Διαστατικός τύπος Παγκόσμιας Σταθεράς Βαρύτητας

Από όλη την επιστημονική έρευνα του Νεύτωνα, η βαρυτική δύναμη και οι πτυχές που συνδέονται με αυτήν είναι οι πιο σημαντικές. Έχει εξαιρετική σημασία στη φυσική και θα πρέπει να κατανοηθεί καλά για την ανάπτυξη βαθύτερης γνώσης της φυσικής. Η βαρυτική δύναμη είναι υπεύθυνη για τη συγκράτηση δύο σωμάτων πιο κοντά κατά τη μάζα τους.

Η εφαρμογή της βαρυτικής δύναμης ανακαλύφθηκε από τον Νεύτωνα όταν συγκρίναμε την επιτάχυνση της σελήνης με την επιτάχυνση άλλων σωμάτων ή αντικειμένων στη Γη. Πίστευε ότι κάποιο είδος έλξης ή δύναμης λειτουργεί για να κρατήσει τα σώματα συνδεδεμένα μεταξύ τους. Αυτή η σύγκριση και η μελέτη τον οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι η δύναμη της βαρυτικής έλξης μεταξύ της Γης και άλλων σωμάτων είναι αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση μεταξύ των κέντρων των δύο σωμάτων.

Αλλά ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας του Νεύτωνα επεκτείνει τη βαρύτητα πέρα ​​από τη Γη. Αυτός ο νόμος αφορά περισσότερο την καθολική εφαρμογή της βαρύτητας και τη βαρυτική σταθερά.

Ποια είναι η δύναμη της βαρυτικής έλξης;

Σύμφωνα με τον ορισμό του Νεύτωνα, η δύναμη της βαρυτικής έλξης είναι η δύναμη που εξαρτάται από τις μάζες και των δύο σωμάτων και είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης που χωρίζει τα κέντρα των σωμάτων.

Fgav α m1 m2/d2

Όπου Fgav είναι η δύναμη της βαρυτικής έλξης.

m1 είναι η μάζα του σώματος 1

m2 είναι η μάζα του σώματος 2

d είναι η απόσταση μεταξύ του κέντρου των σωμάτων.

Καθώς η βαρυτική δύναμη της έλξης εξαρτάται και από τη μάζα του αλληλεπιδρώντος σώματος, μεγαλύτερα σώματα θα έλκονται μεταξύ τους με τεράστια ποσότητα βαρυτικής δύναμης έλξης. Όταν η μάζα διπλασιάζεται, διπλασιάζεται και η βαρυτική δύναμη.

Καθώς η βαρυτική δύναμη της έλξης είναι αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση μεταξύ του κέντρου των σωμάτων που αλληλεπιδρούν, όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση, τόσο πιο αδύναμη θα είναι η βαρυτική δύναμη έλξης. Εάν η απόσταση μεταξύ των κέντρων των δύο αλληλεπιδρώντων σωμάτων διπλασιαστεί, τότε η δύναμη της βαρυτικής έλξης μειώνεται επίσης τέσσερις φορές.

Παγκόσμια σταθερά βαρύτητας.

Η σταθερή αναλογικότητα που υπάρχει στην εξίσωση της βαρυτικής δύναμης του Νεύτωνα ονομάζεται καθολική σταθερά βαρύτητας.

Fgav α m1 m2/d2

Αγαπημένο =G x m1 m2/d2. Εδώ το G σημαίνει σταθερά βαρύτητας. Ο τύπος διαστάσεων του G είναι [M-1L3T-2].

Παραγωγή της καθολικής σταθεράς βαρύτητας.

Δύναμη =G x m1 x m2 x [r2]-1

Ή, G =Δύναμη x r2 x [m1xm2]-1 _____ ( 1)

Οι διαστάσεις των παρακάτω ιδιοτήτων είναι,

Μάζα =[M1 L0 T0] _____ (2)

Ακτίνα = [M0 L1 T0] _____ (3)

Δύναμη =[M1 L1 T-2] ______ (4)

Αντικαθιστώντας τις εξισώσεις (2), (3) και (4) στο (1) παίρνουμε,

G = [M1 L1 T-2] × [M0 L1 T0] 2 × [M1 L0 T0]-1 × [M1 L0 T0]-1 =[M-1 L3 T-2].

Έτσι ο τύπος διαστάσεων της καθολικής σταθεράς βαρύτητας είναι [M-1 L3 T-2].

Μονάδα SI:Μονάδες SI:6,67 × 10-11 Nm2 kg-2, 

Μονάδα CGS:6,67×10-8 dyne cm2 g-2.

Συσχέτιση μεταξύ της επιτάχυνσης λόγω της βαρύτητας και της βαρυτικής σταθεράς.

Ένα σώμα που πέφτει υπό την επίδραση της βαρύτητας ονομάζεται ελεύθερη πτώση σώμα. Αυτό το σώμα έχει επιτάχυνση 9,8 m/s2 προς τα κάτω (προς την επιφάνεια της γης). Αυτή η τιμή είναι πολύ σημαντική για πολλαπλούς υπολογισμούς και, ως εκ τούτου, δίνεται και ένας συγκεκριμένος προσδιορισμός. ονομάζεται επιτάχυνση λόγω βαρύτητας και συμβολίζεται με g.

Από την άλλη πλευρά, η δύναμη έλξης μεταξύ δύο σωμάτων μοναδιαίας μάζας που χωρίζεται με μια μονάδα απόστασης ονομάζεται καθολική σταθερά βαρύτητας. Συμβολίζεται με G. η αριθμητική τιμή του G είναι 6,67 x 10-11 Nm2/Kg2.

Το G και το G σχετίζονται μεταξύ τους με τον ακόλουθο τρόπο,

g =GM/R2.

Εδώ το g συμβολίζεται ως η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας. G είναι η καθολική σταθερά βαρύτητας. Το R δηλώνει την ακτίνα του σώματος σε Km και το M είναι η μάζα του σώματος σε Kg.

Αν και υπάρχει ένας τύπος με το G και το g, αλλά και τα δύο είναι ανεξάρτητα το ένα από το άλλο. Άρα η καθολική σταθερά βαρύτητας δεν επηρεάζεται από την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας. Η τιμή του G είναι η ίδια σε οποιαδήποτε θέση σε αυτό το σύμπαν καθώς είναι σταθερή, επομένως δεν μπορεί να επηρεαστεί από τη δραστηριότητα του g.

Συμπέρασμα

Από όλες τις ανακαλύψεις που έγιναν από τον Νεύτωνα, ο νόμος της βαρύτητας είναι ένας από τους πιο σημαντικούς και βοηθά στην εξαγωγή αιτιολόγησης για πολλά φαινόμενα που συμβαίνουν στη φύση. Παρόλο που ο Νεύτωνας βρήκε τον νόμο της βαρύτητας, ήταν ο Κάβεντις που βρήκε τι είναι η βαρυτική σταθερά. Υπάρχουν πολλές θεωρίες που αναπτύχθηκαν αργότερα σχετικά με τις πτυχές της καθολικής βαρυτικής σταθεράς. Ένα από αυτά είναι ότι αφού ο κόσμος επεκτείνεται μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η δύναμη του G μειώνεται σταδιακά.

Η κατανόηση της σταθεράς της βαρύτητας είναι εξαιρετικά σημαντική για την επίλυση διαφορετικών προβλημάτων επίσης.