卡文迪许是怎样测出万有引力G的?

bdqnwqk5个月前问题15

万有引力常量的测定 牛顿发现了万有引力定律,但引力常量G这个数值是多少,连他本人也不知道。按说只要测出两个物体的质量,测出两个物体间的距离,再测出物体间的引力,代入万有引力定律,就可以测出这个常量。但因为一般物体的质量太小了,它们间的引力无法测出,而天体的质量太大了,又无法测出质量。所以,万有引力定律发现了100多年,万有引力常量仍没有一个准确的结果,这个公式就仍然不能是一个完善的等式。直到100多年后,英国人卡文迪许利用扭秤,才巧妙地测出了这个常量。卡文迪许测出引力常量的实验也被称为测量地球重量的实验。 引力常量测定这是一个卡文迪许扭秤的模型。这个扭秤的主要部分是这样一个T字形轻而结实的框架,把这个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,扭转的角度也越大。反过来,如果测出T形架转过的角度,也就可以测出T形架两端所受力的大小。现在在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,大小两个球间的距离是可以较容易测定的。根据万有引力定律,大球会对小球产生引力,T形架会随之扭转,只要测出其扭转的角度,就可以测出引力的大小。当然由于引力很小,这个扭转的角度会很小。怎样才能把这个角度测出来呢?卡文迪许在T形架上装了一面小镜子,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,刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样,就起到一个化小为大的效果,通过测定光斑的移动,测定了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小球的引力。卡文迪许用此扭秤验证了牛顿万有引力定律,并测定出引力常量G的数值。这个数值与近代用更加科学的方法测定的数值是非常接近的。

什么是万有引力常数

万有引力常数通常表示为G,是引力作用的基本常数,表征两个物体之间的引力作用的强度,牛顿万有引力常数的公式是 F=GMm/r^2。这个公式也是测量引力常数时使用的公式.

大家注意在牛顿引力公式中,出现了力F,显然这不是一个物理学的基本量,所以这个公式不是引力常数对应的关系式。

从量纲角度来考虑,将G表示为 G=米^3/千克*秒^2,
将米^3表示为体积V,将千克表示成质量m,将秒^2表示为时间T^2.
就得到G=V/m*T^2 。

(这个过程不严谨)

就可以看到,引力常数对应的是一个物体或粒子的自身的体积,质量和所含时间的关系式

这里的V可不是物质自身体积,而是与物质相距R,以R为边长包含的体积,否则照你的理解,你的公式可以简化成G=1/p*T^2 因为打不出体密度的符号,以p代替

万有引力重力向心力离心力的关系?

1、万有引力:每一个物体均有质量,只要物体具有质量就会对其他物体产生吸引力,这就是引力。引力是相互作用的,A对B有引力,同样B对A也有一样大小的引力。当物体的质量大到一定程度,例如太阳与地球,这种引力就不可忽略,进而产生地球绕着太阳公转的天文现象。
2、重力:重力一般特指星球对于它表面物体的引力。例如地球上的物体都具有重力,这就是地球对物体的引力。而换成在月球上,自然是月球对物体的引力了。
3、向心力:例如A绕着B做圆周运动,这种能够使得A保持圆周运动的力就是向心力。如地球绕着太阳公转,这时地球的向心力就是引力。或者你用一根绳子拉着小球转动,这时小球的向心力就是绳子对它的拉力。向心力基本是特指这种圆周运动场合下的力。
4、离心力:和向心力相似,同样指在圆周运动场合下的力。不同的是,离心力的产生是因为物体运动时都有速度,这种速度带来的效果是物体总有脱离圆周运动的趋势。例如用绳子拉小球转动时,感觉小球总是要带着绳子一起脱离你的手指一样。这种背离圆心的力就是离心力。

那么可见:
1、重力是万有引力的一种;
2、向心力和离心力是共生的,有向心力必然就有离心力,反之亦然;
3、万有引力和向心力(离心力)没有必然联系;