ค่าความโน้มถ่วงคงที่คืออะไร

Send

ค่าความโน้มถ่วงเป็นค่าคงที่สัดส่วนที่ใช้ในกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตันและเขียนโดยจีในเนื้อหาส่วนใหญ่เราเห็นว่ามันเป็น:

G = 6.673 × 10^-11 ม² กิโลกรัม^-2

โดยทั่วไปจะใช้ในสมการ:

F = (G x m₁ x m₂) / r² นั้น

F = แรงโน้มถ่วง

G = ค่าคงที่ความโน้มถ่วง

ม.₁ = มวลของวัตถุแรก (สมมติว่าเป็นวัตถุขนาดใหญ่)

ม.₂ = มวลของวัตถุที่สอง (ให้ถือว่าเป็นวัตถุที่เล็กกว่า)

r = การแยกระหว่างมวลทั้งสอง

เช่นเดียวกับค่าคงที่ในฟิสิกส์ค่าคงที่ความโน้มถ่วงเป็นค่าเชิงประจักษ์ กล่าวคือมันได้รับการพิสูจน์ผ่านชุดการทดลองและการสังเกตการณ์ที่ตามมา

แม้ว่าค่าคงตัวความโน้มถ่วงได้รับการแนะนำครั้งแรกโดยไอแซกนิวตันซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งพิมพ์ยอดนิยมของเขาในปี 1687 แต่ Philosophiae Naturalis Principia Mathematica มันไม่ได้เป็นเช่นนั้นจนกระทั่งปี ค.ศ. 1798 ว่าค่าคงที่ถูกสังเกตในการทดลองจริง อย่าแปลกใจ ส่วนใหญ่เป็นเช่นนี้ในวิชาฟิสิกส์ การทำนายทางคณิตศาสตร์มักจะนำหน้าหลักฐานการทดลอง

อย่างไรก็ตามคนแรกที่ประสบความสำเร็จในการวัดก็คือนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อเฮนรี่คาเวนดิชที่วัดแรงขนาดเล็กมากระหว่างมวลตะกั่วทั้งสองโดยใช้สมดุลแรงบิดที่ละเอียดอ่อนมาก ควรสังเกตว่าหลังจากคาเวนดิชถึงแม้ว่าจะมีการวัดที่แม่นยำมากขึ้น แต่การปรับปรุงค่า (เช่นความสามารถในการรับค่าที่ใกล้เคียงกับนิวตัน G) นั้นยังไม่มากนัก

เมื่อมองดูมูลค่าของ G เราจะเห็นว่าเมื่อเราคูณมันกับปริมาณอื่น ๆ มันจะส่งผลให้มีแรงเล็กน้อย ลองขยายมูลค่านั้นเพื่อให้คุณมีความคิดที่ดีขึ้นเกี่ยวกับขนาดเล็ก: 0.00000000006673 N m² กิโลกรัม^-2

เอาล่ะมาดูกันว่าวัตถุแรง 1 กิโลกรัมสองตัวจะออกแรงกันเมื่อศูนย์กลางทางเรขาคณิตของพวกมันอยู่ห่างกัน 1 เมตร ดังนั้นเราจะได้รับเท่าไหร่

F = 0.00000000006673 N. มันไม่สำคัญเลยถ้าเราเพิ่มมวลทั้งสองอย่างมาก

ตัวอย่างเช่นให้ลองช้างที่มีน้ำหนักมากที่สุดที่บันทึกไว้มากถึง 12,000 กิโลกรัม สมมติว่าเรามีสองสิ่งนี้อยู่ห่างจากศูนย์กลาง 1 เมตร ฉันรู้ว่ามันยากที่จะจินตนาการว่าเนื่องจากช้างค่อนข้างอ้วน แต่ให้ทำตามวิธีนี้เพราะต้องการเน้นความสำคัญของ G.

ดังนั้นเราได้รับเท่าไหร่ แม้ว่าเราจะปัดเศษออก แต่เราก็ยังได้รับเพียง 0.01 N สำหรับการเปรียบเทียบแรงที่กระทำต่อโลกบนแอปเปิ้ลนั้นมีค่าประมาณ 1 N. ไม่น่าแปลกใจที่เราไม่รู้สึกถึงแรงดึงดูดเมื่อเรานั่งข้าง ๆ ใครบางคน ... นอกเสียจากว่าคุณเป็นผู้ชายและคนนั้นคือเมแกนฟ็อกซ์ (ก็คงจะปลอดภัยที่จะสมมติว่าสถานที่น่าดึงดูดจะเป็นทางเดียวเท่านั้น)

ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจะเห็นได้ก็ต่อเมื่อเราพิจารณามวลอย่างน้อยหนึ่งมวลให้มีมวลมากเช่น ของดาวเคราะห์

ให้ฉันจบการสนทนานี้ด้วยแบบฝึกหัดทางคณิตศาสตร์อีกหนึ่งข้อ สมมติว่าคุณรู้ทั้งมวลและน้ำหนักและรู้รัศมีของโลก เสียบพวกมันเข้ากับสมการข้างบนแล้วแก้หามวลอื่น Voila! สิ่งมหัศจรรย์ที่น่าอัศจรรย์คุณเพิ่งได้รับมวลของโลก

คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับค่าคงตัวโน้มถ่วงที่นี่ใน Space Magazine ต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการศึกษาใหม่ที่พบว่ากำลังพื้นฐานไม่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาใช่ไหม นอกจากนี้ยังมีข้อมูลเชิงลึกบางส่วนที่คุณสามารถพบได้ในความคิดเห็นในบทความนี้: โครงสร้างทำลายสถิติ“ Dark Matter Web” ที่ตรวจพบซึ่งครอบคลุมถึง 270 ล้านปีแสงทั่วทั้งโลก

มีอะไรเพิ่มเติมเกี่ยวกับมันที่ NASA ต่อไปนี้เป็นแหล่งข้อมูลสองแห่ง: