există destul de multe constante fundamentale. Acestea sunt lucruri precum viteza luminii (c) sarcina pe un electron (e) și Constanta Planck (h). Aceste constante sunt determinate cu un anumit tip de experiment interesant. Primele valori ale acestor constante au fost adesea dificil de găsit—viteza luminii, de exemplu, a fost calculată prin urmărirea lunilor lui Jupiter. Desigur, acum avem metode mult mai bune pentru a obține o valoare foarte precisă pentru viteza luminii. Nu mai trebuie să recurgem la Luni.poate cea mai dificilă constantă de măsurat este constanta gravitațională (g). Această constantă gravitațională este utilizată pentru a da valoarea forței dintre două obiecte cu masă. Este utilizat în următorul model gravitațional.

în această expresie, forța gravitațională depinde atât de masele celor două obiecte care interacționează, cât și de distanța dintre ele (R) în Expresie. Îmi cer scuze pentru cealaltă notație ciudată („pălăria” de pe r și celelalte lucruri vectoriale)—dar aceasta este expresia vectorială pentru forța gravitațională. Ultimul punct de menționat este valoarea lui G. este de aproximativ 6,67 x 10-11 N*m2/kg2.Aceasta înseamnă că două mase de 1 kilogram la o distanță de 1 metru distanță ar avea o forță gravitațională de o valoare super minusculă. Gravitația este foarte slabă.

dar cum găsiți valoarea lui G? Sunt mai multe metode acum, dar vreau să flash înapoi în timp la, probabil, prima metodă de a găsi această constantă—folosind un munte. Permiteți-mi să încep cu un experiment mai simplu. Să presupunem că dețin o masă pe un șir peste un pământ perfect simetric. S-ar putea arata ca acest lucru (nu la scară).

există două forțe pe acea masă. În primul rând, șirul trage în sus și forța gravitațională trage în jos (unde „în jos” înseamnă „spre centrul Pământului”). Aceste forțe ascendente și descendente trebuie să aibă aceeași magnitudine, astfel încât forța totală să fie zero și masa să rămână în repaus. Nu ar fi prea dificil să măsurați forța de tragere în sus—ați putea folosi o scară de arc sau ceva de genul acesta. Apoi, această forță de tragere în sus vă va da magnitudinea forței gravitaționale descendente.

odată ce ai forța gravitațională, trebuie doar să știi două lucruri (altele decât valoarea masei în kilograme). Trebuie să cunoașteți raza Pământului și masa Pământului. Raza Pământului nu este prea dificilă—grecii au făcut o aproximare destul de bună a dimensiunii sale. Oh, ai nevoie de raza Pământului, deoarece aceasta este valoarea pentru „distanța” dintre cele două mase în calculele forței gravitaționale. Dar cum rămâne cu masa Pământului? Da, nimeni nu știa ce era. Asta e problema ta.

ceea ce aveți cu adevărat nevoie este un alt obiect pentru care cunoașteți masa. Dar trebuie să fie un obiect destul de mare, deoarece forța ar fi altfel super mică și dificil de măsurat. Ce zici de un munte? Acestea au mase mari. Deci exact asta au folosit-un munte. Iată cum ar funcționa acest lucru. Luați din nou o masă și o suspendați dintr-un șir la fel ca în exemplul meu anterior. Cu toate acestea, puneți această masă lângă un munte. Acum, masa suspendată va avea două forțe gravitaționale-forța gravitațională de pe Pământ care trage „în jos” și forța gravitațională de pe munte. Iată o diagramă care vă ajută să vă imaginați acest lucru.

deoarece cele două forțe gravitaționale din munte sunt laterale (în raport cu” în jos”), forța din șir trebuie să fie diagonală. Acum trebuie doar să cunoașteți masa și distanța până la munte. Presupunând că ambele forțe gravitaționale depind de aceeași constantă G, unghiul înclinat al șirului vă va oferi relația dintre masa muntelui și masa Pământului (restul pământului). Bum. Utilizați această masă a Pământului pentru a calcula apoi G.

desigur, există unele probleme cu această metodă. Lasă-mă să trec peste unele dintre ele.

Cum găsești masa unui munte?

dacă asta ar fi treaba mea, aș presupune că muntele este o sferă și o densitate constantă. Deoarece cunosc volumul unei sfere, aș putea folosi densitatea pentru a calcula masa. Nu prea dificil. Cu toate acestea, există o mare problemă—deformarea unei mase agățate ar fi atât de mică încât diferența dintre o masă calculată sferică și masa reală ar fi semnificativă. Sincer, aș face în continuare acest calcul. De ce? Pentru că cel puțin îmi permite să calculez o deviere aproximativă așteptată a masei—așa că aș avea o idee despre cât de precis să-mi construiesc măsurătorile.o modalitate mai bună de a găsi masa muntelui este de a o măsura. Puteți obține înălțimea cu un barometru, dar cum rămâne cu celelalte dimensiuni? Răspunsul: contra linii. Da, prin cartografierea liniilor de altitudine constantă în jurul muntelui, masa ar putea fi calculată în felii orizontale. Se pare că această problemă montană a fost sursa redescoperirii liniilor contra în secolul 18.

dar stai! Nu este doar masa muntelui de care aveți nevoie, ci și forța gravitațională totală. O parte a muntelui este mai aproape de masa agățată și va avea mai mult efect decât părțile care sunt mai îndepărtate. În esență, trebuie să faceți o integrală de volum peste munte pentru a găsi atracția gravitațională totală.

cum măsurați”jos”?

Să presupunem că atârnați o masă și stați lângă un munte super masiv—în ce direcție atârnă masa? Răspunsul este direct în jos. Oamenii definesc în sus și în jos pe baza direcției câmpului gravitațional. Deci, chiar dacă un munte masiv ar avea ca rezultat un câmp gravitațional care nu indică spre centrul Pământului, nu am putea spune—cel puțin nu cu o masă agățată (pe care o numim și un fir cu plumb).

în schimb, trebuie să existe o metodă alternativă pentru a găsi „sus” și „jos”.”Răspunsul este stelele. Prin măsurarea locației unei stele vs. locația sa prezis, puteți obține o valoare pentru sus și în jos pe baza stelelor. Nu e ușor, dar o poți face. Nimeni nu a spus vreodată că știința este ușoară.