الثابت العام للجاذبية

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثاني

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الثابت العام للجاذبية الجاذبية الفيزياء

اعتماداً على القانون العام للجاذبية (المعادلة1) يمكن استنتاج معادلة القوة(W) التي تؤثر بها الأرض على جسم كتلته(m) وهي:

حيث E هي كتلة الأرض ، R نصف قطرها

كما يمكن استنتاج معادلة عجلة التسارع (g) عند سطح الأرض

ويتضح من المعادلة (3) أن قياس (g) يؤدي إلى معرفة حاصل ضرب الثابت العام للجاذبية (G) في كتلة الأرض (E) وبالتالي فإن قياس (G) يكافئ عملية"وزن الأرض" .

 

وقد تمكن ماسكلين (N.Maskelyne) في العام 1774 من تحديد قيمة (G) عن طريق قياس الزاوية بين اتجاه الشاقول بجوار جبل كبير الكتلة والاتجاه الرأسي في ذلك المكان.

لكن النتائج التي حصل عليها كانت أقل دقة بكثير من النتائج التي حصل عليها كافندش (H.Cavendish) في العامين 1797/1798

من خلال تجربة مخبرية استخدم فيها جهازاً بسيطاً يتكون من سلك من الكوارتز يثبت من أحد طرفيه ، ويعلق بطرفه الآخر قضيب حفيف ، تعلق به كتلتان صغيرتان .

 

كتلة كل منها (m) فعندما توضع كرتان كبيرتان كل منها (M) على بعد متساو من الكتلتين الصغيرتين فإن هاتين الكتلتين تنجذبان إلى الكرتين. 

ويقفل سلك الكوارتز بزاوية صغيرة (تقاس بالطريقة الضوئية كما هو مبين بالشكل) ومن معرفة الزاوية وثابت القفل للسلك يمكن حساب قيمة الثابت (G)

وقد أعطت هذه التجربة وتجارب أخرى أكثر حداثة منها قيمة للثابت العام للجاذبية  G = 6,67 x10^-11 نيوتن م²/كجم² , وهذا التحديد يجعل كتلة الأرض E = 5,98 ×10 ²⁴ كجم .

 

والثابت العام للجاذبية (G) في الجاذبية النيوتونية هو ثابت مطلق لا يرتبط بالزمان أو المكان ، كما أنه لا يتغير بتغير التركيب الكيميائي للكتل المتجاذبة. 

وقد وجدت هذه النتائج تأكيداً جزئياً لها قبل نيوتن حين ترك جاليليو (Galileo) أوزاناً تسقط في لحظة واحدة من قمة برج بيزا المائل ووجد أنها تصل إلى الأرض في وقت واحد .

كذلك تم التأكيد على النتائج السابقة من قبل نيوتن نفسه حين قام بإجراء تجاربه على بندولات مصنوعة من مواد مختلفة .

 

وفي السنوات الأولى من القرن الحالي وجد يوتفوس (R.Eotvos) بدقة تصل إلى جزء من عشرة ملايين جزء من عشرة ملايين جزء (10:1^v) أن قيمة العجلة التي تسقط بها المواد المختلفة في مجال جاذبية الأرض واحدة .

كما تمكن ديك (R.H.Dicke) بعد ذلك باستخدام الألومنيوم والذهب من تأكيد الأمر نفسه بدقة وصلت إلى جزء من مائة بليون جزء (10:1 ¹¹) .

ومن الجدير بالذكر أنه عند اكتشاف مضاد المادة ، ثارت توقعات بأن المادة ومضاد المادة سوف تتنافران بدلاً من التجاذب ولكن النتائج التجريبية دلت على أنهما يتجاذبان وفقاً للقوانين نفسها التي تطبق على المواد التي تكون من نوع واحد .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]