 ± 0,000 85) * 10 11 N * 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 privlačećih tela, r je rastojanje između tela. Ostale oznake za 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 ... Prirodne nauke. Encyclopedic Dictionary
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 desetinama i stotinama godina od G. Galilea, I. Newtona, A. Einsteina do danas. Najsitnije čestice materije i planete, zvezde i...
Nakon studiranja fizike, studentima ostaju svakakve konstante i njihova značenja u svojim glavama. 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 Njutnova dela nemaju takvu vrednost. U fizici se pojavio mnogo kasnije. Tačnije, tek početkom devetnaestog veka. Ali to ne znači da nije postojao. Naučnici ga jednostavno nisu definisali i nisu otkrili njegovo tačno značenje. Usput, o značenju. Gravitaciona konstanta se stalno usavršava jer je decimalni razlomak sa velikim brojem znamenki iza decimalne tačke, kojoj prethodi nula.
Upravo činjenica da ova veličina zauzima tako malu vrijednost objašnjava činjenicu da je djelovanje gravitacijskih sila neprimjetno na mala tijela. Samo zbog ovog množitelja sila privlačenja ispada zanemarljivo mala.
Po prvi put, vrijednost koju gravitacijska konstanta uzima eksperimentalno je ustanovio fizičar G. Cavendish. I to se dogodilo 1788.
Njegovi eksperimenti koristili su tanku šipku. Bio je okačen na tanku bakarnu žicu i bio je dugačak oko 2 metra. Na krajeve ove šipke bile su pričvršćene dvije identične olovne kugle prečnika 5 cm. Njihov prečnik je već bio 20 cm.
Kada su se velike i male kugle spojile, štap se rotirao. To je govorilo o njihovoj privlačnosti. Na osnovu poznatih masa i udaljenosti, kao i izmjerene sile uvijanja, bilo je moguće prilično precizno odrediti čemu je jednaka gravitaciona konstanta.
Sve je počelo slobodnim padom tijela
Ako stavite tijela različite mase u prazninu, ona će pasti u isto vrijeme. Pod uslovom da padnu sa iste visine i počnu u istom trenutku. Bilo je moguće izračunati ubrzanje kojim sva tijela padaju na Zemlju. Ispostavilo se da je otprilike 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 to pitanje je engleski fizičar I. Newton pronašao odgovor.
Smanjenje sile privlačenja tijela njihovom udaljenosti
Za početak, iznio je pretpostavku da se gravitacija smanjuje. A njegova vrijednost je obrnuto povezana s kvadratom udaljenosti. Štaviše, ova udaljenost se mora računati od centra planete. I izvršio teorijske proračune.
Zatim je ovaj naučnik koristio podatke astronoma o kretanju Zemljinog prirodnog satelita, Mjeseca. Newton je izračunao ubrzanje kojim se 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 identificirati ovisnost. Što je i urađeno. Sila gravitacije opada obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti od centra planete.
Prema zakonu univerzalne gravitacije
Njutn je nastavio svoje misli. Budući da Zemlja privlači Mjesec, 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. Zato se u nazivu zakona nalazi i riječ “u svijetu”.
Sile univerzalne gravitacije tijela definirane su kao proporcionalne ovisno o proizvodu masa i inverzne kvadratu udaljenosti. Kasnije, kada je koeficijent određen, formula zakona je poprimila sljedeći oblik:
- F t = G (m 1 * x m 2) : r 2.
Uvodi sljedeće oznake:
Formula za gravitacionu konstantu slijedi iz ovog zakona:
- G = (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 godinama službeno su 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 ponovo izračunata. Sada je gravitaciona konstanta 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Ali za školarce, prilikom rješavanja zadataka, dopušteno je zaokružiti na ovu vrijednost: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.
Koje je fizičko značenje ovog broja?
Ako zamenite određene brojeve u formulu datu za zakon univerzalne gravitacije, dobit ćete zanimljiv rezultat. U konkretnom slučaju, kada su mase tijela jednake 1 kilogramu, a nalaze se na udaljenosti od 1 metar, ispada da je gravitacijska sila jednaka 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. Nemoguće je to ni primijetiti. Čak i ako se tijela uvećaju sto puta, rezultat se neće značajno promijeniti. I dalje će ostati mnogo manje od jedan. 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 gravitacije?
Ako uporedite dvije formule, od kojih je jedna za silu gravitacije, a druga za zakon gravitacije Zemlje, možete vidjeti jednostavan obrazac. Gravitaciona konstanta, masa Zemlje i kvadrat udaljenosti od centra planete čine koeficijent koji je jednak ubrzanju gravitacije. Ako ovo zapišemo kao formulu, dobićemo sljedeće:
- g = (G x M) : r 2 .
Štaviše, koristi sljedeću notaciju:
Inače, gravitaciona konstanta se takođe može naći iz ove formule:
- G = (g x r 2) : M.
Ako trebate saznati ubrzanje gravitacije na određenoj visini iznad površine planete, sljedeća formula će biti korisna:
- g = (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 gravitacije 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 zapisana za Zemlju. Samo zamijenite vrijednosti date u problemu. Ispada da će ubrzanje gravitacije biti jednako umnošku 6,67 x 10 -11 i 6,23 x 10 23, koje je potrebno podijeliti s kvadratom od 3,38 x 10 6. Brojač daje vrijednost 41,55 x 10 12. I imenilac će biti 11,42 x 10 12. Potencija će se poništiti, tako da da biste odgovorili trebate samo saznati količnik dva broja.
Odgovori: 3,64 m/s 2.
Zadatak dva
Stanje.Šta treba učiniti s tijelima da bi se njihova sila privlačenja smanjila za 100 puta?
Rješenje. Budući da se masa tijela ne može promijeniti, sila će se smanjiti zbog njihove udaljenosti jedno od drugog. Sto se dobije kvadriranjem 10. To znači da bi razmak između njih trebao postati 10 puta veći.
Odgovori: odmaknite ih na udaljenost 10 puta veću od originalne.
