Хто експериментально визначив гравітаційну сталу: історичний аспект
Однією з віх в історії фізики є момент, коли вчений, хто експериментально визначив гравітаційну сталу, представив світові свій епохальний результат. Це відкриття розпочало новий розділ у розумінні законів Всесвіту. Саме Генрі Кавендіш, британський фізик і хімік, експериментально виміряв гравітаційну сталу в кінці XVIII століття.
Історичний контекст та теоретична передумова
До відкриття Кавендіша існувало багато спроб пояснити явище гравітації. Ісаак Ньютон у своїй “Математичній основі натуральної філософії”, опублікованій у 1687 році, сформулював закон всесвітнього тяжіння. Закон стверджує, що дві матеріальні точки притягуються одна до одної із силою, що прямо пропорційна добутку їхніх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Формула виглядала наступним чином:
F = G * (m1 * m2) / r²
де F — сила притягання, m1 і m2 — маси обох тіл, r — відстань між центрами мас обох тіл, а G — гравітаційна стала. Проте, значення самої константи G залишалося невідомим.
Апарат Кавендіша та його експеримент
Кавендіш використав абсолютно новаторський підхід для свого часу. Він не вимірював масу Землі напряму, натомість він здійснив вимірювання взаємного тяжіння свинцевих куль. Його експериментальна установка, пізніше названа торсійними вагами, засновувалася на здатності визначати невеликі сили через обертання горизонтального плеча.
- Структура обладнання: Дерев’яна рама з металевими кульками була розміщена у закритому приміщенні, щоб уникнути вітрових перешкод.
- Спосіб вимірювання: Два великі свинцеві кулі були розміщені по обидва боки від центру балки, а менші кулі на кінцях балки взаємодіяли з ними, викликаючи незначні рухи.
- Матеріали: Металеві кулі, дроти, дзеркала та спеціальні натягнуті волосини.
Кавендіш точно обчислив гравітаційні сили між цими кульками, зваживши відхилення балки, що утворюється за допомогою дзеркала та телескопа, встановлених для посилення невеликих рухів.
Значення відкриття для науки
Експеримент Кавендіша вперше надав можливість оцінити масу Землі та визначити значення гравітаційної сталої. Точність його вимірювань вразила сучасників, оскільки він отримав значення, яке лише на 1% відрізнялось від сучасних даних.
Згідно з результатами дослідження, середнє значення гравітаційної сталої становило приблизно 6.74 x 10-11 м3 кг-1 с-2, яке дало можливість встановити приблизну масу Землі.
Зворотний зв’язок з іншими відкриттями
Відкриття Кавендіша було каталізатором для подальших досліджень в фізиці. Наприклад, Альберт Ейнштейн, розробляючи загальну теорію відносності, покладався на принцип гравітації, як на одну з фундаментальних сил природи.
| Вчений | Внесок у гравітаційну теорію |
|---|---|
| Ісаак Ньютон | Закон всесвітнього тяжіння, що передбачає існування гравітаційної сталої |
| Генрі Кавендіш | Експериментальне визначення гравітаційної сталої |
| Альберт Ейнштейн | Загальна теорія відносності |
Висновки
Отже, відповідаючи на питання хто експериментально визначив гравітаційну сталу, важливо згадати Генрі Кавендіша, як піонера в цій галузі. Його методика та результати залишаються неоціненними для сучасної науки. Вражаюче те, наскільки точною була на той час його робота, неймовірно відзначаючи здатність людського інтелекту робити відкриття, які формують уявлення про наш світ.
