La costante gravitazionale è la costante di proporzionalità usata nella Legge di Gravitazione Universale di Newton, ed è comunemente indicata da G. Nella maggior parte dei testi, la vediamo espressa come:
G = 6,673 × 10-11 N m2 kg-2
In genere viene utilizzato nell'equazione:
F = (G x m1 x m2) / r2 , in cui
F = forza di gravità
G = costante gravitazionale
m1 = massa del primo oggetto (supponiamo che sia quello massiccio)
m2 = massa del secondo oggetto (supponiamo che sia del più piccolo)
r = la separazione tra le due masse
Come con tutte le costanti in Fisica, la costante gravitazionale è un valore empirico. Vale a dire, è dimostrato attraverso una serie di esperimenti e osservazioni successive.
Sebbene la costante gravitazionale fu introdotta per la prima volta da Isaac Newton come parte della sua popolare pubblicazione nel 1687, la Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, fu solo nel 1798 che la costante fu osservata in un vero esperimento. Non essere sorpreso. È principalmente così in fisica. Le previsioni matematiche normalmente precedono le prove sperimentali.
Ad ogni modo, la prima persona che lo misurò con successo fu il fisico inglese Henry Cavendish, che misurò la piccolissima forza tra due masse di piombo usando un equilibrio di torsione molto sensibile. Va notato che, dopo Cavendish, sebbene ci siano state misurazioni più accurate, i miglioramenti sui valori (vale a dire, essere in grado di ottenere valori più vicini alla G di Newton) non sono stati davvero sostanziali.
Osservando il valore di G, vediamo che quando lo moltiplichiamo con le altre quantità, si ottiene una forza piuttosto piccola. Espandiamo quel valore per darti un'idea migliore di quanto sia veramente piccolo: 0,00000000006673 N m2 kg-2
Bene, ora vediamo quale forza eserciterebbero due oggetti da 1 kg l'uno sull'altro quando i loro centri geometrici sono distanziati di 1 metro. Quindi, quanto otteniamo?
F = 0,00000000006673 N. In realtà non importa molto se aumentiamo sostanzialmente entrambe le masse.
Ad esempio, proviamo la massa registrata più pesante di un elefante, 12.000 kg. Supponendo che ne abbiamo due, distanti 1 metro di distanza dai loro centri. So che è difficile immaginarlo dal momento che gli elefanti sono piuttosto robusti, ma procediamo in questo modo perché voglio porre l'accento sul significato di G.
Quindi, quanto abbiamo ottenuto? Anche se lo completassimo, otterremmo comunque solo 0,01 N. Per fare un confronto, la forza esercitata dalla terra su una mela è all'incirca 1 N. Non c'è da stupirsi che non sentiamo alcuna forza di attrazione quando ci sediamo accanto a qualcuno ... a meno che ovviamente tu non sia un maschio e quella persona sia Megan Fox (tuttavia, sarebbe sicuro supporre che l'attrazione sarebbe solo in un modo).
Pertanto, la forza di gravità si nota solo quando si considera che almeno una massa è molto massiccia, ad es. un pianeta.
Consentitemi di concludere questa discussione con un altro esercizio matematico. Supponendo che tu conosca sia la tua massa che il tuo peso, e conosci il raggio della terra. Collegare quelli nell'equazione sopra e risolvere per l'altra massa. Ecco! Meraviglia delle meraviglie, hai appena ottenuto la massa della Terra.
Puoi leggere di più sulla costante gravitazionale qui nello Space Magazine. Vuoi saperne di più su un nuovo studio che rileva che la forza fondamentale non è cambiata nel tempo? Ci sono anche alcune intuizioni che puoi trovare tra i commenti in questo articolo: Record che rompe le strutture di "Dark Matter Web" osservate che coprono 270 milioni di anni luce di distanza
C'è di più al riguardo alla NASA. Ecco un paio di fonti lì:
- Gravità
- L'equazione del peso
Ecco due episodi di Astronomy Cast che potresti voler controllare anche:
- Onde Gravitazionali
- Lente gravitazionale
fonti:
- Wikipedia - Costante gravitazionale
- NASA - L'equazione del peso
- Aula di fisica - La legge universale di gravitazione di Newton
