Бүх нийтийн таталцлын коэффициент. Таталцлын тогтмол гэж юу вэ, үүнийг хэрхэн тооцдог, энэ утгыг хаана ашигладаг вэ
м 1 ба м 2 зайд r, тэнцүү байна: F = G м 1 м 2 r 2. (\ displaystyle F=G(\ frac (m_(1)m_(2))(r^(2))).) Г\u003d 6.67408 (31) 10 −11 м 3 с −2 кг −1, эсвэл N м² кг −2.Таталцлын тогтмол нь орчлон ертөнц, түүний дотор Дэлхий, түүнчлэн бусад сансрын биетүүдийн масс зэрэг физик, одон орны бусад хэмжигдэхүүнүүдийг килограмм гэх мэт уламжлалт хэмжилтийн нэгж болгон хувиргах үндэс суурь болдог. Үүний зэрэгцээ таталцлын харилцан үйлчлэлийн сул дорой байдал, таталцлын тогтмол хэмжилтийн нарийвчлал бага зэргээс шалтгаалан сансрын биетүүдийн массын харьцааг ихэвчлэн килограмм дахь бие даасан массаас хамаагүй илүү нарийвчлалтай мэддэг.
Таталцлын тогтмол нь Планкийн системийн нэгжийн үндсэн хэмжүүрүүдийн нэг юм.
Хэмжилтийн түүх
Таталцлын тогтмол нь бүх нийтийн таталцлын тухай хуулийн орчин үеийн тэмдэглэлд байдаг боловч Ньютон болон бусад эрдэмтдийн бүтээлүүдэд тодорхойгүй байсан. XIX эхэн үезуун. Таталцлын тогтмолыг одоогийн хэлбэрээрээ анх удаа бүх нийтийн таталцлын хуульд оруулсан нь зөвхөн нэгд шилжсэний дараа бололтой. метрийн системарга хэмжээ. Магадгүй анх удаа үүнийг Францын физикч Пуассон "Механикийн тухай трактатын" (1809) номондоо хийсэн бөгөөд түүхчид таталцлын тогтмолыг олж тогтоогоогүй урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй юм. ] .
Г\u003d 6.67554(16) × 10 −11 м 3 с −2 кг −1 (стандарт харьцангуй алдаа 25 ppm (эсвэл 0.0025%), анхны нийтлэгдсэн утга нь тооцоололд алдаа гарсны улмаас эцсийнхээс бага зэрэг ялгаатай байсан бөгөөд хожим нь гарсан байна. Зохиогчид залруулсан).бас үзнэ үү
Тэмдэглэл
- Харьцангуйн онолын хувьд үсгийг ашиглан тэмдэглэгээ хийх Г, ховор хэрэглэгддэг, учир нь тэнд энэ үсгийг ихэвчлэн Эйнштейний тензорыг тэмдэглэхэд ашигладаг.
- Тодорхойлолтоор энэ тэгшитгэлд багтсан массууд нь таталцлын масс боловч аливаа биеийн таталцлын болон инерцийн массын хоорондох зөрүүг туршилтаар хараахан олоогүй байна. Онолын хувьд дотроо орчин үеийн санаануудтэд бараг ялгаатай биш. Энэ нь ерөнхийдөө Ньютоны үеэс хойшхи стандарт таамаглал байсаар ирсэн.
- Таталцлын тогтмол байдлын шинэ хэмжилтүүд нь нөхцөл байдлыг улам төөрөгдүүлж байна // Elementy.ru, 2013-09-13
- CODATA Олон улсад санал болгож буй үндсэн физик тогтмолуудын утгууд(Англи хэл). 2015 оны 6-р сарын 30-нд авсан.
- Янз бүрийн зохиогчид тэмдэглэж байна өөр үр дүн, 6.754⋅10 −11 м²/кг²-аас (6.60 ± 0.04)⋅10 −11 м³/(кг с³) хүртэл - Кавендишийн туршилт#Тооцсон утгыг үзнэ үү.
- Игорь Иванов. Таталцлын тогтмол байдлын шинэ хэмжилтүүд нь нөхцөл байдлыг улам будлиулж байна (тодорхойгүй) (2013 оны 9-р сарын 13). 2013 оны 9-р сарын 14-нд авсан.
- Таталцлын тогтмол нь тийм тогтмол уу? 2014 оны 7-р сарын 14-ний өдрийн архивын хуулбар Wayback Machine дээр
- Брукс, Майкл Дэлхийн соронзон орон таталцлыг хөдөлгөж чадах уу? (тодорхойгүй) . Шинэ эрдэмтэн (2002 оны 9-р сарын 21). [Wayback Machine-д архивлагдсан] 2011 оны 2-р сарын 8.
- Ерошенко Ю.Н.Интернэт дэх физикийн мэдээ (цахим урьдчилсан хэвлэлд үндэслэсэн), UFN, 2000, 170-р боть, 6-р хуудас, х. 680
- Физик. Илч. Летт. 105 110801 (2010) ArXiv.org
- 2010 оны 10-р сарын физикийн мэдээ
- Куинн Терри, Паркс Харолд, Спиэйк Клайв, Дэвис Ричард.Тодорхойлолтыг сайжруулсан ГХоёр аргыг ашиглах // Физик тойм захидал. - 2013. - 9-р сарын 5 (111-р боть, №10). - ISSN 0031-9007. - DOI:10.1103/PhysRevLett.111.101102 .
- Куинн Терри, Клайвыг ярь, Паркс Харолд, Дэвис Ричард.Эрратум: Тодорхойлолт сайжирсан ГХоёр аргыг ашиглах // Физик тойм захидал. - 2014. - 7-р сарын 15 (113-р боть, №3). - ISSN 0031-9007. - DOI:10.1103/PhysRevLett.113.039901 .
- Rosi G., Sorrentino F., Cacciapuoti L., Prevedelli M., Tino G. M.
Хэмжилтийн түүх
Таталцлын тогтмол нь бүх нийтийн таталцлын тухай хуулийн орчин үеийн тэмдэглэлд байдаг боловч 19-р зууны эхэн үе хүртэл Ньютон болон бусад эрдэмтдийн бүтээлүүдэд тодорхойгүй байсан. Одоогийн байдлаар таталцлын тогтмолыг бүх нийтийн таталцлын хуульд анх удаа хэмжүүрийн нэг хэмжүүрийн системд шилжсэний дараа нэвтрүүлсэн бололтой. Магадгүй анх удаа үүнийг Францын физикч Пуассон "Механикийн тухай трактатын" (1809) номондоо хийсэн байж магадгүй бөгөөд түүхчид таталцлын тогтмолыг олж тогтоосон урьд өмнө ямар ч бүтээл байгаагүй юм. 1798 онд Генри Кавендиш тодорхойлох туршилт хийжээ дунд зэргийн нягтралтайЖон Мишель (Философийн гүйлгээ 1798) зохион бүтээсэн мушгирах тэнцвэрийг ашиглан дэлхий. Кавендиш мэдэгдэж буй масстай бөмбөлгүүдийн таталцлын нөлөөн дор болон дэлхийн таталцлын нөлөөгөөр туршилтын биетийн савлуурын хэлбэлзлийг харьцуулсан. Таталцлын тогтмолын тоон утгыг дараа нь дэлхийн дундаж нягтын үндсэн дээр тооцоолсон. Хэмжсэн утгын нарийвчлал ГКавендишийн үеэс хойш өссөн боловч үр дүн нь орчин үеийнхтэй аль хэдийн ойрхон байсан.
бас үзнэ үү
Тэмдэглэл
Холбоосууд
- Таталцлын тогтмол- Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичгийн нийтлэл
Викимедиа сан. 2010 он.
- Дарвин (сансрын төсөл)
- Түргэн нейтрон үржүүлэх хүчин зүйл
Бусад толь бичгүүдээс "таталцлын тогтмол" гэж юу болохыг хараарай.
Гравитацийн тогтмол- (таталцлын тогтмол) (γ, G) бүх нийтийн физик. томъёонд орсон тогтмол (харна уу) ... Их Политехник нэвтэрхий толь бичиг
Гравитацийн тогтмол- (G-ээр тэмдэглэсэн) Ньютоны таталцлын хуулийн пропорционалын коэффициент (Бүх нийтийн таталцлын хуулийг үзнэ үү), G = (6.67259.0.00085).10 11 N.m²/kg² … Том нэвтэрхий толь бичиг
Гравитацийн тогтмол- (тэмдэглэгээ G), Ньютоны Гравитацийн хуулийн коэффициент. 6.67259.10-тай тэнцүү 11 Н.м2.кг 2 ... Шинжлэх ухаан, техникийн нэвтэрхий толь бичиг
Гравитацийн тогтмол- үндсэн физик тогтмол G нь Ньютоны таталцлын хуульд орсон F=GmM/r2, энд m ба M нь таталцах биетүүдийн масс (материалын цэг), r нь тэдгээрийн хоорондох зай, F нь таталцлын хүч, G= 6.6720(41)X10 11 Н м2 кг 2 (1980 оны хувьд). G. p-ийн хамгийн зөв утга. ...... Физик нэвтэрхий толь бичиг
таталцлын тогтмол- — Газрын тос, байгалийн хийн салбарын сэдвүүд EN таталцлын тогтмол … Техникийн орчуулагчийн гарын авлага
таталцлын тогтмол- gravitacios konstanta statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. таталцлын тогтмол; хүндийн хүчний тогтмол vok. Gravitationskonstante, f rus. таталцлын тогтмол, f; бүх нийтийн таталцлын тогтмол, f pranc. тогтмол таталцал, f … Физикийн нэр томъёо
таталцлын тогтмол- (G-ээр тэмдэглэсэн), Ньютоны таталцлын хуульд пропорциональ байдлын коэффициент (үзнэ үү. Бүх нийтийн таталцлын хууль), G \u003d (6.67259 + 0.00085) 10 11 Н м2 / кг2. * * * Гравитацийн Тогтмол Гравитацийн Тогтмол (G гэж тэмдэглэсэн), хүчин зүйл… … нэвтэрхий толь бичиг
Гравитацийн тогтмол- таталцлын тогтмол, их сургуулиуд. физик тогтмол G, томуунд орсон, Ньютоны таталцлын хуулийг илэрхийлдэг: G = (6.672 59 ± 0.000 85)*10 11N*м2/кг2 … Том нэвтэрхий толь бичиг бүхий политехникийн толь бичиг
Таталцлын тогтмол- Ньютоны таталцлын хуулийг илэрхийлсэн томъёонд G пропорциональ байдлын коэффициент F = G mM / r2, энд F нь таталцлын хүч, M ба m нь татагдсан биеийн масс, r нь биетүүдийн хоорондох зай юм. G. p.-ийн бусад тэмдэглэгээ: γ эсвэл f (бага тохиолдолд k2). Тоон ...... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг
Гравитацийн тогтмол- (G-ээр тэмдэглэсэн), коэффициент. Ньютоны таталцлын хуульд пропорциональ байдал (үзнэ үү. Бүх нийтийн таталцлын хууль), G \u003d (6.67259 ± 0.00085) х 10 11 N х м2 / кг2 ... Байгалийн шинжлэх ухаан. нэвтэрхий толь бичиг
Номууд
- Орчлон ертөнц ба физик нь "хар энерги"гүй (нээлт, санаа, таамаглал). 2 боть. 1-р боть, О.Г.Смирнов. Эдгээр номууд нь Г.Галилей, И.Ньютон, А.Эйнштейн нараас өнөөг хүртэл шинжлэх ухаанд хэдэн арван, хэдэн зуун жилийн турш оршин тогтнож ирсэн физик, одон орон судлалын асуудлуудад зориулагдсан болно. Бодисын хамгийн жижиг тоосонцор ба гаригууд, одод ба ...
Ньютоны таталцлын онол, Эйнштейний харьцангуйн онолд таталцлын тогтмол ( Г) нь орон зай, цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөггүй, физик болон биетээс үл хамааран байгалийн бүх нийтийн тогтмол юм химийн шинж чанархүрээлэн буй орчин ба таталцлын масс.
Анхны хэлбэрээр нь Ньютоны томъёогоор коэффициент Гбайхгүй байсан. Эх сурвалжийн тэмдэглэснээр: "Таталцлын тогтмолыг бүх нийтийн таталцлын хуульд анх удаа хэмжүүрийн нэг хэмжүүрийн системд шилжсэний дараа оруулсан бололтой. Магадгүй үүнийг анх удаа Францын физикч С.Д. Пуассоны "Механикийн тухай трактатын" (1809) зохиолд бичсэнээр, түүхчид таталцлын тогтмол гарч ирэх өмнөх бүтээлүүдийг олж тогтоогоогүй байна.
Коэффициент танилцуулга Гзөв хэмжээсийг тогтоох, таталцлын хүчийг бодит өгөгдөлтэй уялдуулах хэрэгцээ гэсэн хоёр шалтгааны улмаас үүссэн. Гэхдээ бүх нийтийн таталцлын хуульд энэ коэффициент байгаа нь харилцан таталцлын үйл явцын физикт гэрэл гэгээ оруулаагүй хэвээр байгаа тул Ньютоныг түүний үеийнхэн шүүмжилсэн.
Ньютоныг нэг ноцтой шалтгаанаар буруутгаж байсан: хэрэв бие махбодь бие биедээ татагддаг бол тэд үүнд эрчим хүч зарцуулах ёстой, гэхдээ онол нь энерги хаанаас ирдэг, хэрхэн зарцуулагддаг, ямар эх үүсвэрээс нөхөгддөгийг харуулдаггүй. Зарим судлаачдын тэмдэглэснээр: энэ хуулийг нээсэн нь Декартын оруулсан импульс хадгалах зарчмын дараа гарсан боловч Ньютоны онолоос үзэхэд таталцал нь энергийг нөхөхгүйгээр зарцуулдаг биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн массын өвөрмөц шинж чанар юм. бага! Энэ бол таталцлын энергийн шавхагдашгүй эх үүсвэр юм!
Лейбниц Ньютоны таталцлын зарчмыг "материал бус, тайлагдашгүй хүч" гэж нэрлэсэн. Төгс хоосон орон зайд татах хүчний тухай саналыг Бернулли "хэт аймшигтай" гэж тодорхойлсон; мөн "actio in distans" (зайнаас үйлдэх) зарчим нь тухайн үед одоогийнхоос тийм ч их таалагдаагүй.
Асаагүй байх хоосон газарФизикчид Ньютоны томьёог дайсагнаж байсан ч энэ нь таталцлын харилцан үйлчлэлийн эрч хүчийг үнэхээр тусгадаггүй. Яагаад өөр өөр гаригууд өөр өөр таталцалтай байдаг вэ, мөн ГДэлхий болон сансар дахь бүх биетүүдийн хувьд тогтмол байна уу? Магадгүй Гбиеийн массаас хамаарна, гэхдээ цэвэр хэлбэрмасс нь хүндийн хүчгүй.
Тодорхой тохиолдол бүрт биетүүдийн харилцан үйлчлэл (таталцал) нь өөр хүч (хүч чармайлт) -аар явагддагийг харгалзан үзвэл энэ хүч нь таталцлын массын энергиээс хамаарах ёстой. Дээрхтэй холбогдуулан Ньютоны томъёонд татагдсан массын энергийг хариуцах энергийн коэффициент байх ёстой. Биеийн таталцлын талаархи илүү зөв мэдэгдэл бол массуудын харилцан үйлчлэлийн тухай биш, харин эдгээр массуудад агуулагдах энергийн харилцан үйлчлэлийн тухай ярих явдал юм. Өөрөөр хэлбэл энерги нь материаллаг тээвэрлэгчтэй бөгөөд түүнгүйгээр оршин тогтнох боломжгүй юм.
Биеийн энергийн ханалт нь тэдний дулаан (температур) -тай холбоотой байдаг тул коэффициент нь энэхүү захидал харилцааг тусгах ёстой. дулаан нь таталцлыг бий болгодог!
G.-ийн тогтмол бус байдлын талаархи өөр нэг аргументыг би физикийн талаархи чимэг сурах бичгээс иш татах болно: "Ерөнхийдөө E \u003d mc 2 харьцаа нь аливаа биеийн масс нь түүний нийт энергитэй пропорциональ байгааг харуулж байна. Тиймээс биеийн энергийн аливаа өөрчлөлт нь түүний массын нэгэн зэрэг өөрчлөгдөхөд дагалддаг. Жишээлбэл, хэрэв биеийг халаавал масс нь нэмэгддэг.
Хэрэв халсан хоёр биеийн масс нэмэгдэх юм бол бүх нийтийн таталцлын хуулийн дагуу тэдгээрийн харилцан таталцлын хүч нэмэгдэх ёстой. Гэхдээ энд ирлээ ноцтой асуудал. Температур хязгааргүй болтлоо өсөх тусам таталцагч биетүүдийн хоорондох масс ба хүч ч мөн адил хязгааргүй болох хандлагатай болно. Хэрэв бид температур нь хязгааргүй бөгөөд одоо заримдаа ийм эрх чөлөөг зөвшөөрдөг гэж маргаж байгаа бол хоёр биений хоорондох таталцал бас хязгааргүй байх болно, үр дүнд нь халаах үед бие нь тэлэх биш харин агших ёстой! Гэхдээ таны харж байгаагаар байгаль нь утгагүй байдалд хүрэхгүй байна!
Энэ хүндрэлийг хэрхэн даван туулах вэ? Өчүүхэн - олдох ёстой хамгийн их температурбайгаль дахь бодисууд. Асуулт: яаж олох вэ?
температур хязгаарлагдмал
Таталцлын тогтмолыг олон тооны лабораторийн хэмжилт хийсэн бөгөөд одоо ч хийж байгаа гэдэгт би итгэдэг өрөөний температуртэнцүү: Θ=293 К(20 0 С) буюу энэ температурт ойр, учир нь хэрэгсэл нь өөрөө - Кавендиш мушгирах тэнцвэрт байдал нь маш нарийн зохицуулалт шаарддаг (Зураг 2). Хэмжилт хийх явцад аливаа хөндлөнгийн оролцоо, ялангуяа чичиргээ, температурын өөрчлөлтийг хасах шаардлагатай. Хэмжилтийг вакуум орчинд хийх ёстой өндөр нарийвчлал, энэ нь хэмжсэн хэмжигдэхүүний маш бага утгыг шаарддаг.
"Бүх нийтийн таталцлын хууль" нь бүх нийтийн, түгээмэл байхын тулд термодинамикийн температурын хуваарьтай холбох шаардлагатай. Үүнийг хийхийн тулд бид доор үзүүлсэн тооцоолол, графикт туслах болно.
Декартын координатын OX - OU системийг авч үзье. Эдгээр координатуудад бид G=ƒ() гэсэн анхны функцийг байгуулна. Θ ).
Температурыг 0 градус Кельвинээс эхлэн x тэнхлэг дээр зурцгаая. Ординатын тэнхлэг дээр бид G коэффициентийн утгыг зурж, түүний утгууд тэгээс нэг хүртэлх мужид байх ёстойг харгалзан үздэг.
Эхний лавлах цэгийг (A), координаттай энэ цэгийг тэмдэглэ: x=293.15 K (20⁰С); y \u003d 6.67408 10 -11 Нм 2 / кг 2 (G). Энэ цэгийг координатын эхтэй холбож G=ƒ( хамаарлын графикийг гаргая. Θ ), (Зураг 3)
Цагаан будаа. 3
Бид энэ графикийг экстраполяци хийж, шулуун шугамыг ординатын утгыг нэгтэй тэнцүү, y=1-тэй огтлолцол руу сунгана. График зурахдаа, техникийн хүндрэлүүд. Графикийн эхний хэсгийг бүтээхийн тулд параметрээс хойш масштабыг ихээхэн нэмэгдүүлэх шаардлагатай байв Гмаш бага утгатай. График нь жижиг өндрийн өнцөгтэй тул нэг хуудсан дээр байрлуулахын тулд бид x тэнхлэгийн логарифм масштабыг ашиглана. (зураг 4).
Цагаан будаа. дөрөв
Одоо, анхаарлаа хандуулаарай!
График функцийн ординаттай огтлолцол G=1, хоёр дахь итгэлцлийн цэгийг (B) өгнө. Энэ цэгээс бид абсцисса тэнхлэгт перпендикулярыг буулгаж, координатын утгыг олж авна. x \u003d 4.39 10 12 К.
Энэ үнэ цэнэ юу вэ, энэ нь юу гэсэн үг вэ? Барилгын нөхцлийн дагуу энэ нь температур юм. X тэнхлэг дээрх (B) цэгийн проекц нь - Байгаль дахь бодисын хамгийн өндөр температур!
Ойлголтод хялбар болгохын тулд бид ижил графикийг давхар логарифм координатаар үзүүлэв ( 5-р зураг).
Коэффицент Гтодорхойлолтоор нэгээс их утгатай байж болохгүй. Энэ цэгүнэмлэхүй термодинамик температурын хуваарийг хаасан бөгөөд түүний эхлэлийг 1848 онд Лорд Келвин тавьсан.
Графикаас харахад G коэффициент нь биеийн температуртай пропорциональ байна. Тиймээс таталцлын тогтмол нь хувьсагч бөгөөд бүх нийтийн таталцлын хуульд (1) дараахь харьцаагаар тодорхойлогддог.
G E - бүх нийтийн коэффициент (UC), G-тэй андуурч болохгүй, бид үүнийг индексээр бичнэ Э(Эрч хүч - энерги). Хэрэв харилцан үйлчлэх биетүүдийн температур өөр байвал тэдгээрийн дундаж утгыг авна.
Θ 1нь эхний биеийн температур юм
Θ2Энэ нь хоёр дахь биеийн температур юм.
Θмакс- байгальд байгаа бодисын хамгийн их температур.
Энэ үг үсгийн хувьд коэффициент Г Эямар ч хэмжээсгүй бөгөөд энэ нь пропорциональ ба түгээмэл байдлын коэффициент болохыг баталж байна.
(1) илэрхийлэлд G E-г орлуулж, бүх нийтийн таталцлын хуулийг ерөнхий хэлбэрээр бичье.
Зөвхөн массад агуулагдах энергийн ачаар тэдний харилцан таталцал үүсдэг. Эрчим хүч бол ажил хийх материаллаг ертөнцийн өмч юм.
Зөвхөн таталцлын эрчим хүч алдагдсанаас болж сансрын биетүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэл явагддаг. Эрчим хүчний алдагдлыг хөргөх замаар тодорхойлж болно.
Аливаа бие (бодис) хөргөж, эрчим хүчээ алдаж, үүнээс болж бусад бие махбодид татагддаг. Биеийн таталцлын физик шинж чанар нь хамгийн бага дотоод энергитэй хамгийн тогтвортой байдалд хүрэхийг эрмэлздэг. байгалийн байдалбайгаль.
Ньютоны томъёо (4) системчилсэн хэлбэрийг авсан. Энэ нь хиймэл дагуул, гариг хоорондын станцуудын сансрын нислэгийг тооцоолоход маш чухал бөгөөд юуны түрүүнд нарны массыг илүү нарийвчлалтай тооцоолох боломжийг олгоно. Ажил Гдээр Мхиймэл дагуулуудын хөдөлгөөнийг өндөр нарийвчлалтайгаар хэмждэг эдгээр гаригуудын хувьд алдартай. Нарны эргэн тойронд гаригуудын хөдөлгөөнөөс тооцоолж болно Гмөн нарны масс. Дэлхий ба нарны массын алдааг алдаагаар тодорхойлно Г.
Шинэ коэффициент нь эцэст нь анхны хиймэл дагуулуудын (анхдагчид) тойрог замын траекторууд яагаад тооцоолсонтой таарахгүй байгааг ойлгох, тайлбарлах боломжийг олгоно. Хиймэл дагуул хөөргөхдөө гарч буй хийн температурыг тооцоогүй. Тооцоолол нь пуужингийн цохилт бага байгааг харуулж, хиймэл дагуулууд илүү өндөр тойрог замд өссөн, жишээлбэл Explorer-1 тойрог зам нь тооцоолсон хэмжээнээс 360 км өндөр байв. Фон Браун энэ үзэгдлийг ойлгохгүйгээр нас баржээ.
Өнөөг хүртэл таталцлын тогтмол нь физик утгагүй байсан бөгөөд энэ нь хэмжээсүүдийг холбоход үйлчилдэг бүх нийтийн таталцлын хуулийн туслах коэффициент байсан юм. Энэ тогтмолын одоо байгаа тоон утга нь хуулийг бүх нийтийнх биш, харин нэг температурын утгыг тодорхой болгон хувиргасан!
Таталцлын тогтмол нь хувьсагч юм. Би илүү ихийг хэлье, таталцлын тогтмол нь дэлхийн таталцлын хязгаарт ч гэсэн тогтмол утга биш, учир нь Таталцлын таталцал нь биеийн массыг биш харин хэмжсэн биед агуулагдах энергийг агуулдаг. Энэ шалтгааны улмаас таталцлын тогтмол хэмжилтийн өндөр нарийвчлалд хүрэх боломжгүй юм.
Таталцлын хууль
Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хууль ба бүх нийтийн коэффициент (G E =UC).
Учир нь өгөгдсөн коэффициентхэмжээсгүй, бүх нийтийн таталцлын томъёо нь бүдэг кг 2 / м 2 хэмжээсийг хүлээн авсан - энэ нь биеийн массыг ашигласны үр дүнд үүссэн системээс гадуурх нэгж юм. Хэмжээгээр бид томъёоны анхны хэлбэрт хүрсэн бөгөөд энэ нь Ньютоноос үүдэлтэй юм.
Томъёо (4) нь SI системд Ньютоноор хэмжигддэг таталцлын хүчийг тодорхойлдог тул Кулоны хуулийн адил хэмжээст коэффициентийг (K) ашиглаж болно.
Энд K нь 1-тэй тэнцүү хүчин зүйл юм. Хэмжээсийг SI болгон хөрвүүлэхийн тулд та ижил хэмжээсийг ашиглаж болно Г, өөрөөр хэлбэл K \u003d м 3 кг -1 с -2.
Туршилтууд гэрчилж байна: таталцлыг масс (бодис) үүсгэдэггүй, таталцлыг эдгээр массад агуулагдах энергийн тусламжтайгаар гүйцэтгэдэг! Таталцлын талбар дахь биеийн хурдатгал нь тэдний массаас хамаардаггүй тул бүх биет ижил хурдатгалтайгаар газарт унадаг. Нэг талаас, биетүүдийн хурдатгал нь тэдгээрт үйлчлэх хүчтэй пропорциональ, тиймээс таталцлын масстай пропорциональ байна. Дараа нь үндэслэлийн логикийн дагуу бүх нийтийн таталцлын хуулийн томъёо дараах байдлаар харагдах ёстой.
Хаана E 1болон E 2харилцан үйлчлэгч биетүүдийн массад агуулагдах энерги юм.
Тооцоололд биеийн энергийг тодорхойлох нь маш хэцүү байдаг тул тогтмолыг солих замаар массыг Ньютоны томъёонд (4) үлдээнэ. Гэрчим хүчний хүчин зүйл рүү Г Э.
Хамгийн их температурыг дараахь хамаарлаас математикийн хувьд илүү нарийвчлалтай тооцоолж болно.
Бид энэ харьцааг тоон хэлбэрээр бичнэ (G max =1):
Эндээс: Θмакс\u003d 4.392365689353438 10 12 К (8)
ΘмаксЭнэ нь байгаль дээрх бодисын хамгийн их температур бөгөөд түүнээс дээш утга нь боломжгүй юм!
Энэ нь хийсвэр дүрсээс хол гэдгийг би шууд тэмдэглэхийг хүсч байна, энэ нь физик шинж чанараараа бүх зүйл хязгаарлагдмал гэдгийг хэлдэг! Физик нь хязгаарлагдмал хуваагдах, гэрлийн хязгаарлагдмал хурд, температур нь хязгаарлагдмал байх ёстой гэсэн үндсэн ойлголтууд дээр үндэслэн ертөнцийг дүрсэлдэг!
Θ хамгийн ихдээ 4.4 триллион градус (4.4 тераКелвин). Манай дэлхийн жишгээр (мэдрэмжээр) ийм зүйлийг төсөөлөхөд бэрх юм өндөр температур, гэхдээ түүний хязгаарлагдмал үнэ цэнэ нь хязгааргүй байдлаар таамаглалыг хориглодог. Ийм мэдэгдэл нь таталцал бас хязгааргүй байж болохгүй гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг, G E =Θ/Θ max харьцаа нь бүх зүйлийг байрандаа тавьдаг.
Өөр нэг зүйл бол хэрэв тоологч (3) нь термодинамикийн температурын хуваарийн тэгтэй (үнэмлэхүй тэг) тэнцүү бол хүч Ф(5) томъёонд тэгтэй тэнцүү байна. Биеийн хоорондох таталцал зогсох ёстой, бие ба объектууд нь тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, молекулууд, атомууд болж сүйрч эхэлнэ.
Үргэлжлэлийг дараагийн нийтлэлд...
Хачирхалтай мэт санагдаж байсан ч нарийн тодорхойлолтТаталцлын тогтмол нь судлаачдын хувьд үргэлж асуудал байсаар ирсэн. Нийтлэлийн зохиогчид үүнийг хийх гэсэн гурван зуун оролдлогын талаар ярьдаг боловч бүгд бусадтай таарахгүй үнэт зүйлсийг бий болгосон. Сүүлийн хэдэн арван жилд хэмжилтийн нарийвчлал мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн ч нөхцөл байдал ижил хэвээр байсан - өгөгдөл нь өмнөх шигээ бие биетэйгээ давхцахаас татгалзсан.
Хэмжилтийн үндсэн арга Г 1798 оноос хойш Хенри Кавендиш мушгирах (эсвэл мушгирах) тэнцвэрийг ашиглахаар шийдсэнээс хойш өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Сургуулийн курсээс ийм суурилуулалт юу болохыг мэддэг. Шилэн малгайнд мөнгөн бүрсэн зэсээр хийсэн метр урт утсан дээр тус бүр нь 775 гр жинтэй тугалга бөмбөлөг бүхий модон буулга өлгөжээ.
Wikimedia Commons Тохируулгын босоо хэсэг (Г. Кавендишийн "Дэлхийн нягтыг тодорхойлох туршилтууд" илтгэлээс авсан зургийн хуулбар Лондонгийн хааны нийгэмлэгийн 1798 онд хэвлэгдсэн (II хэсэг) 88-р боть 469-526 хуудас)
Тэдэнд 49.5 кг жинтэй хар тугалганы бөмбөлгүүдийг авчирсан бөгөөд таталцлын хүчний үйл ажиллагааны үр дүнд рокерыг тодорхой өнцгөөр эргүүлж, алийг нь мэдэж, утасны хөшүүн чанарыг мэдэж байсан тул таталцлын утгыг тооцоолох боломжтой болсон. тогтмол.
Асуудал нь нэгдүгээрт, таталцлын таталцал маш бага, үүнээс гадна туршилтанд тооцогдоогүй, үүнээс хамгаалах боломжгүй бусад массын үр дүнд нөлөөлж болно.
Хоёрдахь хасах нь хачирхалтай нь авчирсан масс дахь атомууд байнгын хөдөлгөөнд оршдог бөгөөд таталцлын багахан нөлөөгөөр энэ нөлөө нь бас нөлөөлсөн.
Эрдэмтэд овсгоотой зүйл нэмэхээр шийдсэн боловч дотор Энэ тохиолдолдхангалтгүй байсан тул Кавендишийн санаа өөрийн гэсэн аргатай байсан бөгөөд үүнээс гадна тэд физикт SQUID гэгддэг квант интерферометр хэмээх өөр төхөөрөмжийг ашигласан. (Англи хэлнээс SQUID, Superconducting Quantum Interference Device - "superconducting quantum interferometer"; англи хэлнээс шууд орчуулбал далайн амьтан - "далайн"; хэт мэдрэг соронзон хэмжигчийг маш сул соронзон орныг хэмжихэд ашигладаг.).
Энэ төхөөрөмж нь хамгийн бага хазайлтыг хянадаг соронзон орон.
50 кг жинтэй вольфрамын бөмбөгийг лазераар үнэмлэхүй тэгтэй ойролцоо температурт хөлдөөж, энэ бөмбөлөг дэх атомуудын хөдөлгөөний соронзон орны өөрчлөлтийг ажиглаж, хэмжилтийн үр дүнд үзүүлэх нөлөөллийг арилгасны дараа судлаачид дараах утгыг олж авав. таталцлын тогтмол нь сая тутамд 150 хэсгийн нарийвчлалтай, дараа нь 15 мянган хувь байна. Одоо энэ тогтмолын утгыг эрдэмтэд 6.67191(99) 10 −11 м 3 с −2 кг −1 гэж хэлж байна. Өмнөх үнэ цэнэ Г 6.67384(80) 10 −11 м 3 с −2 кг −1 байсан.
Мөн энэ нь нэлээд хачин юм.
Таталцлын тогтмол нь бусад физик, одон орны хэмжигдэхүүнүүдийг, жишээлбэл, Дэлхийг оролцуулан орчлон ертөнцийн гаригуудын масс, түүнчлэн бусад сансрын биетүүдийг уламжлалт хэмжилтийн нэгж болгон хувиргах үндэс суурь юм. үргэлж өөр байдаг. 2010 онд Америкийн эрдэмтэн Харолд Паркс, Жеймс Фуллер нар 6.67234(14) 10 −11 м 3 с −2 кг −1 гэсэн шинэчлэгдсэн утгыг санал болгосон. Тус бүр нь 120 кг жинтэй таталцлын талбайн эх үүсвэр болох дөрвөн вольфрамын цилиндртэй харьцуулахад утсан дээр өлгөөтэй дүүжин хоорондын зайн өөрчлөлтийг лазер интерферометр ашиглан бүртгэж энэ утгыг олж авсан. Зайны стандартын үүрэг гүйцэтгэдэг интерферометрийн хоёр дахь гар нь дүүжин дүүжлүүрийн цэгүүдийн хооронд бэхлэгдсэн байв. Паркс, Фуллер нарын олж авсан үнэ цэнэ нь гурван болж хувирав стандарт хазайлтээс бага Г 2008 онд санал болгосон Шинжлэх ухаан, технологийн мэдээллийн хороо (CODATA), гэхдээ 1986 онд нэвтрүүлсэн CODATA-ын өмнөх утгатай тохирч байна. Дараа нь мэдээлэв 1986-2008 оны хооронд гарсан G утгыг өөрчлөх нь мушгирах баланс дахь дүүжлүүрийн утаснуудын уян хатан бус байдлын судалгаанаас үүдэлтэй юм.
Таталцлын тогтмол G-г хэмжих туршилтыг хийсэн өнгөрсөн жилхэд хэдэн бүлгүүд бие биенээсээ эрс ялгаатай байгааг харуулж байна. Олон улсын жин хэмжүүрийн товчооноос саяхан хэвлэгдсэн шинэ хэмжилт нь бүгдээс ялгаатай бөгөөд зөвхөн асуудлыг улам хурцатгаж байна. Таталцлын тогтмол хэмжигдэхүүн нь нарийн хэмжилт хийхэд туйлын үл тэвчих хэмжигдэхүүн хэвээр байна.
Таталцлын тогтмол хэмжилт
Ньютоны тогтмол гэгддэг таталцлын тогтмол G нь байгалийн хамгийн чухал суурь тогтмолуудын нэг юм. Энэ нь Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хуульд ордог тогтмол юм; Энэ нь биеийг татах шинж чанар, хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлаас хамаардаггүй, харин таталцлын хүчний эрчмийг тодорхойлдог. Мэдээжийн хэрэг, манай ертөнцийн ийм үндсэн шинж чанар нь физикийн хувьд чухал бөгөөд үүнийг нарийн хэмжих ёстой.
Гэсэн хэдий ч G-ийн хэмжилтийн нөхцөл байдал маш ер бусын хэвээр байна. Бусад олон үндсэн тогтмолуудаас ялгаатай нь таталцлын тогтмолыг хэмжихэд маш хэцүү байдаг. Баримт нь мэдэгдэж буй масстай хоёр биеийг татах хүчийг хэмжих замаар л лабораторийн туршилтаар үнэн зөв үр дүнд хүрэх боломжтой юм. Жишээлбэл, Хенри Кавендишийн сонгодог туршилтанд (Зураг 2) хоёр хүнд бөмбөлөг бүхий дамббелл нимгэн утсан дээр дүүжлэгдсэн бөгөөд өөр нэг их биеийг эдгээр бөмбөгний хажуу руу түлхэхэд таталцлын хүч үүнийг эргүүлэх хандлагатай байдаг. тодорхой өнцгөөр дамббелл, хүртэл эргүүлэх хүчбага зэрэг эрчилсэн утасны хүч нь таталцлын хүчийг нөхөхгүй. Дамббеллийн эргэлтийн өнцгийг хэмжиж, утаснуудын уян хатан шинж чанарыг мэдсэнээр таталцлын хүч, улмаар таталцлын тогтмолыг тооцоолж болно.
Энэхүү төхөөрөмжийг (үүнийг "torsion баланс" гэж нэрлэдэг) янз бүрийн өөрчлөлтүүд орчин үеийн туршилтуудад ашигладаг. Ийм хэмжилт нь үндсэндээ маш энгийн боловч гүйцэтгэхэд хэцүү, учир нь энэ нь зөвхөн бүх масс, бүх зайг төдийгүй утаснуудын уян хатан шинж чанарыг нарийн мэдэх шаардлагатай бөгөөд механик болон дулааны бүх гаж нөлөөг багасгахыг шаарддаг. . Гэвч сүүлийн үед таталцлын тогтмол байдлын анхны хэмжилтүүд нь материйн квант шинж чанарыг ашигладаг атомын интерферометрийн бусад аргуудаар гарч ирэв. Гэсэн хэдий ч эдгээр хэмжилтийн нарийвчлал нь хамаагүй доогуур хэвээр байна механик суурилуулалт, хэдийгээр ирээдүй нь тэднийх байж магадгүй (мэдээнээс дэлгэрэнгүйг үзнэ үү Гравитацийн тогтмолыг шинэ аргаар хэмждэг, "Элементүүд", 2007 оны 1-р сарын 22).
Ямар нэг байдлаар, гэхдээ хоёр зуу гаруй жилийн түүхийг үл харгалзан хэмжилтийн нарийвчлал маш даруухан хэвээр байна. Америкийн Үндэсний Стандартын Институтээс (NIST) санал болгож буй одоогийн "албан ёсны" утга нь (6.67384 ± 0.00080)·10 -11 м 3 кг -1 с -2. Харьцангуй алдааЭнд энэ нь 0.012% буюу 1.2 10 -4, эсвэл физикчдийн хувьд илүү сайн мэддэг тэмдэглэгээгээр 120 ppm (саяны нэг) бөгөөд энэ нь бусад ижил чухал хэмжигдэхүүнүүдийн хэмжилтийн нарийвчлалаас хэд хэдэн удаа дорддог. Түүгээр ч зогсохгүй хэдэн арван жилийн турш таталцлын тогтмол хэмжигдэхүүнийг хэмжих нь туршилтын физикчдийн толгойн өвчний эх үүсвэр байсаар байна. Олон арван туршилт, сайжруулалтыг үл харгалзан хэмжих технологи, хэмжилтийн нарийвчлал бага хэвээр байна. 10-4 гэсэн харьцангуй алдаа 30 жилийн өмнө хүрч байсан бөгөөд түүнээс хойш ямар ч ахиц гарсангүй.
2010 оны байдал
Сүүлийн хэдэн жилд нөхцөл байдал улам хурцадсан. 2008-2010 оны хооронд гурван бүлэг шинэ G хэмжилтийг нийтэлжээ.Туршилтын баг олон жилийн турш тэдгээр дээр G хэмжилтийг шууд хэмжиж зогсохгүй алдааны бүх боломжит эх үүсвэрийг сайтар хайж, дахин шалгасан. Эдгээр гурван хэмжилт тус бүр нь өндөр нарийвчлалтай байсан: алдаа нь 20-30 ppm байв. Онолын хувьд эдгээр гурван хэмжилт нь G-ийн тоон утгын талаарх бидний мэдлэгийг мэдэгдэхүйц сайжруулах ёстой байсан. Цорын ганц асуудал нь тэд бүгд бие биенээсээ 200-400 ppm-ээр, өөрөөр хэлбэл зарласан хэдэн арван алдаагаар ялгаатай байсан явдал юм! Энэ байдлыг 2010 оны байдлаар Зураг дээр үзүүлэв. 3 ба таталцлын тогтмол байдлын эвгүй нөхцөл байдлыг тэмдэглэлд товч тайлбарлав.
Таталцлын тогтмол нь өөрөө буруугүй гэдэг нь тодорхой байна; Энэ нь үргэлж, хаа сайгүй адилхан байх ёстой. Жишээлбэл, G тогтмолын тоон утгыг сайн хэмжихийг зөвшөөрдөггүй хиймэл дагуулын өгөгдөл байдаг боловч хэрэв G нь жилд дор хаяж нэг их наядаар өөрчлөгдсөн бол түүний өөрчлөгддөггүй байдлыг шалгах боломжтой болгодог. 10-12 хүртэл), энэ нь аль хэдийн мэдэгдэхүйц байх болно. Тиймээс, эндээс гарах цорын ганц дүгнэлт бол эдгээр гурван туршилтын заримд нь (эсвэл заримд нь) алдааны тооцоогүй эх сурвалжууд байдаг. Гэхдээ юунд?
Үүнийг олох цорын ганц арга бол хэмжилтийг бусад тохиргоон дээр давтах явдал юм өөр өөр аргууд. Харамсалтай нь бүх туршилтанд нэг эсвэл өөр аргыг ашигладаг тул энд тодорхой олон янзын аргад хүрэх боломжгүй байна. механик төхөөрөмж. Гэсэн хэдий ч өөр өөр хэрэгжүүлэлт нь өөр өөр багажийн алдаатай байж болох бөгөөд тэдгээрийн үр дүнг харьцуулах нь нөхцөл байдлыг ойлгох боломжийг олгоно.
шинэ хэмжээс
Нөгөө өдөр нь сэтгүүл дээр Физик тойм захидалнэг ийм хэмжилт нийтлэгдсэн байна. Парис дахь Олон улсын жин хэмжүүрийн товчоонд ажиллаж байсан цөөн тооны судлаачид таталцлын тогтмолыг хоёр хэмжигдэхүүнээр хэмжих боломжтой төхөөрөмжийг эхнээс нь бүтээжээ. янз бүрийн арга замууд. Энэ нь зөвхөн хоёр биш, харин металл утас дээр дүүжлэгдсэн дискэн дээр суурилуулсан дөрвөн ижил цилиндртэй ижил мушгих баланс юм ( дотоод хэсэгЗураг дээрх тохиргоо. нэг). Эдгээр дөрвөн жин нь дурын өнцгөөр эргүүлэх боломжтой тойруулан дээр суурилуулсан өөр дөрвөн том цилиндртэй таталцлын нөлөөгөөр харилцан үйлчилдэг. Хоёр биш дөрвөн биетэй схем нь тэгш хэмт бус байрлалтай объектуудтай (жишээлбэл, лабораторийн өрөөний хана) таталцлын харилцан үйлчлэлийг багасгах, угсралтын доторх таталцлын хүчийг онцгойлон анхаарах боломжийг олгодог. Утас нь дугуй биш, харин тэгш өнцөгт хэсэгтэй; Энэ нь утас биш, харин нимгэн, нарийн төмөр тууз юм. Энэ сонголт нь түүний дагуу ачааллыг жигд шилжүүлэх, бодисын уян хатан чанараас хамаарах хамаарлыг багасгах боломжийг олгодог. Төхөөрөмж бүхэлдээ вакуумд, тодорхой цагт байна температурын горим, энэ нь градусын зуутын нарийвчлалтай хадгалагдана.
Энэхүү төхөөрөмж нь таталцлын тогтмол хэмжилтийн гурван төрлийн хэмжилт хийх боломжийг олгодог (дэлгэрэнгүй мэдээллийг нийтлэлийн өөрөө болон судалгааны бүлгийн хуудаснаас үзнэ үү). Нэгдүгээрт, энэ бол Кавендишийн туршилтын шууд хуулбар юм: ачааг авчирч, масштабыг тодорхой өнцгөөр эргүүлж, энэ өнцгийг оптик системээр хэмждэг. Хоёрдугаарт, энэ нь эргүүлэх дүүжин горимд ажиллах боломжтой үед дотоод суурилуулалтүе үе нааш цааш эргэлддэг бөгөөд нэмэлт их биетэй байх нь хэлбэлзлийн хугацааг өөрчилдөг (гэхдээ судлаачид энэ аргыг ашиглаагүй). Эцэст нь, тэдгээрийн суурилуулалт нь таталцлын хүчийг хэмжих боломжийг олгодог эргэлт байхгүйжин. Энэ нь электростатик серво удирдлагын тусламжтайгаар хийгддэг: цахилгаан цэнэгийг харилцан үйлчилж буй биетүүдэд ашигладаг бөгөөд ингэснээр электростатик түлхэлт нь таталцлын таталцлыг бүрэн нөхдөг. Энэ арга нь эргэлтийн механиктай холбоотой багаж хэрэгслийн алдаанаас ангижрах боломжийг олгодог. Сонгодог ба электростатик гэсэн хоёр арга нь тогтмол үр дүнг өгдөг болохыг хэмжилтүүд харуулсан.
Шинэ хэмжилтийн үр дүнг улаан цэгээр зурагт үзүүлэв. 4. Энэ хэмжилт нь өвдөлтийн цэгийг шийдэж чадаагүй төдийгүй асуудлыг улам хурцатгасан нь харагдаж байна: энэ нь бусад бүх хэмжилтээс тэс өөр юм. Тиймээс, одоогоор бид дөрөв (эсвэл Калифорнийн бүлгийн нийтлээгүй өгөгдлийг тооцвол тав) өөр өөр бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн нэлээд нарийвчлалтай хэмжилттэй байна. Тэд бүгд бие биенээсээ эрс ялгаатай!Хамгийн туйлын (болон он цагийн хувьд хамгийн сүүлийн үеийн) хоёр утгын хоорондох ялгаа аль хэдийн давсан байна 20(!) алдаа зарласан.
Шинэ туршилтын хувьд энд нэмэх шаардлагатай зүйл байна. Энэ бүлэг судлаачид 2001 онд ижил төстэй туршилт хийж байжээ. Дараа нь тэд одоогийнхтой ойролцоо утгыг авсан, гэхдээ арай бага нарийвчлалтай (4-р зургийг үз). Тэднийг нэг "гэхдээ" биш юмаа гэхэд ижил төхөөрөмж дээр хэмжилтийг давтан хийсэн гэж сэжиглэж магадгүй юм. өөрсуурилуулалт. Үүнээс хуучин суурилуулалтТэд одоо зөвхөн 11 кг жинтэй гадна цилиндрийг авсан боловч төв аппаратыг бүхэлд нь сэргээн засварлав. Хэрэв тэд үнэхээр тухайн төхөөрөмжийн материал эсвэл үйлдвэрлэлтэй холбоотой ямар нэгэн тооцоолоогүй нөлөө үзүүлсэн бол энэ нь өөрчлөгдөж, шинэ үр дүнг "чирж" магадгүй юм. Гэвч үр дүн нь 2001 оныхтой ижил хэвээр байв. Бүтээлийн зохиогчид үүнийг өөрсдийн хэмжилтийн цэвэр байдал, найдвартай байдлын нэмэлт нотолгоо гэж үзэж байна.
Дөрөв, таван үр дүнг өөр өөр бүлгүүд нэг дор авах нөхцөл байдал бүгдЭдгээр нь физикийн хувьд урьд өмнө байгаагүй олон арван эсвэл хоёр алдаагаар ялгаатай. Хэмжилт бүрийн нарийвчлал хэчнээн өндөр байсан ч, зохиогчид хэчнээн бахархаж байсан ч үнэнийг тогтооход одоо ямар ч ач холбогдолгүй болсон. Одоохондоо таталцлын тогтмолын жинхэнэ утгыг тэдгээрийн үндсэн дээр олж мэдэхийг оролдохыг зөвхөн нэг л аргаар хийж болно: утгыг дунд хэсэгт байрлуулж, энэ бүхэл бүтэн интервалыг (өөрөөр хэлбэл нэг ба хагасаас хоёр удаа улам дорддогодоогийн санал болгож буй алдаа). Дараагийн хэмжилтүүд энэ интервалд орж, аажмаар зарим нэг утгыг илүүд үзэх болно гэж найдаж болно.
Ямар нэг байдлаар, гэхдээ таталцлын тогтмол нь хэмжилтийн физикийн оньсого хэвээр байна. Хэдэн жилийн дараа (эсвэл хэдэн арван жил) энэ байдал сайжирч эхлэхийг одоо таамаглахад хэцүү байна.
