Gravitaatiovakio on suhteellisuusvakio, jota käytetään Newtonin universaalin gravitaation laissa, ja jota yleisesti merkitään G. Useimmissa teksteissä näemme sen ilmaiseman seuraavasti:
G = 6,673 × 10-11 N m2 kg-2
Sitä käytetään tyypillisesti yhtälössä:
F = (G x m1 x m2) / r2 , jolloin
F = painovoima
G = painovoimavakio
m1 = ensimmäisen esineen massa (oletetaan, että se on massiivinen)
m2 = toisen esineen massa (oletetaan, että se on pienempi)
r = kahden massan välinen etäisyys
Kuten kaikissa fysiikan vakioissa, gravitaatiovakio on empiirinen arvo. Toisin sanoen se on osoitettu kokeilujen ja myöhempien havaintojen avulla.
Vaikka painovoimavakio otettiin ensimmäisen kerran käyttöön Isaac Newtonin osana hänen suosittua julkaisuaan vuonna 1687, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, vasta vuonna 1798, että vakio havaittiin todellisessa kokeessa. Älä ole yllättynyt. Se on enimmäkseen tällaista fysiikassa. Matemaattiset ennusteet normaalisti edeltävät kokeellisia todisteita.
Joka tapauksessa ensimmäinen henkilö, joka mittasi sen onnistuneesti, oli englantilainen fyysikko Henry Cavendish, joka mittasi erittäin pienen voiman kahden lyijymassan välillä käyttämällä erittäin herkkää vääntötasapainoa. On huomattava, että vaikka Cavendishin jälkeen mittauksia on tehty tarkemmin, arvojen parannukset (ts. Kyky saada arvot lähemmäksi Newtonin G: tä) eivät ole olleet todella merkittäviä.
Kun tarkastellaan G: n arvoa, näemme, että kun kertomme sen muilla määrinä, se johtaa melko pieneen voimaan. Laajennetaan tätä arvoa saadaksesi paremman kuvan siitä, kuinka pieni se todella on: 0.00000000006673 N m2 kg-2
Okei, katsotaanpa nyt, minkä voiman kaksi 1-kilogramman esineen kohdistaisivat toisiinsa, kun niiden geometriset keskukset ovat yhden metrin päässä toisistaan. Joten kuinka paljon me saamme?
F = 0.000000006673 N. Sillä ei todella ole merkitystä, jos lisäämme molempia massoja huomattavasti.
Koetaan esimerkiksi elefantin raskain tallennettu massa, 12 000 kg. Olettaen, että meitä on kaksi näistä, etäisyydellä yhden metrin etäisyydeltä niiden keskuksista. Tiedän, että on vaikea kuvitella, että koska norsut ovat melko kovia, mutta jatkakaamme vain tällä tavalla, koska haluan painottaa G: n merkitystä.
Joten kuinka paljon me saimme? Vaikka pyöristämmekin tämän, saisimme silti vain 0,01 N. Vertailun vuoksi maan omenaan kohdistama voima on noin 1 N. Ei ihme, että emme tunne vetovoimaa istuessamme jonkun viereen ... paitsi jos olet mies ja kyseinen henkilö on Megan Fox (silti olisi turvallista olettaa, että vetovoima olisi vain yksi tapa).
Siksi painovoima on havaittavissa vain, kun katsomme ainakin yhden massan olevan erittäin massiivinen, esim. planeetan.
Saanen lopettaa tämän keskustelun vielä yhdellä matemaattisella harjoituksella. Olettaen, että tiedät sekä painosi että painosi ja tiedät maan säteen. Kytke ne yllä olevaan yhtälöön ja ratkaise toinen massa. Voila! Ihmeiden ihme, olet juuri saanut maan massan.
Voit lukea lisää gravitaatiovakiosta täältä Space Magazine. Haluatko tietää enemmän uudesta tutkimuksesta, jonka perustavoima ei ole muuttunut ajan kuluessa? Tässä artikkelissa on myös joitain oivalluksia, jotka löydät kommenttien joukosta: Tilava Web -rakenteen ennätykselliset rikkoutumiset kattavat 270 miljoonaa valovuotta kaikkialla
Niistä on enemmän NASA: ssa. Tässä on muutama lähde:
- painovoima
- Painoyhtälö
Tässä on kaksi jaksoa Astronomy Cast -julkaisusta, jotka kannattaa myös tarkistaa:
- Painovoimaallot
- Painovoimainen linssi
Lähteet:
- Wikipedia - Painovoimainen vakio
- NASA - Painoyhtälö
- Fysiikan luokkahuone - Newtonin universaali painovoimalaki
