Gravitačná konštanta je konštanta proporcionality použitá v Newtonovom zákone univerzálnej gravitácie a bežne ju označuje G. Vo väčšine textov ju vidíme vyjadrenú ako:
G = 6 673 x 10-11 N m2 kilogram-2
Zvyčajne sa používa v rovnici:
F = (G x m1 x m2) / r2 , kde
F = gravitačná sila
G = gravitačná konštanta
m1 = hmotnosť prvého objektu (predpokladajme, že ide o masívny objekt)
m2 = hmotnosť druhého objektu (predpokladajme, že ide o menší objekt)
r = oddelenie medzi dvoma hmotami
Rovnako ako u všetkých konštánt vo fyzike je gravitačná konštanta empirickou hodnotou. To znamená, že sa to preukazuje prostredníctvom série experimentov a následných pozorovaní.
Hoci gravitačná konštanta bola prvýkrát predstavená Izákom Newtonom ako súčasť jeho populárnej publikácie v roku 1687, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, konštanta bola pozorovaná až v roku 1798 pri skutočnom experimente. Nebuďte prekvapení. Vo fyzike je to väčšinou také. Matematické predpovede zvyčajne predchádzajú experimentálnym dôkazom.
Prvým človekom, ktorý to úspešne zmeral, bol anglický fyzik Henry Cavendish, ktorý pomocou veľmi citlivej torznej rovnováhy meral veľmi malú silu medzi dvoma olovenými hmotami. Je potrebné poznamenať, že po Cavendishi, aj keď boli vykonané presnejšie merania, zlepšenia hodnôt (t. J. Schopnosť získať hodnoty bližšie k Newtonovmu G) neboli skutočne podstatné.
Keď sa pozrieme na hodnotu G, vidíme, že keď ju vynásobíme ostatnými množstvami, výsledkom bude dosť malá sila. Poďme rozšíriť túto hodnotu, aby sme vám získali lepšiu predstavu o tom, ako skutočne je skutočne malý: 0,00000000006673 N m2 kilogram-2
Dobre, pozrime sa teraz, aká sila by na seba pôsobili dva 1 kg objekty, keď sú ich geometrické stredy vzdialené 1 meter od seba. Koľko teda dostaneme?
F = 0,00000000006673 N. Naozaj nezáleží, ak podstatne zvýšime obe hmotnosti.
Napríklad vyskúšajme najťažšiu zaznamenanú hmotnosť slona, 12 000 kg. Za predpokladu, že máme dva z nich vzdialené 1 meter od svojich centier. Viem, že je ťažké si predstaviť, že keďže slony sú dosť silné, ale pokračujme týmto spôsobom, pretože chcem zdôrazniť význam G.
Koľko sme dostali? Aj keby sme to zaokrúhlili, stále by sme získali iba 0,01 N. Na porovnanie, sila, ktorú na zem pôsobí na jablko, je zhruba 1 N. Niet divu, že necítime žiadnu príťažlivosť, keď sedíme vedľa niekoho ... pokiaľ samozrejme nie ste muž a táto osoba je Megan Fox (napriek tomu by bolo bezpečné predpokladať, že príťažlivosť bude iba jedným spôsobom).
Preto je gravitačná sila zrejmá iba vtedy, keď považujeme aspoň jednu masu za veľmi masívnu, napr. planéty.
Dovoľte mi ukončiť túto diskusiu ďalším matematickým cvičením. Za predpokladu, že poznáte svoju hmotu aj svoju váhu a poznáte polomer zeme. Zapojte ich do rovnice vyššie a vyriešite ďalšiu hmotu. Voila! Zaujíma vás zázraky, práve ste získali hmotu Zeme.
Viac o gravitačnej konštante si môžete prečítať tu v časopise Space Magazine. Chcete sa dozvedieť viac o novej štúdii, ktorá zistí, že základná sila sa v priebehu času nezmenila? Medzi komentármi v tomto článku nájdete aj niektoré informácie: Zaznamenané štruktúry „temnej hmoty“ zaznamenali štruktúry preklenujúce 270 miliónov svetelných rokov naprieč
Viac sa o tom dozvie v NASA. Tu je niekoľko zdrojov:
- Gravitácia
- Hmotnostná rovnica
Tu sú dve epizódy v Astronomy Cast, ktoré by ste si mohli tiež vyskúšať:
- Gravitačné vlny
- Gravitačné šošovky
zdroje:
- Wikipedia - Gravitačná konštanta
- NASA - Hmotnostná rovnica
- Učebňa fyziky - Newtonov univerzálny zákon gravitácie
