A constante gravitacional descreve a força intrínseca da gravidade e pode ser usada para calcular a força gravitacional entre dois objetos.
Também conhecido como “Big G” ou Ja constante gravitacional foi definida pela primeira vez por Isaac Newton na lei universal da gravitação formulada em 1680. É uma das constantes fundamentais da natureza, com Com um valor (6,6743 ± 0,00015) x10^–11 m^3 kg^–1 s^–2 (Abre em uma nova aba).
A força gravitacional entre dois objetos usando a constante gravitacional pode ser calculada usando uma equação que a maioria de nós conhece no ensino médio: a força gravitacional entre dois objetos é encontrada multiplicando as massas desses dois objetos (m1 e m2) e Jentão divida pelo quadrado da distância entre os dois objetos (F = [G x m1 x m2]/p^2).
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Keith Cooper é jornalista e editor de ciências freelance no Reino Unido, formado em Física e Astrofísica pela Universidade de Manchester. Ele é o autor de The Connection Paradox: Challenging Our Assumptions in the Search for Extraterrestrial Intelligence (Bloomsbury Sigma, 2020) e escreveu artigos sobre astronomia, espaço, física e astrobiologia para um grande número de periódicos e sites.
constante gravitacional
A constante gravitacional é a chave para medir a massa de tudo em Universo.
Por exemplo, uma vez que a constante gravitacional é conhecida, ela é conjugada com a aceleração da gravidade uma terra, a massa do nosso planeta pode ser calculada. Uma vez que conhecemos a massa do nosso planeta, conhecer o tamanho e a duração da órbita da Terra nos permite medir a massa do nosso planeta o sol. Conhecer a massa do sol nos permite medir a massa de tudo em via Láctea Do interior para a órbita do sol.
medição constante gravitacional
A medida J Foi um dos primeiros experimentos científicos de alta resolução, e os cientistas estão analisando se pode variar em diferentes épocas e locais no espaço, o que pode ter grandes implicações para a cosmologia.
Chegar a um valor de 6,67408 x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 para a constante gravitacional foi baseado em um experimento bastante inteligente do século XVIII, estimulado pelas tentativas de um agrimensor Desenhe a fronteira entre a Pensilvânia e Maryland (Abre em uma nova aba).
Na Inglaterra, o mundo Henry Cavendish (Abre em uma nova aba) (1731-1810), que estava interessado em calcular a densidade da Terra, percebi (Abre em uma nova aba) Os esforços desse agrimensor Condenado ao fracasso (Abre em uma nova aba) Porque as montanhas próximas irão expor o “prumo” de um agrimensor (uma ferramenta que fornece uma linha de referência vertical contra a qual os agrimensores podem fazer suas medições) uma leve gravidade, jogando fora suas leituras. Se eles sabem o tamanho JEles podem calcular a força gravitacional das montanhas e ajustar seus resultados.
Então Cavendish começou a fazer a analogia, a medida científica mais precisa feita até aquele momento na história.
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sua experiência Tem sido referido comoTecnologia de equilíbrio de torçãoEle incluía dois halteres que podiam girar em torno do mesmo eixo. Um dos halteres tinha duas pequenas bolas presas a uma haste e perfeitamente suspensas por fibras. Os outros halteres apresentavam um peso maior de 348 lb (158 kg) de chumbo que podia girar para qualquer um lado dos halteres menores.
Quando os pesos maiores foram colocados perto das bolas menores, a atração gravitacional das bolas maiores atraiu as bolas menores, fazendo com que as fibras se torcessem. O grau de torção permitiu a Cavendish medir o torque (força rotacional) do sistema de torção. Em seguida, use este valor para torque em vez de “F‘Na equação descrita acima, junto com as massas dos pesos e suas distâncias, ele pode rearranjar a equação para calcular J.
A constante gravitacional pode mudar?
É uma fonte de frustração entre os físicos porque “Big G” não é conhecido com tantos pontos decimais quanto as outras constantes fundamentais. Por exemplo, o custo de um arquivo Elétron conhecido com nove casas decimais (1,602176634 × 10^-19 coulombs), mas J Só é dimensionado com precisão para apenas cinco pontos decimais. Frustrante, os esforços para medi-lo com mais precisão Não concordo um com o outro (Abre em uma nova aba).
Parte da razão para isso é que a gravidade das coisas ao redor do dispositivo experimental interferirá no experimento. No entanto, há também uma forte suspeita de que o problema não é apenas empírico, mas pode existir Alguma nova física em ação (Abre em uma nova aba). Também é possível que a constante gravitacional não seja tão constante quanto os cientistas pensam.
Na década de 1960, o físico Robert Dickey – cuja equipe partiu para descobrir fundo cósmico de microondas (CMB) por Arno Penzias e Robert Wilson em 1964) – Carl Brans desenvolveu a chamada teoria tensorial padrão da gravidade, como uma variação da Albert Einsteinde Teoria geral da relatividade. O campo escalar descreve uma propriedade que pode variar em diferentes pontos do espaço (arquivo A analogia da Terra é um mapa de temperatura, onde a temperatura não é constante, mas varia com a localização). Se a gravidade é um campo escalar, então J Pode ter valores diferentes no espaço e no tempo. Isso difere da versão mais aceita da relatividade geral, que assume que a gravidade é constante em todo o universo.
Motohiko Yoshimura, da Universidade de Okayama, no Japão, sugeriu que a teoria da gravitação escalar pode ser ligada inflação cósmica com energia escura. A inflação ocorreu em milissegundos após o nascimento do universo e levou a uma curta, mas rápida expansão do espaço que durou entre 10^-36 e 10^-33 segundos após a grande explosãoO universo inflado de tamanho microscópico para macroscópico, antes de desligar misteriosamente.
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energia escura É a força misteriosa que está acelerando a expansão do universo hoje. Muitos físicos se perguntam se poderia haver uma conexão entre as duas forças em expansão. Yoshimura sugere que existem – que ambos são manifestações do campo gravitacional escalar que era um Muito mais forte no início do universodepois enfraqueceu, mas voltou forte novamente com a expansão do universo e a propagação da matéria.
No entanto, tente descobrir quaisquer diferenças significativas J Em outras partes do universo eles ainda não encontraram nada. Por exemplo, em 2015, os resultados de um estudo de 21 anos dos pulsos regulares de . pulsar PSR J1713 + 0747 Diretório não encontrado (Abre em uma nova aba) A gravidade tem uma força diferente em comparação com aqui no sistema solar. não Observatório do Banco Verde e a Arecibo . Radiotelescópio Ele segue o PSR J1713+0747, que fica a 3750 anos-luz de distância em um sistema binário com um anã branca. O pulsar é um dos mais conhecidos, e qualquer desvio do “Grande G” teria se manifestado rapidamente no período de sua dança orbital com a anã branca e no tempo de suas pulsações.
dentro declaração (Abre em uma nova aba)Wei Zhou, da Universidade da Colúmbia Britânica, que liderou o estudo PSR J1713+0747, disse: “A constante gravitacional é uma constante fundamental na física, por isso é importante testar essa suposição básica usando objetos em diferentes lugares, tempos e valores gravitacionais. condições: o fato de que vemos a gravidade realizar o mesmo. em nosso sistema solar como você faz em lugares distantes Estrela O sistema ajuda a confirmar que a constante gravitacional é verdadeiramente global.”
Recursos adicionais
Reveja Testes de laboratório sobre a gravidade (Abre em uma nova aba) Conduzido pelo Grupo Eöt-Wash da Universidade de Washington.
Para revisão Tentativas de medir o “grande G” (Abre em uma nova aba) E o que os resultados podem significar?
Britannica definição de constante gravitacional (Abre em uma nova aba).
índice
“Medição precisa da constante gravitacional newtoniana (Abre em uma nova aba). Xue, Chao e outros National Science Review (2020).
“O estranho estado da constante gravitacional (Abre em uma nova aba). Anais da Academia Nacional de Ciências (2022).
“Henry Cavendish (Abre em uma nova aba). Britannica (2022).
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