تاريخچه
شسصت سال از مرگ نيوتن گذشته بود که هنري کاونديش قانون گرانش را از طريق تجربي و به کمک يک ترازوي دوار در آزمايشگاه تأييد کرد. در اين آزمايش همچنين اندازه عددي ثابت گرانش G براي نخستين بار بدست آمد. ضريب G ضريب جاذبه عمومي نيوتن نام دارد و مقدار آن در سيستم SI برابر است با: 6.67X10-11نخستين اندازه گيري دقيق را کاونديش در سال 1177/1789 انجام داد در قرن 19 نيز پوئين تينگ و بويز اصلاحات مهمي در اين اندازه گيري انجام دادند.
اطلاعات اوليه
ثابتهاي بنيادي در دنياي فيزيک نقش بسيار مهمي ‌ايفا مي‌‌کنند. ساده‌ترين و شايد بارزترين نقش آنها اين است که روابط تناسبي را به تساوي تبديل مي‌‌کنند. به عنوان مثال ، در قانون کولن گفته مي‌‌شود که نيروي الکتريکي يا نيروي کولن با حاصل‌ضرب بار دو ذره باردار نسبت مستقيم دارد و با مجذور فاصله بين آنها نسبت عکس دارد. اين بيان به صورت يک رابطه تناسبي بيان مي‌‌گردد، اما اگر طرف دوم را در يک ثابت تناسب ضرب کنيم، اين تناسب به تساوي تبديل مي‌‌شود.اهميت ثابتهاي بنيادي فيزيک به همين جا ختم نمي‌‌شود، بلکه اين ثابتها داراي مفاهيم فيزيکي هستند و نيز مي‌‌توان از ترکيب آنها به کميت‌هاي با ارزش فيزيکي دست يافت. به عنوان مثال ، مي‌‌توان از ترکيب سه ثابت معروف مانند ثابت پلانک (h) ، سرعت نور (C) و ثابت جهاني گرانش ، زمان پلانک را بدست آورد.
اهميت ثابت جهاني گرانش
اين ثابت که در قانون جهاني گرانش نيوتن ظاهر مي‌‌شود، ثابت عمده‌اي در نظريه گرانش نيوتن و نظريه نسبيت عام انيشتين است. در هر نظريه مربوط به ساختار اجسام بزرگ و تکامل جهان اين ثابت نقش عمده‌اي دارد. مقدار ثابت جهاني گرانش که آزمايشهاي تجربي مانند ترازوي کاندويش قابل محاسبه است به قرار زير است:

طرز کار ترازوي کاونديش
يک ميله سبک با دو گلوله ، دو سرش به توسط يک رشته نازک بلند آويخته شده است. به منظور آنکه از اخلال جريان هوا ممانعت بشود ترازو در داخل حبابي شيشه‌اي قرار دارد، دو گلوله بسيار سنگين نيز خارج از حباب شيشه‌اي قرار دارد و گرد يک محور مرکزي مي‌چرخند. هنگامي که ترازو به حالت سکون در مي‌آيد وضع گلوله‌هاي بزرگ تغيير مي‌کند و ملاحظه مي‌شود که ميله بر اثر نيروهاي گرانش گلوله‌هاي بزرگ ، حول نقطه آويز با يک زاويه معين مي‌چرخد.
اندازه گيري G
ثابت G به کمک روش انحراف بيشينه تعيين مي شود، همانطور که در طرز ترازو گفته شود ميله بر اثر گرانش گلوله‌هاي بزرگ حول نقطه آويز مي‌چرخد. در حين چرخش با گشتاور نيروها مخالفت مي‌کند، ө زاويه پيچش رشته هنگام حرکت گلوله‌ها از موضعي به موضع ديگر با مشاهده انحراف باريکه بازتابيده از آينه کوچک متصل به رشته اندازه گيري شود (تصوير رشته لامپ توسط آينه متصل به m و m روي خط کش مدرج مي‌افتد و در نتيجه هر گونه دوران m و m قابل اندازه گيري است).اگر جرمها و فاصله ميان آنها و نيز ثابت پيچش رشته معلوم باشد، مي‌توانيم G را از روي زاويه پيچش اندازه گيري شده محاسبه کنيم. چون نيروي جاذبه کم است اگر بخواهيم پيچش قابل مشاهده‌اي داشته باشيم بايد ثابت پيچش رشته فوق العاده کوچک باشد. در اين ترازو جرمها مسلما ذره نيستند، بلکه اجسامي بزرگ هستند، اما چون اين جرمها کره‌هاي يکنواختي هستند از لحاظ گرانشي طوري عمل مي‌کنند که گويي تمام جرم آنها در مرکزشان متمرکز شده است. چون G بسيار کوچک است نيروهاي گرانشي ميان اجسام بر روي سطح زمين فوق العاده کوچک هستند و مي‌توان از آنها صرفنظر کرد.
مقايسه ثابت جهاني گرانش با ثابتهاي ديگر
اگر مقدار عددي ثابتهاي مختلف را مورد توجه قرار دهيم، ملاحظه مي‌‌گردد که ثابت گرانش دقتش از ديگر ثابتهاي فيزيکي مهم کمتر است. آزمايشهاي مستمري در آزمايشگاههاي دنيا در حال انجام است تا دقت ثابتهاي مختلف را بهبود بخشند. يک ثابت خاص ممکن است به تنهايي يا به همراه ثابتهاي ديگر در آزمايشهاي گوناگوني دخالت داشته باشد.



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید