Ang mga bagong sukat ng gravitational constant ay lalong nakakalito sa sitwasyon. Ang gravity constant ay isang variable na dami

Bilang isa sa mga pangunahing dami sa pisika, ang gravitational constant ay unang nabanggit noong ika-18 siglo. Kasabay nito, ang mga unang pagtatangka ay ginawa upang sukatin ang halaga nito, ngunit dahil sa di-kasakdalan ng mga instrumento at hindi sapat na kaalaman sa lugar na ito, ito ay posible lamang sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo. Nang maglaon, ang nakuha na resulta ay naitama nang maraming beses (ang huling beses na ginawa ito noong 2013). Gayunpaman, dapat tandaan na mayroong pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng una (G = 6.67428(67) 10 −11 m³ s −2 kg −1 o N m² kg −2) at ang huli (G = 6.67384( 80) 10 −11 m³ s −2 kg −1 o N m² kg −2) na mga halaga ay hindi umiiral.

Kapag ginagamit ang koepisyent na ito para sa mga praktikal na kalkulasyon, dapat itong maunawaan na ang pare-pareho ay tulad sa pandaigdigang unibersal na mga konsepto (kung hindi ka gumawa ng mga reserbasyon tungkol sa pisika ng elementarya na mga particle at iba pang maliit na pinag-aralan na agham). Nangangahulugan ito na ang gravitational constant ng Earth, Moon o Mars ay hindi mag-iiba sa isa't isa.

Ang dami na ito ay isang pangunahing pare-pareho sa klasikal na mekanika. Samakatuwid, ang gravitational constant ay kasangkot sa iba't ibang mga kalkulasyon. Sa partikular, nang walang impormasyon tungkol sa mas marami o mas kaunting eksaktong halaga ng parameter na ito, hindi makalkula ng mga siyentipiko ang isang mahalagang koepisyent sa industriya ng kalawakan bilang ang pagbilis ng libreng pagkahulog (na magiging iba para sa bawat planeta o iba pang cosmic body) .

Gayunpaman, si Newton, na nagsalita sa pangkalahatang mga termino, ay alam lamang ang gravitational constant sa teorya. Iyon ay, nagawa niyang bumalangkas ng isa sa pinakamahalagang pisikal na postulate nang walang impormasyon tungkol sa dami kung saan ito ay mahalagang batayan.

Hindi tulad ng iba pang mga pangunahing constant, masasabi lamang ng pisika na may tiyak na antas ng katumpakan kung ano ang katumbas ng gravitational constant. Ang halaga nito ay pana-panahong nakuha muli, at sa bawat oras na ito ay naiiba mula sa nauna. Karamihan sa mga siyentipiko ay naniniwala na ang katotohanang ito ay hindi dahil sa mga pagbabago nito, ngunit sa higit pang mga banal na dahilan. Una, ito ay mga pamamaraan ng pagsukat (iba't ibang mga eksperimento ang isinasagawa upang kalkulahin ang pare-parehong ito), at pangalawa, ang katumpakan ng mga instrumento, na unti-unting tumataas, ang data ay pino, at isang bagong resulta ay nakuha.

Isinasaalang-alang ang katotohanan na ang gravitational constant ay isang dami na sinusukat ng 10 hanggang -11 na kapangyarihan (na isang napakaliit na halaga para sa mga klasikal na mekanika), ang patuloy na pagpipino ng koepisyent ay hindi nakakagulat. Bukod dito, ang simbolo ay napapailalim sa pagwawasto simula sa 14 na decimal na lugar.

Gayunpaman, mayroong isa pang teorya sa modernong pisika ng alon, na iniharap nina Fred Hoyle at J. Narlikar noong 70s ng huling siglo. Ayon sa kanilang mga pagpapalagay, ang gravitational constant ay bumababa sa paglipas ng panahon, na nakakaapekto sa maraming iba pang mga indicator na itinuturing na constants. Kaya, nabanggit ng Amerikanong astronomo na si van Flandern ang kababalaghan ng bahagyang pagbilis ng Buwan at iba pang mga celestial na katawan. Ginagabayan ng teoryang ito, dapat na ipagpalagay na walang mga pandaigdigang pagkakamali sa mga unang kalkulasyon, at ang pagkakaiba sa mga resulta na nakuha ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga pagbabago sa halaga ng pare-pareho mismo. Ang parehong teorya ay nagsasalita tungkol sa inconstancy ng ilang iba pang mga dami, tulad ng

Sa teorya ng grabitasyon ni Newton at teorya ng relativity ni Einstein, ang gravitational constant ( G) ay isang unibersal na pare-pareho ng kalikasan, hindi nagbabago sa espasyo at oras, independiyente sa pisikal at kemikal na mga katangian ng kapaligiran at gravitating masa.

Sa orihinal nitong anyo sa formula ni Newton, ang koepisyent G ay absent. Gaya ng ipinahiwatig ng pinagmulan: "Ang gravitational constant ay unang ipinakilala sa batas ng unibersal na grabitasyon, tila, pagkatapos lamang ng paglipat sa isang pinag-isang sistema ng sukatan ng mga sukat. Marahil ito ay unang ginawa ng French physicist na si S.D. Poisson sa kanyang "Treatise on Mechanics" (1809), hindi bababa sa, hindi natukoy ng mga istoryador ang anumang naunang mga gawa kung saan lilitaw ang gravitational constant."

Pagpapakilala ng koepisyent G ay sanhi ng dalawang dahilan: ang pangangailangang itatag ang tamang dimensyon at ipagkasundo ang mga puwersa ng gravitational sa totoong data. Ngunit ang pagkakaroon ng koepisyent na ito sa batas ng unibersal na grabitasyon ay hindi pa rin nagbigay ng liwanag sa pisika ng proseso ng mutual attraction, kung saan binatikos si Newton ng kanyang mga kontemporaryo.

Si Newton ay inakusahan para sa isang seryosong dahilan: kung ang mga katawan ay umaakit sa isa't isa, kung gayon dapat silang gumastos ng enerhiya dito, ngunit hindi malinaw sa teorya kung saan nagmumula ang enerhiya, kung paano ito ginugol at mula sa kung anong mga mapagkukunan ito ay napunan. Tulad ng napapansin ng ilang mananaliksik: ang pagtuklas ng batas na ito ay naganap pagkatapos ng prinsipyo ng konserbasyon ng momentum na ipinakilala ni Descartes, ngunit mula sa teorya ni Newton ay sinundan nito na ang pagkahumaling ay isang ari-arian na likas sa mga nakikipag-ugnayang masa ng mga katawan na gumugugol ng enerhiya nang walang muling pagdadagdag at hindi nagiging mas mababa! Ito ay isang uri ng hindi mauubos na pinagmumulan ng gravitational energy!

Tinawag ni Leibniz ang prinsipyo ng gravity ni Newton na "isang hindi materyal at hindi maipaliwanag na puwersa." Ang mungkahi ng gravity sa isang perpektong walang bisa ay inilarawan ni Bernoulli bilang "kamangha-manghang"; at ang prinsipyo ng "actio in distans" (action at a distance) ay hindi nakatagpo ng higit na pabor noon kaysa ngayon.

Malamang na hindi nagmula sa kung saan nakilala ng mga physicist ang formula ni Newton nang may poot; talagang hindi ito sumasalamin sa enerhiya para sa pakikipag-ugnayan ng gravitational. Bakit magkaiba ang gravity ng iba't ibang planeta, at G pare-pareho para sa lahat ng mga katawan sa Earth at sa Space? Siguro G depende sa masa ng mga katawan, ngunit sa dalisay nitong anyo masa ay walang anumang gravity.

Isinasaalang-alang ang katotohanan na sa bawat partikular na kaso ang pakikipag-ugnayan (akit) ng mga katawan ay nangyayari na may ibang puwersa (pagsisikap), ang puwersang ito ay dapat na nakasalalay sa enerhiya ng mga gravitating masa. Kaugnay ng nasa itaas, ang formula ni Newton ay dapat maglaman ng koepisyent ng enerhiya na responsable para sa enerhiya ng pag-akit ng masa. Ang isang mas tamang pahayag sa gravity attraction ng mga katawan ay ang magsalita hindi tungkol sa interaksyon ng mga masa, ngunit tungkol sa interaksyon ng mga energies na nasa mga masa na ito. Iyon ay, ang enerhiya ay may isang materyal na carrier, kung wala ito ay hindi maaaring umiiral.

Dahil ang saturation ng enerhiya ng mga katawan ay nauugnay sa kanilang init (temperatura), ang koepisyent ay dapat sumasalamin sa sulat na ito, dahil ang init ay bumubuo ng gravity!

Ang isa pang argumento hinggil sa hindi pagpapatuloy ng G. Sipiin ko mula sa isang retro physics textbook: "Sa pangkalahatan, ang ratio E = mc 2 ay nagpapakita na ang masa ng anumang katawan ay proporsyonal sa kabuuang enerhiya nito. Samakatuwid, ang anumang pagbabago sa enerhiya ng isang katawan ay sinamahan ng isang sabay-sabay na pagbabago sa masa nito. Kaya, halimbawa, kung ang isang katawan ay uminit, ang masa nito ay tumataas."

Kung ang masa ng dalawang pinainit na katawan ay tumataas, pagkatapos ay alinsunod sa batas ng unibersal na grabitasyon, ang puwersa ng kanilang magkaparehong pagkahumaling ay dapat ding tumaas. Ngunit mayroong isang malubhang problema dito. Habang tumataas ang temperatura, na humahantong sa infinity, ang mga masa at pwersa sa pagitan ng mga gravitating body ay magiging infinity din. Kung igigiit natin na ang temperatura ay walang hanggan, at ngayon ay pinahihintulutan ang gayong mga kalayaan, kung gayon ang gravity sa pagitan ng dalawang katawan ay magiging walang hanggan, bilang isang resulta, kapag pinainit, ang mga katawan ay dapat mag-compress at hindi lumawak! Ngunit ang kalikasan, tulad ng nakikita mo, ay hindi umabot sa punto ng kahangalan!

Paano malalampasan ang kahirapan na ito? Ito ay walang halaga - kailangan mong hanapin ang pinakamataas na temperatura ng isang sangkap sa kalikasan. Tanong: paano ito mahahanap?

Ang temperatura ay may hangganan

Naniniwala ako na ang isang malaking bilang ng mga pagsukat sa laboratoryo ng gravitational constant ay at isinasagawa sa temperatura ng silid na katumbas ng: Θ=293 K(20 0 C) o malapit sa ganitong temperatura, dahil ang mismong instrumento, isang balanseng Cavendish torsion, ay nangangailangan ng napakaingat na paghawak (Larawan 2). Sa panahon ng mga pagsukat, dapat na hindi kasama ang lahat ng interference, lalo na ang vibration at mga pagbabago sa temperatura. Ang mga pagsukat ay dapat isagawa sa isang vacuum na may mataas na katumpakan; ito ay kinakailangan ng napakaliit na sukat ng sinusukat na dami.

Upang ang "Batas ng Universal Gravitation" ay maging unibersal at sa buong mundo, kinakailangan na ikonekta ito sa thermodynamic temperature scale. Ang mga kalkulasyon at mga graph na ipinakita sa ibaba ay makakatulong sa amin na gawin ito.

Kunin natin ang Cartesian coordinate system OX – OU. Sa mga coordinate na ito ay binubuo namin ang paunang function G=ƒ( Θ ).

Sa abscissa axis ay inilalagay namin ang temperatura, simula sa zero degrees Kelvin. I-plot natin ang mga halaga ng coefficient G sa ordinate axis, na isinasaalang-alang na ang mga halaga nito ay dapat na nasa loob ng saklaw mula sa zero hanggang isa.

Markahan natin ang unang reference point (A), ang puntong ito ng mga coordinate: x=293.15 K (20⁰С); y=6.67408·10 -11 Nm 2 /kg 2 (G). Ikonekta natin ang puntong ito sa pinanggalingan ng mga coordinate at kumuha ng graph ng dependence G=ƒ( Θ ), (Larawan 3)

kanin. 3

Extrapolate namin ang graph na ito at pinahaba ang tuwid na linya hanggang sa mag-intersect ito sa ordinate value na katumbas ng isa, y=1. Nagkaroon ng mga teknikal na problema sa paggawa ng graph. Upang mai-plot ang paunang bahagi ng graph, kinakailangan upang lubos na taasan ang sukat, dahil ang parameter G ay may napakaliit na halaga. Ang graph ay may maliit na anggulo ng elevation, kaya para magkasya ito sa isang sheet, gagamit tayo ng logarithmic x-axis scale (Larawan.4).

kanin. 4

Ngayon, pansinin mo!

Intersection ng isang graph function na may ordinate G=1, ay nagbibigay ng pangalawang reference point (B). Mula sa puntong ito ibinababa namin ang patayo sa abscissa axis, kung saan nakuha namin ang halaga ng coordinate x=4.39 10 12 K.

Ano ang halagang ito at ano ang ibig sabihin nito? Ayon sa kondisyon ng konstruksiyon, ito ay temperatura. Ang projection ng point (B) papunta sa "x" axis ay sumasalamin - ang pinakamataas na posibleng temperatura ng isang sangkap sa kalikasan!

Para sa kadalian ng pang-unawa, ipakita natin ang parehong graph sa double logarithmic coordinates ( Fig.5).

Coefficient G hindi maaaring magkaroon ng halagang mas malaki kaysa sa isa ayon sa kahulugan. Isinara ng puntong ito ang absolute thermodynamic temperature scale, na sinimulan ni Lord Kelvin noong 1848.

Ipinapakita ng graph na ang G coefficient ay proporsyonal sa temperatura ng katawan. Samakatuwid, ang gravitational constant ay isang variable na dami, at sa batas ng unibersal na grabitasyon (1) dapat itong matukoy ng kaugnayan:

G E - unibersal na koepisyent (UC), upang hindi malito sa G, isinulat namin ito gamit ang isang index E(Eergy – enerhiya). Kung ang mga temperatura ng mga nakikipag-ugnay na katawan ay naiiba, pagkatapos ay ang kanilang average na halaga ay kinuha.

Θ 1- temperatura ng unang katawan

Θ 2- temperatura ng pangalawang katawan.

Θ max– ang pinakamataas na posibleng temperatura ng isang sangkap sa kalikasan.

Sa pagsulat na ito, ang coefficient G E ay walang dimensyon, na nagpapatunay dito bilang koepisyent ng proporsyonalidad at unibersal.

Ipalit natin ang G E sa expression (1) at isulat ang batas ng unibersal na grabitasyon sa pangkalahatang anyo:

Salamat lamang sa enerhiya na nakapaloob sa masa naganap ang kanilang kapwa pagkahumaling. Ang enerhiya ay pag-aari ng materyal na mundo upang gumawa ng trabaho.

Dahil lamang sa pagkawala ng enerhiya dahil sa atraksyon, nangyayari ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga cosmic na katawan. Ang pagkawala ng enerhiya ay maaaring makilala sa paglamig.

Anumang katawan (substansya), kapag pinalamig, nawawalan ng enerhiya at dahil dito, kakaiba, ay naaakit sa ibang mga katawan. Ang pisikal na katangian ng gravity ng mga katawan ay ang pagnanais para sa pinaka-matatag na estado na may hindi bababa sa panloob na enerhiya - ito ang natural na estado ng kalikasan.

Ang formula ni Newton (4) ay nagkaroon ng isang sistematikong anyo. Napakahalaga nito para sa pagkalkula ng mga flight sa kalawakan ng mga artipisyal na satellite at interplanetary station, at gagawing posible na mas tumpak na kalkulahin, una sa lahat, ang masa ng Araw. Trabaho G sa M kilala sa mga planetang iyon, ang paggalaw ng mga satellite sa paligid kung saan sinusukat nang may mataas na katumpakan. Mula sa paggalaw ng mga planeta mismo sa paligid ng Araw maaari nating kalkulahin G at ang masa ng Araw. Ang mga pagkakamali sa masa ng Earth at ng Araw ay tinutukoy ng pagkakamali G.

Ang bagong koepisyent ay sa wakas ay gagawing posible na maunawaan at ipaliwanag kung bakit ang mga orbital trajectory ng mga unang satellite (mga pioneer) ay hindi tumutugma sa ngayon sa mga kinakalkula. Kapag naglulunsad ng mga satellite, hindi isinasaalang-alang ang temperatura ng mga tumatakas na gas. Ang mga kalkulasyon ay nagpakita ng mas mababang rocket thrust, at ang mga satellite ay tumaas sa isang mas mataas na orbit; halimbawa, ang Explorer-1 orbit ay naging 360 km na mas mataas kaysa sa kinakalkula. Namatay si Von Braun nang hindi nauunawaan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Hanggang ngayon, ang gravitational constant ay walang pisikal na kahulugan; ito ay isang auxiliary coefficient lamang sa batas ng unibersal na grabitasyon, na nagsisilbing kumonekta sa mga sukat. Ang umiiral na numerical na halaga ng pare-parehong ito ay ginawa ang batas hindi sa isang unibersal, ngunit sa isang partikular na isa, para sa isang halaga ng temperatura!

Ang gravitational constant ay isang variable na dami. Sasabihin ko pa, ang gravitational constant, kahit na sa loob ng mga limitasyon ng gravity, ay hindi isang pare-parehong halaga, dahil Hindi ang masa ng mga katawan ang nakikilahok sa gravity attraction, ngunit ang mga enerhiya na nakapaloob sa mga sinusukat na katawan. Ito ang dahilan kung bakit hindi posible na makamit ang mataas na katumpakan sa pagsukat ng gravitational constant.

Batas ng grabidad

Newton's Law of Universal Gravitation at ang universal coefficient (G E =UC).

Dahil ang koepisyent na ito ay walang sukat, ang formula para sa unibersal na grabitasyon ay nakatanggap ng dimensyon na dim kg 2 / m 2 - ito ay isang extra-system unit na lumitaw bilang isang resulta ng paggamit ng mga masa ng katawan. Sa dimensyon, dumating kami sa orihinal na anyo ng formula, na tinukoy ni Newton.

Dahil tinutukoy ng formula (4) ang puwersa ng atraksyon, na sinusukat sa Newtons sa SI system, maaari nating gamitin ang dimensional coefficient (K), tulad ng sa batas ng Coulomb.

Kung saan ang K ay isang coefficient na katumbas ng 1. Upang i-convert ang dimensyon sa SI, maaari mong gamitin ang parehong dimensyon bilang G, ibig sabihin. K= m 3 kg -1 s -2.

Ang mga eksperimento ay nagpapatotoo: ang gravity ay hindi nabuo sa pamamagitan ng masa (materya), ang gravity ay isinasagawa sa tulong ng mga enerhiya na nakapaloob sa mga masa na ito! Ang acceleration ng mga katawan sa isang gravitational field ay hindi nakadepende sa kanilang masa, kaya lahat ng mga katawan ay nahuhulog sa lupa na may parehong acceleration. Sa isang banda, ang acceleration ng mga katawan ay proporsyonal sa puwersa na kumikilos sa kanila at, samakatuwid, proporsyonal sa kanilang gravitational mass. Pagkatapos, ayon sa lohika ng pangangatwiran, ang pormula para sa batas ng unibersal na grabitasyon ay dapat magmukhang ganito:

saan E 1 At E 2– enerhiya na nakapaloob sa masa ng mga nakikipag-ugnayang katawan.

Dahil napakahirap matukoy ang enerhiya ng mga katawan sa mga kalkulasyon, iniiwan namin ang mga masa sa formula ng Newton (4), na pinapalitan ang pare-pareho. G sa pamamagitan ng koepisyent ng enerhiya G E.

Ang pinakamataas na temperatura ay maaaring mas tumpak na kalkulahin sa matematika mula sa relasyon:

Isulat natin ang ratio na ito sa numerical form, na isinasaalang-alang na (G max =1):

Mula rito: Θ max=4.392365689353438 10 12 K (8)

Θ max– ito ang pinakamataas na posibleng temperatura ng isang sangkap sa kalikasan, kung saan walang posibleng halaga!

Gusto kong tandaan kaagad na ito ay malayo sa isang abstract na pigura; ito ay nagmumungkahi na sa pisikal na kalikasan ang lahat ay may hangganan! Inilalarawan ng pisika ang mundo batay sa mga pangunahing konsepto ng may hangganang divisibility, may hangganan na bilis ng liwanag, at ayon dito, ang temperatura ay dapat na may hangganan!

Θ max 4.4 trillion degrees (4.4 teraKelvin). Mahirap isipin, sa pamamagitan ng ating makalupang mga pamantayan (sensasyon), tulad ng isang mataas na temperatura, ngunit ang may hangganan na halaga nito ay naglalagay ng pagbabawal sa haka-haka na may kawalang-hanggan. Ang pahayag na ito ay humahantong sa amin sa konklusyon na ang gravity ay hindi rin maaaring maging walang hanggan, ang ratio G E =Θ/Θ max ay naglalagay ng lahat sa lugar nito.

Ang isa pang bagay ay kung ang numerator (3) ay katumbas ng zero (absolute zero) ng thermodynamic temperature scale, kung gayon ang puwersa F sa formula (5) ay magiging katumbas ng zero. Ang atraksyon sa pagitan ng mga katawan ay dapat huminto, ang mga katawan at mga bagay ay magsisimulang gumuho sa kanilang mga bumubuo na mga particle, molekula at atomo.

Ipinagpatuloy sa susunod na artikulo...

m 1 at m 2 na matatagpuan sa malayo r, ay katumbas ng: F = G m 1 m 2 r 2 . (\displaystyle F=G(\frac (m_(1)m_(2))(r^(2))).) G= 6.67408(31) 10 −11 m 3 s −2 kg −1, o N m² kg −2.

Ang gravitational constant ay ang batayan para sa pag-convert ng iba pang pisikal at astronomical na dami, tulad ng mga masa ng mga planeta sa Uniberso, kabilang ang Earth, pati na rin ang iba pang cosmic body, sa tradisyonal na mga yunit ng pagsukat, tulad ng mga kilo. Bukod dito, dahil sa kahinaan ng pakikipag-ugnayan ng gravitational at ang nagresultang mababang katumpakan ng mga sukat ng pare-parehong gravitational, ang mga mass ratio ng mga cosmic na katawan ay karaniwang kilala nang mas tumpak kaysa sa mga indibidwal na masa sa kilo.

Ang gravitational constant ay isa sa mga pangunahing yunit ng pagsukat sa sistema ng mga yunit ng Planck.

Kasaysayan ng pagsukat

Ang gravitational constant ay lumilitaw sa modernong notasyon ng batas ng unibersal na grabitasyon, ngunit malinaw na wala sa Newton at sa gawain ng iba pang mga siyentipiko hanggang sa simula ng ika-19 na siglo. Ang gravitational constant sa kasalukuyan nitong anyo ay unang ipinakilala sa batas ng unibersal na grabitasyon, tila, pagkatapos lamang ng paglipat sa isang pinag-isang sistema ng sukatan ng mga sukat. Marahil ito ay unang ginawa ng French physicist na si Poisson sa kanyang "Treatise on Mechanics" (1809), kahit na walang naunang mga gawa kung saan ang gravitational constant ay lilitaw na nakilala ng mga istoryador [ ] .

G= 6.67554(16) × 10 −11 m 3 s −2 kg −1 (karaniwang kamag-anak na error 25 ppm (o 0.0025%), ang orihinal na nai-publish na halaga ay bahagyang naiiba mula sa huling halaga dahil sa isang error sa pagkalkula at kalaunan ay naitama ng mga may-akda).

Tingnan din

Mga Tala

  1. Sa pangkalahatang relativity, mga notasyon gamit ang titik G, ay bihirang ginagamit, dahil doon ang liham na ito ay karaniwang ginagamit upang tukuyin ang Einstein tensor.
  2. Sa pamamagitan ng kahulugan, ang mga masa na kasama sa equation na ito ay gravitational mass, gayunpaman, ang mga pagkakaiba sa pagitan ng magnitude ng gravitational at inertial mass ng anumang katawan ay hindi pa natuklasan sa eksperimentong paraan. Sa teorya, sa loob ng balangkas ng mga modernong ideya, malamang na hindi sila magkaiba. Ito ay karaniwang naging karaniwang palagay mula noong panahon ni Newton.
  3. Ang mga bagong sukat ng gravitational constant ay higit na nakakalito sa sitwasyon // Elements.ru, 09.13.2013
  4. Inirerekomenda ng CODATA ang mga halaga ng Pangunahing Pisikal na Constant(Ingles) . Hinango noong Hunyo 30, 2015.
  5. Ang iba't ibang mga may-akda ay nagpapahiwatig ng iba't ibang mga resulta, mula 6.754⋅10−11 m²/kg² hanggang (6.60 ± 0.04)⋅10−11 m³/(kg s³) - tingnan ang Cavendish experiment#Calculated value.
  6. Igor Ivanov. Ang mga bagong sukat ng gravitational constant ay lalong nakakalito sa sitwasyon (hindi natukoy) (Setyembre 13, 2013). Hinango noong Setyembre 14, 2013.
  7. Talaga bang pare-pareho ang gravitational constant? Naka-archive na kopya na may petsang Hulyo 14, 2014 sa balita ng Wayback Machine Science sa portal cnews.ru // publikasyon na may petsang Setyembre 26, 2002
  8. Brooks, Michael Maaari bang i-ugoy ng magnetic field ng Earth ang gravity? (hindi natukoy) . NewScientist (21 Setyembre 2002). [Naka-archive na kopya sa Wayback Machine Archived] Pebrero 8, 2011.
  9. Eroshenko Yu. N. Physics na balita sa Internet (batay sa electronic preprints), UFN, 2000, v. 170, no. 6, p. 680
  10. Phys. Sinabi ni Rev. Sinabi ni Lett. 105 110801 (2010) sa ArXiv.org
  11. Balita sa pisika para sa Oktubre 2010
  12. Quinn Terry, Parks Harold, Speake Clive, Davis Richard. Pinahusay na Determinasyon ng G Paggamit ng Dalawang Paraan (Ingles) // Mga Liham ng Pagsusuri sa Pisikal. - 2013. - 5 Setyembre (vol. 111, no. 10). - ISSN 0031-9007. - DOI:10.1103/PhysRevLett.111.101102.
  13. Quinn Terry, Speake Clive, Parks Harold, Davis Richard. Erratum: Pinahusay na Determinasyon ng G Paggamit ng Dalawang Paraan (Ingles) // Mga Liham ng Pagsusuri sa Pisikal. - 2014. - Hulyo 15 (vol. 113, no. 3). - ISSN 0031-9007. - DOI:10.1103/PhysRevLett.113.039901.
  14. Rosi G., Sorrentino F., Cacciapuoti L., Prevedelli M., Tino G. M.

Ang mga siyentipiko mula sa Russia at China ay pinino ang gravitational constant gamit ang dalawang independiyenteng pamamaraan. Ang mga resulta ng pag-aaral ay nai-publish sa journal Nature.

Ang gravitational constant G ay isa sa mga pangunahing constants sa physics, na ginagamit sa pagkalkula ng gravitational interaction ng mga materyal na katawan. Ayon sa batas ng unibersal na grabitasyon ni Newton, ang pakikipag-ugnayan ng gravitational ng dalawang materyal na punto ay proporsyonal sa produkto ng kanilang mga masa at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila. Kasama rin sa formula na ito ang isang pare-parehong koepisyent - ang gravitational constant na G. Ang mga astronomo ay maaari na ngayong magsukat ng mga masa at distansya nang mas tumpak kaysa sa gravitational constant, kaya naman ang isang sistematikong error ay naipon sa lahat ng mga kalkulasyon ng grabitasyon sa pagitan ng mga katawan. Marahil, ang error na nauugnay sa gravitational constant ay nakakaapekto rin sa mga pag-aaral ng mga pakikipag-ugnayan ng mga atomo o elementarya na mga particle.

Paulit-ulit na sinukat ng mga physicist ang dami na ito. Sa bagong gawain, isang internasyonal na pangkat ng mga siyentipiko, na kinabibilangan ng mga empleyado ng State Astronomical Institute na pinangalanang P.K. Sternberg (SAI) ng Moscow State University, ay nagpasya na linawin ang gravitational constant gamit ang dalawang pamamaraan at isang torsion pendulum.

"Sa isang eksperimento upang sukatin ang gravitational constant, kinakailangan na gumawa ng ganap na mga sukat ng tatlong pisikal na dami: masa, haba at oras," komento ng isa sa mga may-akda ng pag-aaral, si Vadim Miliukov mula sa SAI. - Ang mga ganap na sukat ay maaaring palaging mabigatan ng mga sistematikong error, kaya mahalagang makakuha ng dalawang independiyenteng resulta. Kung nag-tutugma sila sa isa't isa, may kumpiyansa na sila ay malaya sa sistematiko. Ang aming mga resulta ay sumasang-ayon sa isa't isa sa antas ng tatlong standard deviations."

Ang unang diskarte na ginamit ng mga may-akda ng pag-aaral ay ang tinatawag na dynamic na pamamaraan (time-of-swing method, ToS). Kinakalkula ng mga mananaliksik kung paano nagbago ang dalas ng torsional vibrations depende sa posisyon ng dalawang katawan ng pagsubok na nagsilbing mga mapagkukunan ng masa. Kung ang distansya sa pagitan ng mga katawan ng pagsubok ay bumababa, ang puwersa ng kanilang pakikipag-ugnayan ay tumataas, na sumusunod mula sa pormula para sa pakikipag-ugnayan ng gravitational. Bilang isang resulta, ang dalas ng mga oscillations ng pendulum ay tumataas.

Scheme ng isang pang-eksperimentong setup na may torsion pendulum

Q. Li, C. Xie, J.-P. Liu et al.

Gamit ang pamamaraang ito, isinasaalang-alang ng mga mananaliksik ang kontribusyon ng mga nababanat na katangian ng suspension thread ng pendulum sa mga error sa pagsukat at sinubukang pakinisin ang mga ito. Ang mga eksperimento ay isinagawa sa dalawang independiyenteng mga aparato na matatagpuan sa layo na 150 m mula sa bawat isa. Sa una, sinubukan ng mga siyentipiko ang tatlong iba't ibang uri ng suspension thread fiber upang suriin ang mga posibleng error na dulot ng materyal. Ang pangalawa ay may makabuluhang naiibang disenyo: ang mga mananaliksik ay gumamit ng bagong silicate fiber, isang iba't ibang hanay ng mga pendulum at mga timbang upang masuri ang mga error na nakasalalay sa pag-install.

Ang pangalawang paraan kung saan sinusukat ang G ay ang paraan ng Angular acceleration feedback (AAF). Hindi nito sinusukat ang dalas ng mga oscillation, ngunit ang angular acceleration ng pendulum na dulot ng mga test body. Ang pamamaraang ito ng pagsukat ng G ay hindi bago, ngunit upang madagdagan ang katumpakan ng pagkalkula, ang mga siyentipiko ay radikal na binago ang disenyo ng pang-eksperimentong setup: pinalitan nila ang aluminum stand ng isang baso upang ang materyal ay hindi lumawak kapag pinainit. Maingat na pinakintab na hindi kinakalawang na asero na mga sphere, malapit sa hugis at pagkakapareho sa perpektong mga, ay ginamit bilang pagsubok masa.

Upang mabawasan ang papel ng kadahilanan ng tao, sinukat muli ng mga siyentipiko ang halos lahat ng mga parameter. Pinag-aralan din nila nang detalyado ang impluwensya ng temperatura at panginginig ng boses sa panahon ng pag-ikot sa distansya sa pagitan ng mga katawan ng pagsubok.

Ang mga halaga ng gravitational constant na nakuha bilang resulta ng mga eksperimento (AAF - 6.674484(78)×10 -11 m 3 kg -1 s -2 ; ToS - 6.674184(78)×10 -11 m 3 kg -1 s -2) nag-tutugma sa bawat isa sa antas ng tatlong standard deviations. Bukod pa rito, pareho silang may pinakamaliit na kawalan ng katiyakan sa anumang dating naitatag na halaga at pare-pareho sa halagang inirerekomenda ng Committee on Data for Science and Technology (CODATA) noong 2014. Ang mga pag-aaral na ito, una, ay gumawa ng isang malaking kontribusyon sa pagpapasiya ng gravitational constant, at pangalawa, ay nagpakita kung anong mga pagsisikap ang kakailanganin sa hinaharap upang makamit ang mas higit na katumpakan.

Nagustuhan mo ba ang materyal? sa "Aking mga mapagkukunan" ng Yandex.News at basahin kami nang mas madalas.

Magpadala ng mga press release tungkol sa siyentipikong pananaliksik, impormasyon tungkol sa pinakabagong na-publish na siyentipikong mga artikulo at mga anunsyo sa kumperensya, pati na rin ang data sa mga gawad at parangal na napanalunan sa science@site.

Nang matuklasan ni Newton ang batas ng unibersal na grabitasyon, hindi niya alam ang isang solong halaga ng numero para sa masa ng mga celestial body, kabilang ang Earth. Hindi rin niya alam ang halaga ng pare-parehong G.

Samantala, ang gravitational constant na G ay may parehong halaga para sa lahat ng mga katawan sa Uniberso at isa sa mga pangunahing pisikal na constants. Paano mahahanap ang kahulugan nito?

Mula sa batas ng unibersal na grabitasyon ay sumusunod na G = Fr 2 /(m 1 m 2). Nangangahulugan ito na upang mahanap ang G, kailangan mong sukatin ang puwersa ng pagkahumaling F sa pagitan ng mga katawan ng mga kilalang masa m 1 at m 2 at ang distansya r sa pagitan ng mga ito.

Ang mga unang sukat ng gravitational constant ay ginawa noong kalagitnaan ng ika-18 siglo. Posibleng matantya, kahit na halos halos, ang halaga ng G noong panahong iyon bilang resulta ng pagsasaalang-alang sa pagkahumaling ng isang pendulum sa isang bundok, na ang bigat nito ay natutukoy ng mga pamamaraang geological.

Ang mga tumpak na sukat ng gravitational constant ay unang isinagawa noong 1798 ng kahanga-hangang siyentipiko na si Henry Cavendish, isang mayamang panginoong Ingles na kilala bilang isang sira-sira at hindi marunong makisama na tao. Gamit ang tinatawag na torsion balance (Larawan 101), nagawang sukatin ni Cavendish ang hindi gaanong puwersa ng atraksyon sa pagitan ng maliliit at malalaking bolang metal gamit ang anggulo ng twist ng thread A. Upang gawin ito, kailangan niyang gumamit ng gayong sensitibong kagamitan na kahit na ang mahinang agos ng hangin ay maaaring masira ang mga sukat. Samakatuwid, upang maibukod ang mga extraneous na impluwensya, inilagay ni Cavendish ang kanyang kagamitan sa isang kahon, na iniwan niya sa silid, at siya mismo ang nagsagawa ng mga obserbasyon sa kagamitan gamit ang isang teleskopyo mula sa ibang silid.

Ipinakita iyon ng mga eksperimento

G ≈ 6.67 10 –11 N m 2 /kg 2.

Ang pisikal na kahulugan ng gravitational constant ay ang numerong katumbas nito sa puwersa kung saan ang dalawang particle na may mass na 1 kg bawat isa, na matatagpuan sa layo na 1 m mula sa bawat isa, ay naaakit. Ang puwersang ito, samakatuwid, ay lumalabas na napakaliit - 6.67 lamang · 10 –11 N. Ito ba ay mabuti o masama? Ang mga kalkulasyon ay nagpapakita na kung ang gravitational constant sa ating Uniberso ay may halaga, halimbawa, 100 beses na mas malaki kaysa sa ibinigay sa itaas, ito ay hahantong sa katotohanan na ang buhay ng mga bituin, kabilang ang Araw, ay biglang bababa at ang matalinong buhay sa Earth ay gagawin ko. wala akong oras para magpakita. Sa madaling salita, hindi sana ikaw at ako ngayon!

Ang isang maliit na halaga ng G ay nangangahulugan na ang pakikipag-ugnayan ng gravitational sa pagitan ng mga ordinaryong katawan, hindi banggitin ang mga atomo at molekula, ay napakahina. Dalawang tao na tumitimbang ng 60 kg sa layo na 1 m mula sa bawat isa ay naaakit ng puwersa na katumbas lamang ng 0.24 μN.

Gayunpaman, habang tumataas ang masa ng mga katawan, tumataas ang papel ng pakikipag-ugnayan ng gravitational. Halimbawa, ang puwersa ng mutual attraction sa pagitan ng Earth at ng Buwan ay umabot sa 10 20 N, at ang atraksyon ng Earth sa Araw ay 150 beses na mas malakas. Samakatuwid, ang paggalaw ng mga planeta at bituin ay ganap na natutukoy ng mga puwersa ng gravitational.

Sa panahon ng kanyang mga eksperimento, pinatunayan din ni Cavendish sa unang pagkakataon na hindi lamang mga planeta, kundi pati na rin ang mga ordinaryong katawan na nakapaligid sa atin sa pang-araw-araw na buhay ay naaakit ayon sa parehong batas ng grabidad, na natuklasan ni Newton bilang resulta ng pagsusuri ng data ng astronomya. Ang batas na ito ay tunay na batas ng unibersal na grabitasyon.

“Ang batas ng grabidad ay unibersal. Ito ay umaabot sa malalayong distansya. At si Newton, na interesado sa Solar System, ay maaaring mahulaan kung ano ang lalabas sa eksperimento ni Cavendish, dahil ang mga kaliskis ni Cavendish, dalawang nakakaakit na bola, ay isang maliit na modelo ng Solar System. Kung palalakihin natin ito ng sampung milyong milyong beses, makukuha natin ang solar system. Dagdagan natin ito ng isa pang sampung milyong beses - at narito mayroon kang mga kalawakan na umaakit sa isa't isa ayon sa parehong batas. Kapag binuburdahan ang kanyang pattern, ang Kalikasan ay gumagamit lamang ng pinakamahabang mga sinulid, at anumang, kahit na ang pinakamaliit, sample nito ay maaaring magbukas ng ating mga mata sa istruktura ng kabuuan” (R. Feynman).

1. Ano ang pisikal na kahulugan ng gravitational constant? 2. Sino ang unang gumawa ng tumpak na mga sukat ng pare-parehong ito? 3. Ano ang humahantong sa maliit na halaga ng gravitational constant? 4. Bakit, nakaupo ka sa tabi ng isang kaibigan sa isang mesa, hindi ka ba naaakit sa kanya?