Gravitationskonstanten är proportionalitetskonstanten som används i Newtons Law of Universal Gravitation och benämns vanligtvis av G. I de flesta texter ser vi den uttryckt som:
G = 6,673 × 10-11 N m2 kg-2
Det används vanligtvis i ekvationen:
F = (G x m1 x m2) / r2 , vart i
F = tyngdkraften
G = gravitationskonstant
m1 = massan för det första objektet (låt oss anta att det är det massiva)
m2 = det andra objektets massa (låt oss anta att det är av det mindre objektet)
r = separationen mellan de två massorna
Som med alla konstanter inom fysik är gravitationskonstanten ett empiriskt värde. Det betyder att det bevisas genom en serie experiment och efterföljande observationer.
Även om gravitationskonstanten introducerades först av Isaac Newton som en del av hans populära publikation 1687, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, var det inte förrän 1798 som konstanten observerades i ett faktiskt experiment. Var inte förvånad. Det är mest så här i fysiken. De matematiska förutsägelser föregår normalt de experimentella bevisen.
Hur som helst, den första personen som framgångsrikt mätte det var den engelska fysikern, Henry Cavendish, som mätte den mycket lilla kraften mellan två blymassor genom att använda en mycket känslig torsionsbalans. Det bör noteras att trots Cavendish, även om det har gjorts mer exakta mätningar, har förbättringarna i värdena (dvs att kunna erhålla värden närmare Newtons G) inte varit riktigt betydande.
När vi tittar på värdet på G ser vi att när vi multiplicerar det med de andra kvantiteterna resulterar det i en ganska liten kraft. Låt oss utöka det värdet för att ge dig en bättre uppfattning om hur liten den verkligen är: 0.00000000006673 N m2 kg-2
Okej, låt oss nu se vilken kraft två två kg föremål utövar på varandra när deras geometriska centra är 1 meter från varandra. Så hur mycket får vi?
F = 0.00000000006673 N. Det spelar egentligen inte så mycket om vi ökar båda massorna kraftigt.
Låt oss till exempel prova den tyngsta registrerade massan av en elefant, 12 000 kg. Förutsatt att vi har två av dessa, med en avstånd från 1 meter från sina centra. Jag vet att det är svårt att föreställa mig att eftersom elefanter är ganska starka, men låt oss bara fortsätta på detta sätt eftersom jag vill lägga tonvikt på betydelsen av G.
Så hur mycket fick vi? Även om vi avrundade det skulle vi fortfarande bara få 0,01 N. Som jämförelse är kraften som jorden utövar på ett äpple ungefär 1 N. Inte undra på att vi inte känner någon dragkraft när vi sitter bredvid någon ... såvida du naturligtvis inte är en man och den personen är Megan Fox (fortfarande är det säkert att anta att attraktionen bara skulle vara ett sätt).
Därför märks tyngdkraften endast när vi anser att minst en massa är mycket massiv, t.ex. en planet.
Låt mig avsluta denna diskussion med ytterligare en matematisk övning. Förutsatt att du känner till både din massa och din vikt och att du känner till jordens radie. Anslut de till ekvationen ovan och lösa för den andra massan. Voila! Under av underverk, du har just fått massan på jorden.
Du kan läsa mer om gravitationskonstanten här i Space Magazine. Vill du lära dig mer om en ny studie som finner grundläggande kraft har inte förändrats över tid? Det finns också några insikter du kan hitta bland kommentarerna i den här artikeln: Record Breaking "Dark Matter Web" Strukturer observerade som sträcker sig över 270 miljoner ljusår över hela världen
Det finns mer om det på NASA. Här är ett par källor där:
- Allvar
- Viktekvationen
Här är två avsnitt på Astronomy Cast som du kanske vill kolla in:
- Gravitationsvågor
- Gravitationslinsing
källor:
- Wikipedia - Gravitationskonstant
- NASA - Viktekvationen
- Fysikklassrummet - Newtons universella gravitationslag
