La constante gravitatoria describe la fuerza interna de la gravedad y se puede utilizar para calcular la atracción gravitacional entre dos objetos.
También conocido como «Gran G» o C:primero se define la constante gravitacional isaac newton en su Ley de Gravitación Universal formulada en 1680. Es una de las constantes fundamentales de la naturaleza que ha valor (6,6743 ± 0,00015) x10^–11 m^3 kg^–1 s^–2 (se abre en una pestaña nueva).
La atracción gravitatoria entre dos objetos se puede calcular mediante la constante gravitacional usando la ecuación que la mayoría de nosotros encontramos en la escuela secundaria: La fuerza de atracción entre dos objetos se encuentra multiplicando las masas de esos dos objetos (m1 y m2) y C:y luego dividiendo por el cuadrado de la distancia entre los dos objetos (F = [G x m1 x m2]/r^2).
Relacionado con: ¿Por qué la gravedad es tan débil? La respuesta puede estar en la naturaleza misma del espacio-tiempo.
Kate Cooper es una periodista científica independiente y editora en el Reino Unido con una licenciatura en física y astrofísica de la Universidad de Manchester. Es el autor de «Paradoja de contacto. desafiando nuestras suposiciones en la búsqueda de inteligencia extraterrestre” (Bloomsbury Sigma, 2020) y ha escrito artículos sobre astronomía, espacio, física y astrobiología para numerosas revistas y sitios web.
Constante gravitacional
La constante gravitacional es la clave para medir la masa de cualquier cosa. espacio.
Por ejemplo, cuando se conoce la constante gravitacional, se combina con la aceleración de la gravedad. País:, se puede calcular la masa de nuestro planeta. Una vez que conocemos la masa de nuestro planeta, conocer el tamaño y el período de la órbita de la Tierra nos permite medir la masa del planeta. sol. Y saber la masa del sol nos permite medir la masa de todo Via Láctea interior de la órbita solar.
Medición de la constante gravitacional
la medida de C: Este fue uno de los primeros experimentos científicos de alta precisión, y los científicos están buscando ver si podría ser diferente en diferentes momentos y lugares del universo, lo que podría tener grandes implicaciones para la cosmología.
Llegar a un valor de 6,67408 x10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 para la constante gravitacional se basó en un experimento bastante inteligente del siglo XVIII inspirado en los experimentos de topógrafos; mapa de la frontera entre Pensilvania y Maryland (se abre en una pestaña nueva).
Un erudito en Inglaterra henry cavendish (se abre en una pestaña nueva) (1731-1810), que estaba interesado en calcular la densidad de la Tierra, Entendido (se abre en una pestaña nueva) que los esfuerzos del agrimensor harán condenada al fracaso (se abre en una pestaña nueva) porque las montañas cercanas someterían a la «plomada» de los agrimensores (un instrumento que proporcionaba una línea de referencia vertical en la que los agrimensores podían realizar sus mediciones) a una ligera atracción gravitatoria, alterando sus lecturas. Si supieran el tamaño C:podían calcular la gravedad de las montañas y modificar sus resultados.
Así que Cavendish se dispuso a realizar las mediciones, la medición científica más precisa jamás realizada en la historia.
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Su experiencia fue llamado «técnica de equilibrio de torsión‘. Incluía dos montaplatos que podían girar alrededor del mismo eje. Uno de los mudos tenía dos bolas de plomo más pequeñas conectadas por una varilla y delicadamente suspendidas por una fibra. La otra mancuerna contenía dos pesas de plomo más grandes de 348 libras (158 kilogramos) que se podían girar a ambos lados de las mancuernas más pequeñas.
Cuando los pesos más grandes se colocaron cerca de las esferas más pequeñas, la atracción gravitatoria de las esferas más grandes tiró de las esferas más pequeñas, haciendo que las fibras se retorcieran. El grado de rotación permitió a Cavendish medir el par (fuerza de giro) del sistema de bobinado. Luego usó este valor para generar torque en lugar de «F:en la ecuación anterior, y junto con las masas de los pesos y sus distancias, podría reorganizar la ecuación para calcular C:.
¿Puede cambiar la constante gravitatoria?
Para gran frustración de los físicos, la Gran G no se conoce con tantos decimales como otras constantes fundamentales. Por ejemplo, cargar un electrón conocida con nueve decimales (1,602176634 x 10^–19 culombios), pero C: medido con sólo cinco decimales. Los esfuerzos para medirlo con mayor precisión son decepcionantes. no estar de acuerdo unos con otros (se abre en una pestaña nueva).
La razón de esto es que la gravedad de las cosas alrededor del aparato experimental interferiría con el experimento. Sin embargo, también existe la persistente sospecha de que el problema no es solo experimental, sino que puede serlo. algo de nueva física en el trabajo (se abre en una pestaña nueva). Incluso es posible que la constante gravitacional no sea tan constante como pensaban los científicos.
En la década de 1960, el físico Robert Dicke, cuyo equipo descubrió fondo cósmico de microondas (CMB) por Arno Penzias y Robert Wilson en 1964), y Carl Bruns desarrolló la llamada teoría escalar-tensor de la gravedad como una variación Albert Einsteinde teoría general de la relatividad. Un campo escalar describe una propiedad que puede ser diferente en diferentes puntos del espacio (un Una analogía terrestre es un mapa de temperatura., donde la temperatura no es constante sino que varía según la ubicación). Si la gravedad fuera un campo escalar, entonces C: puede tener diferentes valores en el espacio y el tiempo. Esto difiere de la versión más aceptada de la relatividad general, que afirma que la gravedad es constante en todo el universo.
Motohiko Yoshimura de la Universidad de Okayama en Japón propuso que la teoría escalar-tensor de la gravedad podría vincular inflación espacial con energía oscura. La inflación se produjo unos segundos después del nacimiento del Universo y provocó una breve pero rápida expansión del espacio que duró entre 10^-36 y 10^-33 segundos. una gran explosióninflando el universo de tamaño microscópico a macroscópico antes de apagarse misteriosamente.
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Energía oscura es la fuerza misteriosa que está acelerando la expansión del universo en la actualidad. Muchos físicos se han preguntado si podría haber una conexión entre las dos fuerzas expansionistas. Yoshimura sugiere que sí, que ambos son manifestaciones de un campo escalar gravitacional que fue mucho más fuerte en el universo primitivoluego se debilitó pero volvió fuerte nuevamente a medida que el universo se expandió y la materia se volvió más común.
Sin embargo, se intenta detectar cualquier variación significativa C: Hasta ahora no se ha encontrado nada en otras partes del universo. Por ejemplo, en 2015 púlsar PSRJ1713+0747 no encontró evidencia (se abre en una pestaña nueva) por la gravedad que tiene una fuerza diferente en comparación con aquí en el sistema solar. Ambos Observatorio Banco Verde y Radiotelescopio de Arecibo siguió a PSR J1713+0747, ubicado a 3750 años luz de distancia en un sistema binario enano blanco. El púlsar es uno de los más regulares conocidos, y cualquier desviación de la Gran G se haría evidente rápidamente durante su danza orbital con la enana blanca y el momento de sus pulsaciones.
En declaración (se abre en una pestaña nueva)Weiwei Zhu de la Universidad de Columbia Británica, quien dirigió el estudio de PSR J1713+0747, dijo: «La constante gravitatoria es una constante fundamental de la física, por lo que es importante probar esta suposición básica usando objetos en diferentes lugares, tiempos y condiciones gravitatorias. El hecho de que veamos la gravedad actuando en nuestro propio sistema solar es el mismo que en lugares distantes. estrella sistema ayuda a confirmar que la constante gravitatoria es de hecho universal».
Recursos adicionales
repaso de pruebas de laboratorio sobre la gravedad (se abre en una pestaña nueva) realizado por el grupo Eöt-Wash de la Universidad de Washington.
visión general intentos de medir «Gran G» (se abre en una pestaña nueva) y lo que podrían significar los resultados.
de britannia definición de la constante gravitatoria (se abre en una pestaña nueva).
Bibliografía
«Medición precisa de la constante gravitatoria de Newton (se abre en una pestaña nueva)Xue, Chao et al. Revista Nacional de Ciencias (2020).
«El extraño caso de la estabilidad gravitacional (se abre en una pestaña nueva)Boletín Científico de la Academia Nacional de Ciencias (2022).
«henry cavendish (se abre en una pestaña nueva)Británica (2022).
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