Tyngdekonstanten er proportionalitetskonstanten, der bruges i Newtons Law of Universal Gravitation, og betegnes ofte af G. I de fleste tekster ser vi den udtrykt som:
G = 6,673 × 10-11 N m2 kg-2
Det bruges typisk i ligningen:
F = (G x m1 x m2) / r2 , hvor
F = tyngdekraft
G = gravitationskonstant
m1 = masse af det første objekt (lad os antage, at det er af det massive objekt)
m2 = masse af det andet objekt (lad os antage, at det er af det mindre objekt)
r = adskillelsen mellem de to masser
Som med alle konstanter i fysik er gravitationskonstanten en empirisk værdi. Det vil sige, det er bevist gennem en række eksperimenter og efterfølgende observationer.
Selvom tyngdekonstanten først blev introduceret af Isaac Newton som en del af hans populære publikation i 1687, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, var det først i 1798, at konstanten blev observeret i et faktisk eksperiment. Bliv ikke overrasket. Det er mest sådan i fysik. De matematiske forudsigelser går normalt forud for de eksperimentelle bevis.
Uanset hvad, den første person, der med succes målte det, var den engelske fysiker, Henry Cavendish, som målte den meget lille kraft mellem to blymasser ved hjælp af en meget følsom torsionsbalance. Det skal bemærkes, at selvom der er foretaget mere nøjagtige målinger efter Cavendish, har forbedringerne af værdierne (dvs. at være i stand til at opnå værdier tættere på Newtons G) ikke været rigtig store.
Ser vi på værdien af G, ser vi, at når vi multiplicerer den med de andre mængder, resulterer det i en ret lille styrke. Lad os udvide denne værdi for at give dig en bedre idé om, hvor lille den virkelig er: 0.00000000006673 N m2 kg-2
Lad os nu se, hvilken kraft to objekter på 1 kg udøver på hinanden, når deres geometriske centre er placeret 1 meter fra hinanden. Så hvor meget får vi?
F = 0.00000000006673 N. Det betyder virkelig ikke meget, hvis vi øger begge masser markant.
Lad os f.eks. Prøve den tungeste registrerede masse af en elefant, 12.000 kg. Forudsat at vi har to af disse, placeret 1 meter fra deres centre. Jeg ved, det er vanskeligt at forestille mig, at da elefanter er ret stive, men lad os bare fortsætte på denne måde, fordi jeg vil lægge vægt på betydningen af G.
Så hvor meget fik vi? Selv hvis vi afrundede det, ville vi stadig kun få 0,01 N. Til sammenligning er den kraft, der udøves af jorden på et æble, omtrent 1 N. Ikke underligt, at vi ikke føler nogen tiltrækningskraft, når vi sidder ved siden af nogen ... medmindre du selvfølgelig er en mand, og denne person er Megan Fox (stadig ville det være sikkert at antage, at tiltrækningen kun ville være en måde).
Derfor ses tyngdekraften kun, når vi betragter mindst en masse for at være meget massiv, f.eks. en planet.
Tillad mig at afslutte denne diskussion med endnu en matematisk øvelse. Forudsat at du kender både din masse og din vægt, og at du kender jordens radius. Sæt dem i ligningen ovenfor og løst for den anden masse. Voila! Vidunder af vidundere, du har lige fået jordens masse.
Du kan læse mere om gravitationskonstanten her i Space Magazine. Vil du lære mere om en ny undersøgelse, der finder grundlæggende kraft ikke har ændret sig over tid? Der er også nogle indsigter, du kan finde blandt kommentarerne i denne artikel: Record Breaking "Dark Matter Web" Strukturer observeret spænder over 270 millioner lysår på tværs
Der er mere om det på NASA. Her er et par kilder der:
- Tyngdekraft
- Vægtforligningen
Her er to episoder på Astronomy Cast, som du måske også vil tjekke ud:
- Gravitationsbølger
- Gravitationslinsering
Kilder:
- Wikipedia - Tyngdekonstant
- NASA - Vægtforligningen
- Fysisk klasseværelse - Newtons universelle gravitationslov
