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词条 引力常量
释义

万有引力常量为G=6.67x10^-11 N·m^2 /kg^2,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,万有引力常量仍无准确结果,这个公式就仍不能是一个完善等式。直到100多年后,英国人卡文迪许利用扭秤,才巧妙测出这个常量。其测出引力常量的实验也被称为测量地球重量的实验。

测定

应该强调的是,在牛顿得出行星对太阳的引力关系时,已经渗入了假定因素。卡文迪许在对一些物体间的引力进行测量并算出引力常量G后,又测量了多种物体间的引力,所得结果与利用引力常量G按万有引力定律计算所得的结果相同。所以,引力常量的普适性成为万有引力定律正确的见证。

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。

公认结果

卡文迪许测定的G值为6.754×10^-11,目前推荐的标准为G=6.67259×10^-11N·m^2/kg^2,通常取G=6.67×10^-11N·m^2/kg^2。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·m^2/kg^2。

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更新时间:2024/12/25 1:26:19