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引力常量

2022-07-06 22:13:29 百科资料

引力常量,是物理学术语,公认的结果是卡文迪什测定的G值为6.754×10N·m²/kg²,最新的推荐的标准为G=6.67408(31)×10N·m²/kg² 。通常取G=6.67×10N·m²/kg²,如果使用厘米克秒制则G=6.67×10 dyn·cm²/g²,其量纲为 L ·M·T。

万有引力常量G的准确值计算公式为:

G= rV/M

其中,M是母星质量,V为行星或卫星的线速度,r为行星或卫星的轨道半径。

  • 中文名称 引力常量
  • 外文名称 Gravitational constant
  • 别名 万有引力常量
  • 表达式 G=6.67×10N·m/kg
  • 提出者 艾萨克·牛顿

有关简介

  万有引力常量为G=6.67430(15)x10^-11 N·m² /kg²

卡文迪许扭秤模型

万有引力

引力常量测定

  牛顿发现了万有引力定律,但引力常量G这个数值是多少,连他本人也不知道。按说只要测出两个物体的质量,测出两个物体间的距离,再测出物体间的引力,代入万有引力定律,就可以测出这个常量。

  但因为一般物体的质量太小了,它们间的引力无法测出,而天体的质量太大了,又无法测出质量。所以,万有引力定律发现了100多年,万有引力常量仍没有一个准确的结果,这个公式就仍然不能是一个完善的等式。直到100多年后,英国人卡文迪许利用扭秤,才巧妙地测出了这个常量。

  这是一个卡文迪许扭秤的模型。这个扭秤的主要部分是这样一个T字形轻而结实的框架,把这个T形架倒挂在一根石英丝下。若在T形架的两端施加两个大小相等、方向相反的力,石英丝就会扭转一个角度。

  力越大,扭转的角度也越大。反过来,如果测出T形架转过的角度,也就可以测出T形架两端所受力的大小。现在在T形架的两端各固定一个小球,再在每个小球的附近各放一个大球,大小两个球间的距离是可以较容易测定的。

  根据万有引力定律,大球会对小球产生引力,T形架会随之扭转,只要测出其扭转的角度,就可以测出引力的大小。当然由于引力很小,这个扭转的角度会很小。怎样才能把这个角度测出来呢?卡文迪许在T形架上装了一面小镜子,用一束光射向镜子,经镜子反射后的光射向远处的刻度尺,当镜子与T形架一起发生一个很小的转动时,刻度尺上的光斑会发生较大的移动。

  这样,就起到一个化小为大的效果,通过测定光斑的移动,测定了T形架在放置大球前后扭转的角度,从而测定了此时大球对小球的引力。卡文迪许用此扭秤验证了牛顿万有引力定律,并测定出引力常量G的数值。这个数值与近代用更加科学的方法测定的数值是非常接近的。

卡文迪许

引力常量实验

  卡文迪许测定的G值为6.754×10-11,现在公认的G值为6.67430(15)x10^-11。

  需要注意的是,这个引力常量是有单位的:它的单位应该是乘以两个质量的单位千克,再除以距离的单位m的平方后,得到力的单位牛顿,故应为N·m2/kg2。因N可表示为kg·m/s^2,单位也可写作          m^3·kg^-1·s^-2。

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