ნიუტონის მსოფლიო მიზიდულობის კანონის გამომსახველ ფორმულაში შედის G კოეფიციენტი –მსოფლიო მიზიდულობის მუდმივა ანუ გრავიტაციული მუდმივა . რა სიდიდეა იგი?
გრავიტაციული მუდმივა ფიგურირებს დღევანდელ მსოფლიო მიზიდულობის კანონის თანამედროვე ფორმულირებაში, მაგრამ იგი არ იყო არცნიუტონის და არც მეცხრამეტე საუკუნემდელი სხვა მეცნიერების შრომებში. მუდმივა კანონში შეტანილი იქნა ერთიანი საზომთა მეტრული სისტემის შემოღების შემდეგ. ვარაუდობენ, რომ პირველად იგი გაჩნდა ფრანგი მეცნიერის ს.დ.პუასონის ნაშრომში ,, ტრაქტატი მექანიკის შესახებ ”, რადგან მეცნიერების ისტორიკოსების მიერ არაა ნაპოვნი სხვა, უფრო ადრეული ნაშრომი , სადაც ფიგურირებს გრავიტაციული მუდმივა.
G კოეფიციენტს აქვს მარტივი და სრულიად გარკვეული აზრი: თუ ორივე ურთიერთქმედი სხეულის მასა და მათ შორის მანძილი ერთეულის ტოლია (m1 =1 კგ, m2 =1 კგ, r=1მ ), როგორც ზემო ფორმულიდან გამომდინარეობს, F ძალა რიცხობრივად მსოფლიო მიზიდულობის G მუდმივას ტოლია.
ცნობილი ინგლისელი ბუნებისმეტყველი, ჯონ მიჩელი (John Michell; 1724 — 1793), რომელიც ერთდროულად იყო როგორც კარგი თეორეტიკოსი, ასევე კარგი ექსპერიმენტატორი, მუშაობდა ოპტიკის, ასტრონომიის, გრავიტაციის, გეოლოგიის საკითხებზე. მან შექმნა გრეხითი სასწორი და წამოაყენა ექსპერიმენტის ჩატარების იდეა, რაც იძლეოდა დედამიწის სიმკვრივის განსაზღვრის საშუალებას, მაგრამ 1793 წელს გარდაიცვალა ისე, რომ ვერ მოასწრო ექსპერიმენტის ჩატარება.მისი გარდაცვალების შემდეგ ხელსაწყო იპოვა ლონდონის სამეფო საზოგადოების წევრმა, გამოჩენილმა ფიზიკოსმა და ქიმიკოსმა ჰენრი კავენდიშმა (Henry Cavendish; 1731 — 1810) გადააკეთა ხელსაწყოს, ჩაატარა ექსპერიმენტები და 1798 წელს აღწერა ისინი თავის ნაშრომში Philosophical Transactions.
ანიმაციაზე სქემატურად ნაჩვენებია დანადგარი, რომლის საშუალებითაც კავენდიშმა საკმაოდ ზუსტად განსაზღვრა გრავიტაციული მუდმივა, რამაც საშუალება მისცა კავენდიშს პირველს განესაზღვრა დედამიწისმასა.
მსოფლიო მიზიდულობის მუდმივას რიცხვითი მნიშვნელობა შესაძლებელია განისაზღვროს მხოლოდ ცდით. ამ დროს ცხადია, რაღაც ხერხით უნდა გაიზომოს F ძალა , რომელიც მოქმედებს r მანძილით დაშორებული ცნობილი m1 და m2 მასების ორი სხეულიდან ერთ–ერთზე.
ასეთი ცდები არაერთგზის ჩატარდა. გავეცნოთ ერთ მათგანს : მგრძნობიარე სასწორის ერთ–ერთ პინაზე ჩამოკიდეს ვერცხლისწყლით სავსე მინის სფერო, მეორეზე კი დააწყვეს საწონები, რომლებითაც გააწონასწორეს სასწორი. ზუსტი გაწონასწორების შემდეგ ვერცხლისწყლით სავსე სფეროს ქვეშ მოათავსეს დიდი მასის ტყვიის სფერო, რომელმაც მიიზიდა ვერცხლისწყლის სფერო. ამის გამო სასწორის წონასწორობა დაირღვა. მის აღსადგენად საჭირო გახდა საწონებიან პინაზე დამატებითი საწონის მოთავსება. დამატებითი საწონის დედამიწისადმი მიზიდულობის ძალა, ცხადია, ტოლია ძალისა, რომლითაც ტყვიის სფერო იზიდავს ვერცხლისწყლის სფეროს.
გრავიტაციული მუდმივას რიცხვითი მნიშვნელობა დამოკიდებულია სიგრძის, მასის, ძალის ერთეულთა სისტემის შერჩევაზე.
ერთეულთა CGS სისტემაში G=(6,673±0,003). 10-8 დნ. სმ2 . გ-2 ან სმ3 . გ-1. წმ-2 ;
ერთეულთა საერთაშორისო SI სისტემაში 2006 წლისათვის მიღებულია:
G=(6,67428±0,00067).10-11 ნ.მ2 .კგ-2 ან მ3 .კგ-1 .წმ-2 .
ეს ძალა მცირე რიცხვია. სწორედ მისი სიმცირის გამოა, რომ ვერ ვამჩნევთ გარემომცველ სხეულებს შორის მიზიდულობას. ერთი მეტრი მანძილით დაშორებული თითო ტონა მასის ორი სფეროც კი ურთიერთმიიზიდება მხოლოდ ნიუტონის 6.67 მეასიათასედი ნაწილის ტოლი ძალით.
ბოლო წლებში გრავიტაციული მუდმივა გაზომილ იქნა ატომური ინტერფერომეტრიის მეთოდითაც, რაც გამორიცხავს წმინდა მექანიკური ექსპერიმენტებისას დაშვებულ უზუსტობებს.
სურათზე ნაჩვენებია ატომური ინერფერომეტრის დანადგარის სქემა:
No comments:
Post a Comment