萬有引力常數是怎麼推斷的?(是怎麼算出來的)

2022-05-08 07:49:29 字數 4788 閱讀 6862

1樓:匿名使用者

兩個可看作質點的物體之間的萬有引力,可以用以下公式計算:f=g×m1×m2/r^2,即 萬有引力等於引力常量乘以兩物體質量的乘積除以它們距離的平方。其中g代表引力常量,其值約為6.

67×10的負11次方單位 n·m2 /kg2。為英國物理學家、化學家亨利·卡文迪許通過扭秤實驗測得。   萬有引力的推導:

若將行星的軌道近似的看成圓形,從開普勒第二定律可得行星運動的角速度是一定的,即:   ω=2π/t(週期)    如果行星的質量是m,離太陽的距離是r,週期是t,那麼由運動方程式可得,行星受到的力的作用大小為   mrω^2=mr(4π^2)/t^2   另外,由開普勒第三定律可得   r^3/t^2=常數k'   那麼沿太陽方向的力為   mr(4π^2)/t^2=mk'(4π^2)/r^2   由作用力和反作用力的關係可知,太陽也受到以上相同大小的力。從太陽的角度看,   (太陽的質量m)(k'')(4π^2)/r^2   是太陽受到沿行星方向的力。

因為是相同大小的力,由這兩個式子比較可知,k'包含了太陽的質量m,k''包含了行星的質量m。由此可知,這兩個力與兩個天體質量的乘積成正比,它稱為萬有引力。   如果引入一個新的常數(稱萬有引力常數),再考慮太陽和行星的質量,以及先前得出的4·π2,那麼可以表示為萬有引力=g×m1×m2/r^2

卡文迪許實驗

在卡文迪許的實驗中利用了一個扭秤,典型的設計可由一根石英纖維懸掛一根載有質量為m及m的兩個小球的杆而組成,如圖3.6a所示。每個小球距石英纖維的距離r相等。

當一個小的可測量的扭矩加在這個系統上時,在石英絲上可以引起扭轉,記下這個扭轉值可以標定扭秤。我們可以利用這個扭矩,它是由具有恆定的、作用力已知的彈簧在m的位置上施加一個水平的力而組成。    如果質量為m'的兩個物體分別位於與質量為m的兩個小球的水平距離很小的位置上,我們可以觀測到石英絲的旋轉,如右下圖所示。

我們可以決定m'與m距離r,然後求施加在杆的端  卡文迪許實驗

點的水平方向上的力,由此確立加在石英絲的力矩,從而求得萬有引力的大小.   從質量m的測量所得的偏離,再根據上面所說到的,由石英絲旋轉大小而取得的扭秤的標定,我們可以決定f之值。由於我們可以測量f,r以及m, m',現在在方程f = (g * m * m')/(r^2) 中除了g以外,所有量都是已知的,於是可從方程直接求出g,其值為g=6.7×10^(-11) (n * m^2)/(kg^2)。

(a^b 表示a的b次方)   一旦g的值已知,利用開普勒第三定律,可以求出太陽的質量。。利用已知的月球軌道及相似的方法,可以導得地球的近似的質量。   該實驗被評為「物理最美實驗」之一。

2樓:匿名使用者

萬有引力常量是卡文迪許通過扭稱試驗測出來的。在扭稱兩邊各掛一個鋼球,兩個鋼球之間由於萬有引力相互吸引,使扭稱發生偏轉,通過偏轉量就可以算出。

萬有引力常數是怎麼算出來的

萬有引力的引力常量是如何求出來的?

3樓:牧場與射手

牛頓發現了萬有引力定律,但引力常量g這個數值是多少,連他本人也不知道。按說只要測出兩個物體的質量,測出兩個物體間的距離,再測出物體間的引力,代入萬有引力定律,就可以測出這個常量。但因為一般物體的質量太小了,它們間的引力無法測出,而天體的質量太大了,又無法測出質量。

所以,萬有引力定律發現了 100多年,萬有引力常量仍沒有一個準確的結果,這個公式就仍然不能是一個完善的等式。直到100多年後,英國人卡文迪許利用扭秤,才巧妙地測出了這個常量。

這是一個卡文迪許扭秤的模型扭秤的主要部分是這樣一個t字形輕而結實的框架,把這個t形架倒掛在一根石英絲下。若在t形架的兩端施加兩個大小相等、方向相反的力,石英絲就會扭轉一個角度。力越大,扭轉的角度也越大。

反過來,如果測出t形架轉過的角度,也就可以測出t形架兩端所受力的大小。現在在t形架的兩端各固定一個小球,再在每個小球的附近各放一個大球,大小兩個球間的距離是可以較容易測定的。根據萬有引力定律,大球會對小球產生引力,t形架會隨之扭轉,只要測出其扭轉的角度,就可以測出引力的大小。

當然由於引力很小,這個扭轉的角度會很小。怎樣才能把這個角度測出來呢?卡文迪許在t形架上裝了一面小鏡子,用一束光射向鏡子,經鏡子反射後的光射向遠處的刻度尺,當鏡子與t形架一起發生一個很小的轉動時,刻度尺上的光斑會發生較大的移動。

這樣,就起到一個化小為大的效果,通過測定光斑的移動,測定了t形架在放置大球前後扭轉的角度,從而測定了此時大球對小球的引力。卡文迪許用此扭秤驗證了牛頓萬有引力定律,並測定出引力常量g的數值。這個數值與近代用更加科學的方法測定的數值是非常接近的。

卡文迪許測定的g值為6.754×10-11,現在公認的g值為6.67×10-11。

需要注意的是,這個引力常量是有單位的:它的單位應該是乘以兩個質量的單位千克,再除以距離的單位m的平方後,得到力的單位牛頓,故應為n·m2/kg2。

g=6.67×10-11n·m2/kg2

由於引力常量的數值非常小,所以一般質量的物體之間的萬有引力是很小的,我們可以估算一下,兩個質量50kg的同學相距0.5m時之間的萬有引力大約 6.67×10-7n,這麼小的力我們是根本感覺不到的。

只有質量很大的物體對一般物體的引力我們才能感覺到,如地球對我們的引力大致就是我們的重力,月球對海洋的引力導致了潮汐現象。而天體之間的引力由於星球的質量很大,又是非常驚人的:如太陽對地球的引力達3.

56×10^22n。

4樓:匿名使用者

卡文迪許扭秤實驗於2023年由卡文迪許測量。

原理利用了兩次放大

1,儘可能地增大了t型架連線兩球的長度使兩球間萬有引力產生較大的力矩,使杆偏轉

2,盡力的增大弧度尺與系統的距離使小鏡子的反射光在弧線上轉動了較大角度

5樓:匿名使用者

扭秤有很高的靈敏度,利用這套裝置,卡文迪西成功地測得萬有引力常量g是(6.754±0.041)×10-8 達因·釐米2 /克2 ,這個值同現代值(6.

6732±0.0031)×10-8 達因·釐米2 /克2 相差無幾。根據引力常量,卡文迪西進一步算出了地球的重量是5.

976×1024 公斤。

卡文迪西從十幾歲讀大學時開始提出這個問題,直到2023年用實驗方法「稱」出了地球的重量,整整五十年。距離牛頓提出萬有引力定律約100年

萬有引力常量的是如何得到的?

萬有引力是怎麼推算出來的?

6樓:阿西妹妹

萬有引力定律,是牛頓力學中的一個獨立定律,不是推匯出來的,而是先經過猜想再得到驗證後,成為經典力學中的一個獨立定律。

格物致知

中國古人講究「格物致知」,實際上在大多數情況下都顛倒的,包括現在中學課本中的很多知識,都是先「致知」再「格物」,就好比先射箭再畫靶!

比較典型的,就是中學引入「虛數」的概念,無論是課本還是數學老師,差不多的都會這麼給你說:因為x^2=-1在實數上無解,所以數學家引入了虛數單位i。

懂點數學歷史的人,會知道這個說法是完全錯誤的,數學家從被虛數困惑,到正式承認虛數地位,花了兩百多年的時間,而現在課本一句話帶過,不讓學生去了解一個偉大事物的發現歷程,會很難讓學生正確地學習發現新事物的方法,或許這也是創新不足的一個根源吧!

萬有引力定律

關於題目的疑問,我上面的觀點其實已經做了回答,因為萬有引力定律本來就不是推匯出來的,而是科學家總結物質運動規律,然後先猜測,再逐步得到驗證的。

試圖用其他經典力學定律,反推萬有引力定律的做法(廣義相對論除外),都是「先射箭,在畫靶」,是沒有意義的!

不過在這,艾伯菌簡述一下萬有引力的發現歷程,其歷史得從哥白尼說起:

在十五世紀,哥白尼提出日心說,這一觀點遭到當時教會的打壓,但真理是不可能被埋沒的,哥白尼的日心說為今後的天文學奠定了基礎。

哥白尼死後不久,在丹麥誕生了另外一位偉大的天文學家——第谷·布拉赫(1546~1601),不知為何歷史上都叫他「第谷」而非「布拉赫」,在英文名字中稱呼名而非姓的,科學家中好像只有他和伽利略。

第谷出生於貴族家庭,從小對天文學產生了興趣,他耗盡幾十年的心血,用肉眼觀測並記錄了當時的所有天文現象,還制訂了恆星表,其精度之高讓現代科學家都覺得不可思議,有些資料到目前為止還在被天文學家使用。

經第谷測定的地球年,首次精確到1秒之內;而在當時的中國,最精確的歷法由我國古代著名科學家郭守敬給出,「年」的誤差大約是26秒。

第谷收了一個助手,並把他的所有資料繼承給了這位助手——約翰尼斯·開普勒,開普勒研究了他老師第谷的觀測資料,最終提出了天文學上的開普勒三大定律。

在牛頓之前,伽利略已經有了慣性定律的想法,哈雷等人也得到了向心力的準確公式,甚至科學家胡克也提出過萬有引力的概念,並猜測萬有引力和距離二次方成反比。

胡克可以在圓周運動的情況下,驗證他的猜想,但是無法擴充套件到橢圓軌道上;在當時,只有牛頓能做到這點,因為牛頓發明了一個強有力的工具「微積分」,在哈雷的幫助下,牛頓發表了《原理》一書,把萬有引力定律的皇冠收入囊中。

書中牛頓以三大運動定律和萬有引力定律為基礎,建立了一套完整的力學系統,從微觀粒子的熱運動,到行星繞太陽執行,都可以用牛頓力學來解釋。

如果要問牛頓如何想到萬有引力定律的,這個真沒人說得清楚,但是肯定和開普勒定律以及向心力公式有關,加上牛頓天才的靈感碰撞,成就了牛頓力學今後的輝煌。

7樓:隴東槍

這是牛頓根據每個物體都會吸引其他物體,而這股引力的大小隻跟物體的質量與物體間的距離有關推算出來的

8樓:

先是有了望遠鏡才可以觀察天體運動位置變化資料,德國天文學家開普勒根據丹麥天文學家第谷的觀測資料揭示出的行星的運動定律即開普勒三定律,而後由牛頓從開普勒總結出的天體運動軌跡定律加上自己的牛頓三定律得出天體運動的力和位置的微分方程,然後推匯出萬有引力定律的

9樓:

每個物體都會吸引其他物體,而這股引力的大小隻跟物體的質量與物體間的距離有關

萬有引力是怎麼產生的,是啥造成了萬有引力,本質是什麼

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最早提出萬有引力定律的科學家是誰

萬有引力定律 是艾bai薩克 牛頓提出du的。萬有引力定zhi律是艾薩克 牛頓dao在1687年於 自然哲學的數學版原理 上發 權表的。牛頓的普適的萬有引力定律表示如下 任意兩個質點有通過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學組成和其間介質種...