La constante gravitatoria describe la fuerza intrínseca de la gravedad y se puede utilizar para calcular la fuerza gravitacional entre dos objetos.
También conocido como “Gran G” o jla constante gravitacional fue definida por primera vez por isaac newton en la ley universal de la gravitación formulada en 1680. Es una de las constantes fundamentales de la naturaleza, con un Con un valor (6.6743 ± 0.00015) x10^–11 m^3 kg^–1 s^–2 (Se abre en una nueva pestaña).
La fuerza gravitacional entre dos objetos usando la constante gravitatoria se puede calcular usando una ecuación que la mayoría de nosotros conocemos en la escuela secundaria: la fuerza gravitatoria entre dos objetos se encuentra multiplicando las masas de esos dos objetos (m1 y m2) y jluego divida por el cuadrado de la distancia entre los dos objetos (F = [G x m1 x m2]/p^2).
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Keith Cooper es periodista científico independiente y editor en el Reino Unido, con una licenciatura en Física y Astrofísica de la Universidad de Manchester. Es autor de The Connection Paradox: Challenging Our Assumptions in the Search for Extraterrestrial Intelligence (Bloomsbury Sigma, 2020) y ha escrito artículos sobre astronomía, espacio, física y astrobiología para una gran cantidad de revistas y sitios web.
constante gravitacional
La constante gravitacional es la clave para medir la masa de todo en Universo.
Por ejemplo, una vez que se conoce la constante gravitacional, se conjuga con la aceleración debida a la gravedad una tierra, se puede calcular la masa de nuestro planeta. Una vez que conocemos la masa de nuestro planeta, conocer el tamaño y la duración de la órbita de la Tierra nos permite medir la masa de nuestro planeta. el sol. Saber la masa del sol nos permite medir la masa de todo en vía Láctea Desde el interior hasta la órbita del sol.
medición de la constante gravitacional
Medida j Fue uno de los primeros experimentos científicos de alta resolución, y los científicos están investigando si puede variar en diferentes momentos y ubicaciones en el espacio, lo que podría tener importantes implicaciones para la cosmología.
Llegar a un valor de 6,67408 x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 para la constante gravitacional se basó en un experimento bastante inteligente del siglo XVIII, impulsado por los intentos de un topógrafo Dibujar la frontera entre Pensilvania y Maryland (Se abre en una nueva pestaña).
En Inglaterra, el mundo henry cavendish (Se abre en una nueva pestaña) (1731-1810), quien se interesó en calcular la densidad de la Tierra, comprendió (Se abre en una nueva pestaña) Los esfuerzos de ese topógrafo Condenado a fracasar (Se abre en una nueva pestaña) Debido a que las montañas cercanas expondrán la “plomada” de un agrimensor (una herramienta que proporciona una línea de referencia vertical contra la cual los agrimensores pueden tomar sus medidas) una ligera gravedad, desechando sus lecturas. si saben el tamaño jPueden calcular la fuerza gravitacional de las montañas y ajustar sus resultados.
Así que Cavendish se dispuso a hacer la analogía, la medición científica más precisa realizada hasta ese momento en la historia.
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su experiencia Ha sido referido comoTecnología de equilibrio de torsiónIncluía dos mancuernas que podían girar sobre el mismo eje. Una de las mancuernas tenía dos pequeñas bolas unidas a una barra y suspendidas ordenadamente por fibras. Las otras mancuernas presentaban un peso mayor de 348 lb (158 kg) de plomo que podía girar a cualquiera lado de las mancuernas más pequeñas.
Cuando las pesas más grandes se colocaron cerca de las bolas más pequeñas, la atracción gravitatoria de las bolas más grandes atrajo a las bolas más pequeñas, lo que provocó que las fibras se torcieran. El grado de torsión permitió a Cavendish medir el par (fuerza de rotación) del sistema de torsión. Luego use este valor para el torque en lugar de “F‘En la ecuación descrita anteriormente, junto con las masas de los pesos y sus distancias, puede reorganizar la ecuación para calcular j.
¿Puede cambiar la constante gravitatoria?
Es una fuente de frustración entre los físicos porque “Big G” no se conoce con tantos puntos decimales como las otras constantes fundamentales. Por ejemplo, el costo de un archivo Electrón conocida con nueve decimales (1.602176634 × 10^-19 coulombs), pero j Solo está escalado con precisión a solo cinco puntos decimales. Frustrante, los esfuerzos para medirlo con mayor precisión No estar de acuerdo entre sí (Se abre en una nueva pestaña).
Parte de la razón de esto es que la gravedad de las cosas alrededor del dispositivo experimental interferirá con el experimento. Sin embargo, también existe una fuerte sospecha de que el problema no es solo empírico, sino que podría existir Algo de nueva física en el trabajo (Se abre en una nueva pestaña). También es posible que la constante gravitacional no sea tan constante como creen los científicos.
En la década de 1960, el físico Robert Dickey, cuyo equipo se dispuso a descubrir fondo cósmico de microondas (CMB) por Arno Penzias y Robert Wilson en 1964) – Carl Brans desarrolló la llamada teoría del tensor estándar de la gravedad, como una variación de Albert Einstein‘s Teoría general de la relatividad. El campo escalar describe una propiedad que puede variar en diferentes puntos del espacio (archivo La analogía de la Tierra es un mapa de temperatura., donde la temperatura no es constante, sino que varía según la ubicación). Si la gravedad es un campo escalar, entonces j Puede tener diferentes valores a través del espacio y el tiempo. Esto difiere de la versión más aceptada de la relatividad general, que supone que la gravedad es constante en todo el universo.
Motohiko Yoshimura de la Universidad de Okayama en Japón sugirió que la teoría de la gravitación escalar se puede vincular inflación cósmica con energía oscura. La inflación ocurrió en milisegundos después del nacimiento del universo y condujo a una breve pero rápida expansión del espacio que duró entre 10^-36 y 10^-33 segundos después. la gran explosiónEl universo se infló de tamaño microscópico a macroscópico, antes de cerrarse misteriosamente.
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energía oscura Es la fuerza misteriosa que está acelerando la expansión del universo hoy. Muchos físicos se han preguntado si podría haber una conexión entre las dos fuerzas en expansión. Yoshimura sugiere que hay – que ambos son manifestaciones del campo gravitatorio escalar que fue un Mucho más fuerte en el universo primitivo.luego se debilitó, pero volvió fuerte nuevamente con la expansión del universo y la propagación de la materia.
Sin embargo, trate de descubrir cualquier diferencia significativa en j En otras partes del universo todavía no han encontrado nada. Por ejemplo, en 2015, salieron los resultados de un estudio de 21 años de los pulsos regulares de . púlsar PSR J1713 + 0747 Directorio no encontrado (Se abre en una nueva pestaña) La gravedad tiene una fuerza diferente en comparación con aquí en el sistema solar. no Observatorio Banco Verde y el Arecibo Radio Telescopio Sigue a PSR J1713+0747, que se encuentra a 3750 años luz de distancia en un sistema binario con un enano blanco. El púlsar es uno de los más conocidos, y cualquier desviación de la “Gran G” se habría manifestado rápidamente en el período de su danza orbital con la enana blanca y el momento de sus pulsaciones.
en declaración (Se abre en una nueva pestaña)Wei Zhou, de la Universidad de Columbia Británica, quien dirigió el estudio PSR J1713+0747, dijo: “La constante gravitacional es una constante fundamental en la física, por lo que es importante probar esta suposición básica usando objetos en diferentes lugares, tiempos y condiciones gravitatorias”. condiciones: el hecho de que vemos que la gravedad actúa de la misma manera en nuestro sistema solar que en lugares lejanos estrella El sistema ayuda a confirmar que la constante gravitatoria es verdaderamente global”.
Recursos adicionales
revisión Pruebas de laboratorio sobre la gravedad. (Se abre en una nueva pestaña) Realizado por el Grupo Eöt-Wash de la Universidad de Washington.
Para la revisión Intentos de medir la “gran G” (Se abre en una nueva pestaña) ¿Y qué podrían significar los resultados?
británica definicion de constante gravitacional (Se abre en una nueva pestaña).
índice
“Medición precisa de la constante gravitatoria newtoniana (Se abre en una nueva pestaña). Xue, Chao y otros National Science Review (2020).
“El extraño estado de la constante gravitacional (Se abre en una nueva pestaña). Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2022).
“henry cavendish (Se abre en una nueva pestaña). Británica (2022).
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