קבוע הכבידה הוא קבוע המידתיות המשמש בחוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון, ובדרך כלל מציין אותו G. ברוב הטקסטים אנו רואים שהוא מתבטא כ:
G = 6.673 × 10-11 N m2 ק"ג-2
בדרך כלל משתמשים בו במשוואה:
F = (G x m1 x מ2) / r2 , בו
F = כוח הכובד
G = קבוע כבידה
M1 = המסה של האובייקט הראשון (נניח שהוא זה של המסיבית)
M2 = המסה של האובייקט השני (נניח שהוא של הקטן יותר)
r = ההפרדה בין שתי ההמונים
כמו בכל הקבועים בפיזיקה, קבוע הכבידה הוא ערך אמפירי. כלומר, זה מוכח באמצעות סדרת ניסויים ותצפיות עוקבות.
למרות שקבוע הכבידה הוצג לראשונה על ידי אייזק ניוטון כחלק מהפרסום הפופולרי שלו בשנת 1687, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, רק בשנת 1798 נצפה הקבוע בניסוי בפועל. אל תתפלאו. זה בעיקר ככה בפיזיקה. התחזיות המתמטיות מקדימות בדרך כלל את ההוכחות הניסויייות.
בכל אופן, האדם הראשון שמדד אותו בהצלחה היה הפיזיקאי האנגלי, הנרי קוונדיש, שמדד את הכוח הזעיר מאוד בין שני מסות עופרת באמצעות מאזן פיתול רגיש מאוד. יש לציין כי לאחר Cavendish, למרות שבוצעו מדידות מדויקות יותר, השיפורים בערכים (כלומר היכולת להשיג ערכים הקרובים יותר ל- G של ניוטון) לא היו ממש מהותיים.
בהתבוננות בערך של G אנו רואים שכאשר אנו מכפילים אותו עם הכמויות האחרות, הוא מביא לכוח די קטן. בואו נרחיב את הערך הזה בכדי לתת לכם מושג טוב יותר על כמה שהוא באמת קטן: 0.00000000006673 N m2 ק"ג-2
בסדר, בואו נראה עכשיו איזה כוח יפעילו שני חפצים של 1 ק"ג אחד על השני כאשר המרכזים הגיאומטריים שלהם מרוחקים כמטר זה מזה. אז כמה אנחנו משיגים?
F = 0.00000000006673 נ. זה ממש לא משנה אם אנו מגדילים את שתי ההמונים באופן משמעותי.
לדוגמה, בואו לנסות את המסה המתועדת ביותר של פיל, 12,000 ק"ג. בהנחה שיש לנו שניים כאלה, שנמצאים במרחק של מטר וחצי חוץ ממרכזיהם. אני יודע שקשה לדמיין שמאחר ופילים די חסונים, אבל בואו פשוט נלך כך כי אני רוצה לשים דגש על המשמעות של ג.
אז כמה קיבלנו? אפילו אם נסגור את זה, עדיין היינו משיגים רק 0.01 נ '. לשם השוואה, הכוח שמפעילה האדמה על תפוח הוא בערך 1 N. לא פלא שאנחנו לא חשים שום כוח משיכה כשאנחנו יושבים ליד מישהו ... אלא אם כן כמובן שאתה גבר ואדם זה הוא מייגן פוקס (עדיין, זה יהיה בטוח להניח שהאטרקציה תהיה רק דרך אחת).
לכן כוח הכובד מורגש רק כאשר אנו רואים לפחות מסה אחת כמאסיבית מאוד, למשל. כוכב לכת.
הרשו לי לסיים דיון זה בתרגיל מתמטי נוסף. בהנחה שאתה מכיר גם את המסה וגם את המשקל שלך, ואתה מכיר את רדיוס כדור הארץ. חבר את אלה למשוואה שלמעלה ויפתר עבור המסה האחרת. וואלה! פלא פלאים, בדיוק השגת את מסת האדמה.
תוכלו לקרוא עוד על קבוע הכבידה כאן במגזין החלל. רוצה ללמוד עוד על מחקר חדש שמגלה כי כוח יסודי לא השתנה לאורך זמן? יש גם כמה תובנות שתוכלו למצוא בין התגובות במאמר זה: שובר שיאים של "רשת חומר כהה" מבנים שנצפו על פני 270 מיליון שנות אור בכל רחבי העולם
יש יותר בנושא בנאס"א. להלן מספר מקורות:
- כוח משיכה
- משוואת המשקל
להלן שני פרקים באסטרונומיה קאסט שתרצה לבדוק גם אותם:
- גלי כבידה
- עדשת כבידה
מקורות:
- ויקיפדיה - קבוע גרביטציה
- נאס"א - משוואת המשקל
- כיתת הפיזיקה - חוק הכבידה האוניברסלי של ניוטון
