¿Cuál es la constante gravitacional G?
La constante gravitacional universal es G=6.67x10-11 N·m2/kg2
Determinación de la constante gravitacional universal
Newton descubrió la ley gravitacional universal, pero la constante gravitacional G es Incluso él mismo no sabe cuál es el valor. Se dice que siempre que se midan las masas de dos objetos, se mida la distancia entre los dos objetos, se mida la fuerza gravitacional entre los objetos y se sustituya la ley de la gravitación universal, esta constante se puede medir. Pero debido a que la masa de los objetos generales es demasiado pequeña, la fuerza gravitacional entre ellos no se puede medir y la masa de los cuerpos celestes es demasiado grande y la masa no se puede medir. Por lo tanto, más de 100 años después del descubrimiento de la ley de la gravitación universal, todavía no existe un resultado preciso para la constante gravitacional universal y esta fórmula aún no puede ser una ecuación perfecta. No fue hasta más de 100 años después que el inglés Cavendish midió hábilmente esta constante utilizando una escala de torsión.
Este es un modelo de balanza de torsión de Cavendish. (El profesor muestra el modelo y explica el desmontaje y montaje). La parte principal de esta escala de torsión es un marco ligero y resistente en forma de T. El marco en forma de T está colgado boca abajo debajo de un alambre de cuarzo. Si se aplican dos fuerzas iguales y opuestas a ambos extremos del marco en forma de T, el alambre de cuarzo se torcerá formando un ángulo. Cuanto mayor es la fuerza, mayor es el ángulo de giro. Por el contrario, si se mide el ángulo de rotación del marco en forma de T, también se puede medir la fuerza en ambos extremos del marco en forma de T. Ahora fije una bola pequeña en cada extremo del marco en forma de T y luego coloque una bola grande cerca de cada bola pequeña. La distancia entre las bolas grandes y pequeñas se puede medir fácilmente. De acuerdo con la ley de la gravitación universal, la bola grande ejercerá una fuerza gravitacional sobre la bola pequeña y el marco en forma de T se girará en consecuencia. Siempre que se mida el ángulo de giro, la magnitud de la fuerza gravitacional puede ser. mesurado. Por supuesto, como la fuerza gravitacional es muy pequeña, el ángulo de este giro será muy pequeño. ¿Cómo podemos medir este ángulo? Cavendish instaló un pequeño espejo en el marco en forma de T y disparó un rayo de luz hacia el espejo. La luz reflejada por el espejo se dirigió a la escala distante. Cuando el espejo y el marco en forma de T hicieron una pequeña rotación juntos. el punto de luz en la escala se moverá mucho. De esta manera, tiene el efecto de convertir lo pequeño en grande. Al medir el movimiento del punto de luz, se mide el ángulo de giro del marco en forma de T antes y después de colocar la bola grande, midiendo así la fuerza gravitacional de la misma. bola grande sobre la bola pequeña en este momento. Cavendish utilizó esta balanza de torsión para verificar la ley de gravitación universal de Newton y determinar el valor de la constante gravitacional G. Este valor está muy cerca del valor medido utilizando métodos más científicos en los tiempos modernos.
El valor G medido por Cavendish es 6,754×10-11, y el valor G ahora reconocido es 6,67×10-11. Cabe señalar que esta constante gravitacional tiene una unidad: su unidad debe multiplicarse por dos unidades de masa, kilogramo, y luego dividirse por el cuadrado de la unidad de distancia, m, para obtener la unidad de fuerza, Newton, por lo que debe ser N·m2 /kg2.