Βαρυτική Σταθερά

Η υπολογισμένη τιμή της σταθεράς είναι γνωστή σε τέσσερα σημαντικά ψηφία με κάποια βεβαιότητα. Είναι η βαρυτική δύναμη που υπάρχει μεταξύ οποιωνδήποτε δύο αντικειμένων ως αποτέλεσμα των μαζών τους. Είναι επίσης υπεύθυνο για την έναρξη της γέννησης των αστεριών, καθώς και για τον έλεγχο ολόκληρης της δομής και της προέλευσης του σύμπαντος.

Το γράμμα «G» σημαίνει σταθερά βαρύτητας. Σε ορισμένα συστήματα φυσικών μονάδων, ειδικά γεωμετρικά συστήματα μονάδων όπως οι μονάδες Planck και Stoney, η σταθερά βαρύτητας είναι μια καθοριστική σταθερά. Όταν αναπαρίσταται σε αυτές τις μονάδες, η σταθερά βαρύτητας θα έχει συνήθως μια αριθμητική τιμή 1 ή κάτι κοντά σε αυτήν. Λόγω της υψηλής αβεβαιότητας στη μετρούμενη τιμή του G ως προς άλλες γνωστές θεμελιώδεις σταθερές, η τιμή πολλών ποσοτήτων που αντιπροσωπεύονται σε ένα τέτοιο σύστημα μονάδων θα έχει παρόμοιο βαθμό αβεβαιότητας.

Η σταθερά βαρύτητας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το μήκος, τη μάζα και το χρόνο του Planck. Προέρχεται από την εξίσωση ηλεκτρικής δύναμης σε κυματική μορφή.

Τύποι βαρύτητας

Η βαρύτητα ανακαλύφθηκε από τον Ισαάκ Νεύτωνα. Λέγεται ότι το αναγνώρισε αφού είδε ένα μήλο να πέφτει από ένα τέτοιο δέντρο και άρχισε να αναρωτιέται για τις δυνάμεις του σύμπαντος. Είναι η δύναμη που έλκει ένα σώμα προς το κέντρο της γης.

Η Επιτάχυνση της Σελήνης λόγω της Βαρυτικής Δύναμης:

Η βαρυτική επιτάχυνση στην επιφάνεια του φεγγαριού είναι περίπου 1,625 m/s2, που είναι περίπου το 16,6% της επιτάχυνσης που οφείλεται στη βαρύτητα στην επιφάνεια της Γης ή 0,166, όπου g είναι η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας στη Γη. Η διακύμανση της βαρυτικής επιτάχυνσης σε ολόκληρη την επιφάνεια είναι περίπου 0,0253 m/s2, ή 1,6 τοις εκατό της επιτάχυνσης λόγω της βαρύτητας. Παρόλο που το βάρος είναι πάντα ευθέως ανάλογο με τη βαρυτική επιτάχυνση, τα σωματίδια στη Σελήνη θα ζυγίζουν μόνο το 16,6% (≈1/6) από αυτό που θα ζύγιζαν στη Γη.

Η καθολική σταθερά βαρύτητας μετριέται:

G =6,673 x 10-11 N m2 /kg2

Τρεις μέθοδοι έχουν χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της σταθεράς βαρύτητας:

• Η δύναμη της Γης σε μια δοκιμαστική μάζα μετριέται με μια επιστημονική ισορροπία.
• Η βαρυτική δύναμη μιας τεράστιας φυσικής μάζας σε σύγκριση με τη βαρυτική έλξη της Γης.
• Στο εργαστήριο, η δύναμη μεταξύ δύο μαζών μετράται απευθείας.

Ιδιότητες των Βαρυτικών Δυνάμεων:

Τα ακόλουθα είναι τα κύρια χαρακτηριστικά των βαρυτικών δυνάμεων:

• Η βαρυτική δύναμη είναι μια κεντρική δύναμη που δρα κατά μήκος μιας γραμμής που συνδέει τα κέντρα δύο σωμάτων.
• Αυτή είναι μια μεγάλη δύναμη ανά πάσα στιγμή. Όταν συζητάμε για μεγάλη απόσταση, η δύναμη είναι παρούσα.
• Είναι επίσης μια συντηρητική δύναμη. Αυτό αναφέρεται στο έργο που επιτελείται από τη βαρύτητα στην αντικατάσταση ενός σώματος από τη μια στιγμή στην άλλη, η οποία εξαρτάται αποκλειστικά από τις υπολογιζόμενες θέσεις του σώματος. Δεν επηρεάζεται επίσης από τη διαδρομή που ακολουθήθηκε.
• Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι, σε αντίθεση με τις ηλεκτροστατικές και μαγνητικές δυνάμεις, η βαρύτητα ήταν πάντα επιθυμητή.

Η βαρύτητα είναι ένα φαινόμενο που υπάρχει σε όλο τον κόσμο. Η βαρύτητα είναι ένας κρίσιμος παράγοντας για τον καθορισμό και τη διατήρηση της φυσικής σύνδεσης μεταξύ του διαστήματος και της ύλης. Η δύναμη που διέπει ολόκληρο τον γαλαξία, που περιέχει πλανήτες και αστέρια, ονομάζεται βαρύτητα. Για να το θέσω αλλιώς, η βαρύτητα είναι η δύναμη που δρα σε όλα τα πράγματα που φέρουν μάζα ή ενέργεια. Το βάρος ενός αντικειμένου στον φλοιό της Γης επηρεάζεται από τη βαρύτητα. Η βαρύτητα έχει άπειρες δυνατότητες και καθώς η απόσταση μεταξύ των αντικειμένων μεγαλώνει, τα αποτελέσματα της βαρύτητας γίνονται πιο αδύναμα.

Η σταθερά βαρύτητας και ο νόμος του Νεύτωνα της παγκόσμιας βαρύτητας:

Σύμφωνα με τον Νόμο της Παγκόσμιας Βαρύτητας του Νεύτωνα

"Όλα τα σωματίδια στον Κόσμο δελεάζουν κάθε άλλο σωματίδιο με μια δύναμη που είναι άμεσα ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο του διαχωρισμού τους."

F ∝ m1 m2r2  🡪 F =m1 m2r2 

Πού,

• Μια δύναμη βαρύτητας μεταξύ αντικειμένων συμβολίζεται με F.
• Η μάζα ενός από τα στοιχεία του είναι m1.
• Η μάζα του δεύτερου αντικειμένου είναι m2.
• Η απόσταση μεταξύ των κέντρων δύο αντικειμένων αντιπροσωπεύεται από r.
• Η καθολική σταθερά βαρύτητας αναφέρεται ως G.

Μεταξύ δύο σημειακών μαζών, υπάρχει βαρυτική δυναμική ενέργεια.

Η ενέργεια που έχει ένα αντικείμενο λόγω της θέσης του σε ένα βαρυτικό πεδίο είναι γνωστή ως βαρυτική δυναμική ενέργεια. Η επιφάνεια της Γης, όπου η βαρυτική επιτάχυνση πιστεύεται ότι είναι σταθερή στα 9,8 m/s2. Επειδή η βαρυτική δυναμική ενέργεια 0 μπορεί να επιλεγεί σε οποιαδήποτε θέση (ακριβώς όπως το πλαίσιο συντεταγμένων μηδέν), η δυναμική ενέργεια σε ύψος h πάνω από αυτό το σημείο είναι ίση με το έργο που απαιτείται για την ανύψωση του αντικειμένου σε αυτό το ύψος χωρίς καθαρό αποτέλεσμα στην κινητική ενέργεια.

Η συσχέτιση μεταξύ της βαρυτικής επιτάχυνσης και της σταθεράς βαρύτητας :

Στην επιφάνεια της γης ισχύουν ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα και ο παγκόσμιος νόμος της βαρύτητας.

m g =GM m R2 

g =GM R2

Η βαρυτική επιτάχυνση είναι συνάρτηση του ύψους και του βάθους (περίπου).

Σε ύψος h<

g’ =g(1 – 2hRe )

Σε βάθος d, η ακόλουθη είναι μια έκφραση για την επιτάχυνση της βαρύτητας:

g’ =g(1 – dRe )

Συμπέρασμα:

Η βαρύτητα είναι ισχυρότερη για αντικείμενα με μεγαλύτερη μάζα. Με την απόσταση, η βαρύτητα εξασθενεί επίσης. Ως αποτέλεσμα, όσο πιο κοντά είναι δύο αντικείμενα, τόσο ισχυρότερη είναι η βαρυτική τους έλξη. Η μάζα της Γης συμβάλλει στη βαρυτική της έλξη. Τα βαρυτικά κύματα θα μεταφερθούν πράγματι σχεδόν εντελώς απαρατήρητα μέσα μας ακόμα και στην απόσταση του πλησιέστερου αστέρα. Παρά το γεγονός ότι αυτοί οι κυματισμοί στο χωροχρόνο μεταφέρουν περισσότερη ενέργεια από οποιοδήποτε άλλο κατακλυσμικό γεγονός, οι αλληλεπιδράσεις τους είναι τόσο αδύναμες που ελάχιστα επηρεαζόμαστε.