Gravitační konstanta je konstanta proporcionality použitá v Newtonově zákonu univerzální gravitace a je běžně označována G. Ve většině textů ji vidíme vyjádřenou jako:
G = 6,663 × 10-11 N m2 kg-2
Obvykle se používá v rovnici:
F = (G x m1 x m2) / r2 , kde
F = gravitační síla
G = gravitační konstanta
m1 = hmotnost prvního objektu (předpokládejme, že jde o masivní objekt)
m2 = hmotnost druhého objektu (předpokládejme, že jde o menší objekt)
r = oddělení mezi oběma hmotami
Stejně jako u všech konstant ve fyzice je gravitační konstanta empirickou hodnotou. To znamená, že je prokázáno řadou experimentů a následných pozorování.
Ačkoli gravitační konstanta byla poprvé představena Isaacem Newtonem jako součást jeho populární publikace v roce 1687, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, teprve v roce 1798 byla konstanta pozorována při skutečném experimentu. Nebuďte překvapeni. Ve fyzice je to většinou takové. Matematické předpovědi obvykle předcházejí experimentálním důkazům.
První člověk, který to úspěšně změřil, byl anglický fyzik Henry Cavendish, který měřil velmi malou sílu mezi dvěma masy olova pomocí velmi citlivé torzní rovnováhy. Je třeba poznamenat, že po Cavendish, ačkoli tam byla přesnější měření, vylepšení hodnot (tj. Schopnost získat hodnoty blíže k Newtonově G) nebyla opravdu podstatná.
Při pohledu na hodnotu G vidíme, že když ji vynásobíme ostatními veličinami, bude to mít za následek poněkud malou sílu. Rozbalte tuto hodnotu, abyste získali lepší představu o tom, jak je skutečně malá: 0,00000000006673 N m2 kg-2
Dobře, teď se podívejme, jakou sílu by na sebe vyvinuly dva 1 kg objekty, když jsou jejich geometrické středy od sebe vzdáleny 1 metr. Kolik tedy dostaneme?
F = 0,00000000006673 N. Na tom opravdu nezáleží, pokud podstatně zvýšíme obě hmoty.
Vyzkoušejte například nejtěžší zaznamenanou hmotnost slona 12 000 kg. Předpokládejme, že máme dva z nich ve vzdálenosti 1 metr od jejich středů. Vím, že je obtížné si představit, že protože sloni jsou poněkud silní, ale jdeme tímto způsobem, protože chci zdůraznit význam G.
Kolik jsme tedy dostali? I kdybychom to zaokrouhlili, stále bychom získali pouze 0,01 N. Pro srovnání, síla, kterou Země působí na jablko, je zhruba 1 N. Není divu, že necítíme žádnou přitažlivou sílu, když sedíme vedle někoho ... pokud ovšem nejste muž a tou osobou je Megan Fox (přesto by bylo bezpečné předpokládat, že přitažlivost by byla pouze jednou cestou).
Proto je gravitační síla patrná pouze tehdy, považujeme-li alespoň jednu hmotu za velmi masivní, např. planeta.
Dovolte mi ukončit tuto diskusi dalším matematickým cvičením. Předpokládejme, že znáte jak svou hmotnost, tak vaši hmotnost a znáte poloměr Země. Zapojte je do výše uvedené rovnice a vyřešte další hmotnost. Voila! Zajímá vás zázraky, právě jste získali hmotu Země.
Více o gravitační konstantě si můžete přečíst zde v časopise Space Magazine. Chcete se dozvědět více o nové studii, která zjistí, že se základní síla v průběhu času nezměnila? Mezi komentáři v tomto článku najdete také několik poznatků: Struktura struktur „temné hmoty“ zaznamenaná přes dva miliony světelných let napříč
O NASA je toho víc. Zde je několik zdrojů:
- Gravitace
- Hmotnostní rovnice
Zde jsou dvě epizody v obsazení Astronomy Cast, které byste si mohli také vyzkoušet:
- Gravitační vlny
- Gravitační čočka
Zdroje:
- Wikipedia - Gravitační konstanta
- NASA - Hmotnostní rovnice
- Učebna fyziky - Newtonův univerzální zákon gravitace
