A gravitációs állandó az arányosság állandó, amelyet a Newton univerzális gravitáció törvényében használnak, és általában ezt G. jelöli. A legtöbb szövegben azt a következőképpen fejezzük ki:
G = 6,673 × 10-11 N m2 kg-2
Általában ezt az egyenletet használják:
F = (G x m1 x m2) / r2 amelyben
F = gravitációs erő
G = gravitációs állandó
m1 = az első objektum tömege (tegyük fel, hogy a masszív tárgyé)
m2 = a második objektum tömege (tegyük fel, hogy a kisebb objektumé)
r = a két tömeg közötti távolság
Mint minden fizikai állandó esetében, a gravitációs állandó empirikus érték is. Vagyis a kísérletek sorozatával és az azt követő megfigyelésekkel bizonyították.
Bár a gravitációs állandót először Isaac Newton vezette be 1687-ben népszerű publikációja, a Philosophiae Naturalis Principia Mathematica részeként, csak 1798-ban figyelték meg az állandót egy tényleges kísérlet során. Ne lepődj meg. Leginkább ez a fizikában. A matematikai előrejelzések általában megelőzik a kísérleti bizonyítékokat.
Mindenesetre, az első ember, aki sikeresen megmérte ezt, az angol fizikus, Henry Cavendish, aki nagyon érzékeny torziós mérleg segítségével megmérte a két ólomtömeg közötti nagyon kicsi erőt. Meg kell jegyezni, hogy Cavendish után, bár voltak pontosabbak a mérések, az értékek javulása (vagyis az, hogy képesek vagyunk Newton G-hez közelebb állítani az értékeket) nem voltak igazán jelentősek.
A G értékét tekintve láthatjuk, hogy ha megszorozzuk azt a többi mennyiséggel, meglehetősen kis erőt eredményez. Bővítsük ezt az értéket, hogy jobb képet kapjunk arról, hogy valójában kicsi: 0.00000000006673 N m2 kg-2
Jól van, lássuk most, milyen erő hatna két 1 kg-os tárgy egymásra, ha geometriai középpontjuk egymástól 1 méter távolságra helyezkedik el. Szóval, mennyit kapunk?
F = 0,00000000006673 N. Valójában nem számít, ha mindkét tömeget jelentősen megnöveljük.
Próbáljuk meg például az elefánt legsúlyosabb rögzített tömegét, 12 000 kg-ot. Feltételezve, hogy ezek közül kettőnk van, egymástól 1 méter távolságra a központtól. Tudom, hogy nehéz elképzelni, hogy mivel az elefántok meglehetősen vastagok, de folytassuk csak ezt az eljárást, mert hangsúlyozni akarom a G jelentőségét.
Szóval, mennyit kaptunk? Még ha ezt is lekerekítjük, akkor is csak 0,01 N-t kapunk. Összehasonlításképpen, a föld az almára gyakorolt erő nagyjából 1 N. Nem csoda, hogy nem érezzünk vonzóerőt, ha valaki mellett ülünk… kivéve, ha természetesen férfi vagy, és ez a személy Megan Fox (mégis biztonságos azt feltételezni, hogy a vonzás csak egy út).
Ezért a gravitációs erő csak akkor észrevehető, ha legalább egy tömeget nagyon hatalmasnak tekintünk, pl. egy bolygó.
Hadd fejezzem be ezt a vitát még egy matematikai feladattal. Feltételezve, hogy ismeri mind a tömeget, mind a súlyát, és ismeri a föld sugarat. Dugja be ezeket a fenti egyenletbe, és oldja meg a másik tömeget. Voálá! Csodák csodája, éppen megszerezte a Föld tömegét.
A gravitációs állandóval kapcsolatban itt olvashat bővebben a Space Magazine-ban. Szeretne többet megtudni egy új tanulmányról, amely megállapítja, hogy az alapvető erő az idő múlásával nem változott? A cikk megjegyzései között néhány betekintést talál: A „Sötét anyag web” szerkezetének megfigyelése a 270 millió fényév átmérőjű megfigyelés során
Erről bővebben a NASA-ban. Itt található néhány forrás:
- súly
- A súly egyenlet
Itt van két epizód az Astronomy Cast-ban, amelyeket érdemes megnézni:
- Gravitációs hullámok
- Gravitációs lencse
források:
- Wikipedia - Gravitációs állandó
- NASA - a súlyegyenlet
- Fizikai osztályterem - Newton gravitációs univerzális törvénye
