Gravitacijos konstanta: Skirtumas tarp puslapio versijų
Ištrintas turinys Pridėtas turinys
S Atmestas Slapuke pakeitimas, grąžinta paskutinė versija (Homo keitimas) |
|||
Eilutė 1:
== Gravitacijos konstanta ==
''
: <math> G = \left(6.67428 \plusmn 0.0010 \right) \times 10^{-11} \ \mbox{m}^3 \ \mbox{kg}^{-1} \ \mbox{s}^{-2} \, </math>
:: <math> = \left(6.67428 \plusmn 0.0010 \right) \times 10^{-11} \ \mbox{N} \ \mbox{m}^2 \ \mbox{kg}^{-2} \, </math>
:: <math> = \left(6.67428 \plusmn 0.0010 \right) \times 10^{-8} \ \mbox{cm}^3 \ \mbox{g}^{-1} \ \mbox{s}^{-2} \, </math><br />Vadinamojoje Planko vienetų sistemoje G yra prilyginama vienetui.<br /><br /><br /><br />'''Dydžiai ir vienetai'''<br /><br />Makroskopiniuose atstumuose, gravitacijos jėga yra daug silpnesnė, palyginti su kitomis fundamentaliomis jėgomis: stipriąją, silpnąją ir elektromagnetinę. Pavyzdžiui, gravitacinė jėga tarp protonų ir elektronų, kai atstumas tarp jų 1 m, yra maždaug 10<sup>-67</sup> N, o elektromagnetinė jėga tarp dviejų dalelių yra maždaug 10<sup>-28</sup> N. Abi šios jėgos yra labai mažos. Elektromagnetinė jėga šiame pavyzdyje yra 39 kartus didesnė nei gravitacijos jėga, t.y. santykis tarp jėgų yra maždaug toks pat, kaip santykis, kaip Saulės masės 2*10<sup>30</sup>kg ir vieno mikrogramo mase (10<sup>-9</sup>kg).<br />Iš Niutono gravitacijos dėsnio seka, kad bet koks Masės M ir spindulio r kosminis kūnas, savo paviršiuje sukuria laisvojo kritimo pagreitį <math>g = GM/r^2</math>. T.y. žinant dydžius g, G ir r, galima nustatyti kosminio kūno masę arba kosminio kūno vidutinį tankį M/V. <br />Laisvojo kritimo pagreitis buvo žinomas iš Galileo Galilėjaus eksperimentų, o Žemės spindulį dar antikiniais laikais buvo pamatavęs Eratosfenas. Tad žinodami gravitacijos konstantą G galima buvo nustatyti Žemės masę arba jos vidutinį tankį.<br /><br />'''Matavimo istorija '''<br /><br />Pirmą kartą fundamentalioji gravitacinė konstanta G buvo paminėta Niutono gravitacijos dėsnyje, bet iki 1798m. jos skaitinė reikšmė buvo nežinoma. Po Niutono mirties – britų mokslininkas Henris Kavendišas (Henry Cavendish) netiesiogiai išmatavo G konstantos reikšmę naudodamas sukamąsias svarstykles. Kadangi žinant G galima nustatyti Žemės masę, H. Kavendišas dar vadinamas žmogumi, kuris pasvėrė Žemę. <br />H. Kavendišas naudojo du didesnius švino rutuliukus pakabintus horizontaliai, ir du mažesnius, kurie nežymiai traukė vienas kitą.<br />Pagrindinę H. Kavendišo eksperimento idėja galima suprasti iš diagramos:<br/>[[Vaizdas:Cavendish_Torsion_Balance_Diagram.svg|thumb|200px|left]]<br />
[[Vaizdas:Cavendish_Experiment.png|thumb|200px|right|Kavendišo eksperimento bendra scema]] <br />[[Vaizdas:CavendishSchematic111.jpg|thumb|200px|right|Kavendišo eksperimento mazgo schema]]<br />G yra gana sunku įvertinti, jos negalima nustatyti netiesiogiai iš kitų fundamentalių gamtos konstantų, kaip tai daroma kituose fizikos srityse.<br /><br /><br />Didžiojoje “Britanikos” enciklopedijoje tvirtinama, kad H. Kavendišas nustatė gravitacijos konstantos reikšmę G=6,754•10-11 м³/(кг•с³) [1]. Tą pati tvirtina E. Koenas (E.R. Cohen), C. Krouvas (C.M. Crowe), J. Diumondas (J.W.M.Dumond) [2] ir A. Kukas (A.H Cook) [3]. Leonas Kuperis (L. Cooper) savo dvitomyje pateikia kitokią reikšmę G=6.71•10-11м³/(кг•с³) [4], o O. Spiridonovas dar viną: klasikiniame darbe [0] H. Kavendišas ne pateikė jokios gravitacinės konstantos reikšmės. Jis nustatė vidutinį Žemės tankį = 5.48 g/cm3 (Šiuolaikinė reikšmė = 5.52 g/cm3). Tačiau iš santykių (1) seka, kad žinant vidutinį tankį galima nustatyti ir gravitacijos konstantos reikšmę G. <br /><br /><br />H. Kavendišo eksperimentas patvirtino, kad Žemės gelmėse turi būti sunkiųjų elementų, nes paviršinis Žemės tankis sudaro tik apie 2 g/cm3. Išreikštoje formoje gravitacinės konstantos reikšmė pirmą kartą buvo paminėta matyt tik S. Puasono darbe “Traktatas apie mechaniką” (1811) ) [6]. Kas pirmas paskaičiavo gravitacinės konstantos reikšmę, kuri seka iš H. Kavendišo eksperimentų istorikam nežinoma.<br /><br />'''Tolimesni matavimai'''<br /><br />[[Vaizdas:lentele.jpg]]<br /><br />'''Taip pat žiūrėkite:'''<br />[[Cavendish experiment]] <br />[[Standard gravity]]<br />[[Planck units]]<br />[[Dirac large numbers hypothesis]]<br />[[Accelerating Universe]]<br />[[Gravity expressed in terms of orbital period]]<br />[[Lunar Laser Ranging Experiment]]<br />[[Cosmological constant]]<br />[[Gravitational coupling constant]]<br /><br />'''Nuorodos'''<br />[0] Cavendish H. Experiments to determine the density of the earth //Phil. Trans. of Royal Soc. of London. 1798. Vol.88. P.469-526.<br />[1] Britannica. 1973. Vol.8. с.294<br />[2] Cohen E.R., Crowe C.M., Dumond J.W.M. Fundamental constants of physics. N.Y., L., 1957. p.16<br />[3] Cook A.H. Experiments on gravitation //Three hundred years of gravitation. Cambridge, 1987 с.74<br />[4] Купер Л. Физика для всех. Введение в сущность и структуру физики. М., 1973 с.79<br />[5] Спиридонов О. П. Фундаментальные физические постоянные. М., 1991., с.51<br />[6] Poisson S.D. Traité de mecaniqué. Paris, 1811. T.1-2.<br />[7] Peter J. Mohr and Barry N.Taylor. Constants in the category "All constants"; Reviews of Modern Physics, Vol 72, No. 2, 2000<br />[8] The American Institute of Physics Bulletin of Physics News. N.482, May 3, 2000.<br />[9] J. B. Fixler; G. T. Foster; J. M. McGuirk; M. A. Kasevich (2007-01-05), "Atom Interferometer Measurement of the Newtonian Constant of Gravity", Science 315 (5808): 74–77, doi:10.1126/science.1135459, [http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/315/5808/74]
| |||