《宇宙之问》引力常数值是多少?


万有引力定律发现100多年后,英国物理学家卡文迪许于1798年在实验室利用扭秤巧妙的测出了引力常数的数值,引力常数值是多少呢?


卡文迪许测出的引力常数G=6.754*10^(-11)N·m^2/kg^2,今天用最先进的仪器测出的数值约为6.67259*10^(-11)N·m^2/kg^2,从数据的差异中,可以看出卡文迪许实验设计的科学性。

《宇宙之问》引力常数值是多少?

扭秤实验的主要部分是一个“T”字形轻而结实的框架,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,扭转的角度就越大。卡文迪许的实验想法是,如果测出T形架转过的角度,就可以测出T形架两端所受的力的大小。


现在,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,大球和小球之间的间距是很容易测定的。根据牛顿的引力理论,大球会对小球产生引力,T形架就会随之扭转,只要测出其扭转的角度,就可以测出引力的大小。


当然,由于它们间的引力是非常小的,这个扭秤扭转的角度也是很小的,卡文迪许面对的问题,就是怎样把这个角度准确的测量出来。


卡文迪许想到的办法是在T形架上装一面小镜子,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,刻度尺上的光斑就会发生较大的移动,这样就起到了一个化小为大的效果,通过测定光斑的移动,测到了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于小球的引力大小。


知道了引力,质量,距离的参数后,万有引力常数就可以计算出来了,卡文迪许在得到引力常数值的同时,也验证了牛顿的万有引力定律。


自此以后万有引力摆脱了理论层次,步入了实践的层面,使万有引力理论具有了真正的使用价值,特别是在卫星的发射过程中,它提供了实际的指导价值。

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页面更新:2024-03-15

标签:引力   扭秤   数值   刻度尺   万有引力   常数   小球   两端   宇宙   镜子   角度

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