引力常量

引力常量

引力常量,是物理學術語,目前公認的結果是卡文迪許測定的G值為6.754×10-11N·m2/kg2,目前最新的推薦的標準為G=6.67259×10-11N·m2/kg2,通常取G=6.67×10-11N·m2/kg2,如果使用厘米克秒制則G=6.67×10^-8 dyn·cm2/g2

萬有引力常量G的準確值計算公式為:

G= rV^2/M

其中,M是母星質量,V為行星或衛星的線速度,r為行星或衛星的軌道半徑。

基本介紹

測量史,測定,

測量史

萬有引力常量為G=6.672x10^-11
,牛頓發現了萬有引力定律,但引力常量G這個數值是多少,連他本人也不知道。按說只要測出兩個物體的質量,測出兩個物體間距離,再測出物體間的引力,代入萬有引力定律,就可以測出這個常量。但因為一般物體的質量太小了,它們間的引力無法測出,而天體的質量太大了,又無法測出質量。所以,萬有引力定律發現了100多年,萬有引力常量仍無準確結果,這個公式就仍不能是一個完善等式。直到100多年後,英國人卡文迪許利用扭秤,才巧妙測出這個常量。其測出引力常量的實驗也被稱為測量地球重量的實驗。

測定

應該強調的是,在牛頓得出行星對太陽的引力關係時,已經滲入了假定因素。卡文迪許(Henry Cavendish)在對一些物體間的引力進行測量並算出引力常量G後,又測量了多種物體間的引力,所得結果與利用引力常量G按萬有引力定律計算所得的結果相同。所以,引力常量的普適性成為萬有引力定律正確的見證。
引力常量測定引力常量測定
這是一個卡文迪許扭秤的模型。這個扭秤的主要部分是這樣一個T字形輕而結實的框架,把這個T形架倒掛在一根石英絲下。若在T形架的兩端施加兩個大小相等、方向相反的力,石英絲就會扭轉一個角度。力越大,扭轉的角度也越大。反過來,如果測出T形架轉過的角度,也就可以測出T形架兩端所受力的大小。先在T形架的兩端各固定一個小球,再在每個小球的附近各放一個大球,大小兩個球間的距離是可以較容易測定的。
根據萬有引力定律,大球會對小球產生引力,T形架會隨之扭轉,只要測出其扭轉的角度,就可以測出引力的大小。當然由於引力很小,這個扭轉的角度會很小。怎樣才能把這個角度測出來呢?卡文迪許在T形架上裝了一面小鏡子,用一束光射向鏡子,經鏡子反射後的光射向遠處的刻度尺,當鏡子與T形架一起發生一個很小的轉動時,刻度尺上的光斑會發生較大的移動。這樣,就起到一個化小為大的效果,通過測定光斑的移動,測定了T形架在放置大球前後扭轉的角度,從而測定了此時大球對小球的引力。
卡文迪許用此扭秤驗證了牛頓萬有引力定律,並測定出引力常量G的數值。這個數值與近代用更加科學的方法測定的數值是非常接近的。

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