Хто і за допомогою чого визначив гравітаційну сталу Ньютона?

Хто і за допомогою чого визначив гравітаційну сталу

Хто і за допомогою чого визначив гравітаційну сталу? Це питання, котре цікавить багатьох, хто захоплюється фізикою та історією науки. Відповідь на нього міститься в блискучому експерименті, проведеному англійським вченим Генрі Кавендишем наприкінці XVIII століття.

Історичний контекст дослідження

Поняття гравітаційної взаємодії в науці не було новим вже тоді, коли Генрі Кавендиш розпочав свої дослідження. Ідея про існування сили, що притягує об’єкти один до одного, була частиною наукового дискурсу завдяки роботам Ісаака Ньютона. Ньютон у своїй знаменитій праці “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” представив закон всесвітнього тяжіння, що описував взаємодію між масами.

Проблема визначення гравітаційної сталої

У рівняннях Ньютона існувала невідома – так звана гравітаційна стала, яка позначалася літерою G. Втім, вона залишалась більше теоретичним припущенням, ніж реальним числом, оскільки ніхто не знав, як саме її визначити. Саме ця невідомість привертала увагу багатьох вчених, поки Кавендиш не вирішив цю задачу.

Експеримент Кавендиша

Кавендиш провів експериментально обґрунтоване визначення гравітаційної сталої у 1797-1798 роках. Для цього він використав так звані “крутильні ваги”.

Обладнання та методика

Основна частина пристрою – горизонтальна балка, підвішена на тонкій дротині. До кінців балки були прикріплені дві кульки невеликої маси, а поряд з ними – дві великі свинцеві маси. Взаємодія між великими та малими кульками спричиняла кручення дротини, обумовлене гравітаційною силою.

Елемент експерименту	Функція
Горизонтальна балка	Основа для прикріплення малих кульок
Тонка дротина	Підвіс для балки
Малі кульки	Масси для взаємодії з великими кульками
Великі свинцеві маси	Джерело притягання для малих кульок

Обчислення гравітаційної сталої

1. Вимірюється кут кручення дротини, який пропорційний гравітаційній силі.
2. Вираховується кручальна сталість дротини за допомогою фізичних властивостей матеріалу.
3. Знаходяться відстані між центрами кульок та мас.
4. Використовуючи закон Ньютона, обчислюють значення гравітаційної сталої G.

Вплив результатів дослідження

Експеримент Кавендиша мав вплив на кілька важливих аспектів фізики та суміжних галузей.

Підтвердження теорії Ньютона

Визначення гравітаційної сталої стало практичним підтвердженням коректності основних принципів гравітаційної теорії Ньютона. Це суттєво зміцнило позиції ньютонівської механіки у науковій спільноті.

Визначення маси Землі

Використовуючи нове значення гравітаційної сталої, стало можливим обчислити масу нашої планети. Це, в свою чергу, відкрило нові горизонти у геофізиці та астрономії, сприяючи кращому розумінню маси та структури Землі.

Подальші дослідження та вдосконалення

Визначення гравітаційної сталої не зупинилось на експерименті Кавендиша. Згодом цей параметр уточнювався різноманітними методами, щоб підвищити точність вимірювань. Сучасні фізичні дослідження намагаються отримати ще точніші дані про гравітаційну сталу, використовуючи сучасні технічні засоби.

Значення дослідження Кавендиша сьогодні

Сьогодні величина гравітаційної сталої є фундаментальною у фізиці. Її значення важливе не тільки для розуміння взаємодії об’єктів на Землі, але і для визначення поведінки астрономічних тіл у всесвіті.

• Астрономічні обчислення: За допомогою гравітаційної сталої можна обчислити орбіти планет, рух зірок і галактик.
• Фундаментальні дослідження: Вона є ключовою в дослідженнях з теорії відносності та квантової гравітації.
• Технологічні застосування: Гравітаційні методи дослідження використовуються у приладобудуванні та геодезії.

Отже, запитання “хто і за допомогою чого визначив гравітаційну сталу” веде нас до пошукової роботи Генрі Кавендиша та його експерименту, що залишається актуальним і в наші дні.