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万有引力常量G多少

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2025-07-09 13:29:20

万有引力常量G多少】在物理学中,万有引力常量(通常用符号 G 表示)是一个非常重要的物理常数,它用于描述两个物体之间的引力大小。这个常数由英国科学家艾萨克·牛顿在1687年提出,并在他的《自然哲学的数学原理》一书中首次系统地阐述了万有引力定律。

尽管G的数值很小,但它在宇宙尺度上具有深远的影响,是理解天体运动、行星轨道、黑洞形成等现象的基础。因此,准确测量G的值对于现代科学来说至关重要。

一、什么是万有引力常量G?

万有引力常量 G 是一个比例常数,出现在牛顿的万有引力公式中:

$$

F = G \cdot \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2}

$$

其中:

- $ F $ 是两个物体之间的引力;

- $ m_1 $ 和 $ m_2 $ 是两个物体的质量;

- $ r $ 是它们之间的距离;

- G 是万有引力常量。

该常量的单位是 牛·米²/千克²(N·m²/kg²)。

二、G的精确值是多少?

根据国际标准,目前公认的万有引力常量G的值为:

$$

G = 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{N·m}^2/\text{kg}^2

$$

这个值是在多次实验和测量后得出的平均结果,误差范围约为 0.00015 × 10⁻¹¹ N·m²/kg²。

三、G的测量历史与挑战

G的测量一直是一个极具挑战性的课题。由于其数值极小,实验中需要极高的精度才能捕捉到微弱的引力作用。历史上,最著名的实验是由英国科学家亨利·卡文迪许(Henry Cavendish)于1798年进行的“卡文迪许实验”。

他使用了一个扭秤装置,通过测量两个铅球之间微小的引力引起的扭转角,从而计算出G的值。虽然当时的数据与现代标准略有差异,但他的方法奠定了后来研究的基础。

四、G的数值总结表

项目 内容
符号 G
定义 万有引力常量
公式 $ F = G \cdot \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2} $
单位 N·m²/kg²
标准值(2018年推荐值) $ 6.67430 \times 10^{-11} $
测量方法 扭秤实验、原子干涉仪、量子力学方法等
精度 约 ±0.00015 × 10⁻¹¹ N·m²/kg²

五、结语

万有引力常量G虽然数值微小,却在宇宙中扮演着至关重要的角色。从地球上的重力到星系间的引力相互作用,G都是不可替代的基本参数。随着科技的发展,人类对G的测量精度不断提高,未来或许能更深入地揭示宇宙的奥秘。

了解G的数值和意义,不仅有助于我们理解自然界的基本规律,也为航天工程、天体物理等领域的应用提供了坚实的理论基础。

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