กฎความโน้มถ่วงสากล

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ศาสตราจารย์วอลเตอร์ เลวิน (Prof. Walter Lewin) กำลังอธิบายกฎแรงโน้มถ่วงสากลของนิวตันในหลักสูตร 8.01 ที่สถาบันเอ็มไอที (MIT course 8.01)[1]
ดาวเทียมและกระสุนปืนทั้งหมดล้วนแล้วแต่เป็นไปตามกฏแห่งแรงโน้มถ่วงของนิวตันทั้งสิ้น

กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน (อังกฤษ: Newton's law of universal gravitation) ระบุว่า แต่ละจุดมวลในเอกภพจะดึงดูดจุดมวลอื่นๆ ด้วยแรงที่มีขนาดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลทั้งสอง และเป็นสัดส่วนผกผันกับค่ากำลังสองของระยะห่างระหว่างกัน นี่คือกฎฟิสิกส์ทั่วไปที่ได้จากการสังเกตการณ์ของไอแซก นิวตัน เป็นส่วนหนึ่งของกลศาสตร์ดั้งเดิม และเป็นส่วนสำคัญอยู่ในงานของนิวตันชื่อ Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ("the Principia") ซึ่งเผยแพร่ครั้งแรกเมื่อวันที่ 5 กรกฎาคม ค.ศ. 1687

กฎดังกล่าวแสดงเป็นสมการได้ดังนี้

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

โดยที่:

  • F คือแรงดึงดูดระหว่างมวล,
  • G คือ ค่าคงที่โน้มถ่วงสากล,
  • m1 คือมวลก้อนแรก,
  • m2 คือมวลก้อนที่สอง, และ
  • r คือระยะห่างระหว่างมวล

ไดอะแกรมของมวลทั้งสองกำลังดึงดูดซึ่งกันและกัน

สมมติว่าระบบเอสไอ (SI units), F มีหน่วยวัดเป็นนิวตัน (N), m1 และ m2 เป็นกิโลกรัม (kg), r ในหน่วยเมตร (m) และ ค่าคงที่ G จะประมาณเท่ากับ 6.674×10−11 นิวตัน เมตร2 กิโลกรัม−2 [2] ค่าคงที่ G เป็นค่าที่ถูกกำหนดได้อย่างถูกต้องเป็นครั้งแรกจากผลการทดลองของคาเวนดิช (Cavendish experiment) ที่ดำเนินการโดย เฮนรี คาเวนดิช นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในปี ค.ศ. 1798, แม้ว่าคาเวนดิชจะไม่ได้คำนวณค่าเชิงตัวเลข G ด้วยตัวของเขาเองก็ตาม [3] การทดลองครั้งนี้ยังเป็นครั้งแรกของการทดสอบทฤษฎีของนิวตันของความโน้มถ่วงระหว่างมวลในห้องปฏิบัติการอีกด้วย มันเกิดขึ้นหลังจากเวลาผ่านไป 111 ปี หลังจากการประกาศตีพิมพ์คัมภีร์ Principia ของนิวตันและ 71 ปีหลังจากการตายของนิวตัน, จึงยังไม่มีใครสามารถทำการคำนวณสมการของนิวตันให้สามารถใช้ค่าของ G; ได้แทนเขา ซึ่งมีแต่เขาผู้เดียวเท่านั้นที่สามารถคำนวณแรงที่สัมพันธ์กับแรงอื่น ๆ ได้

กฎของความโน้มถ่วงของนิวตันมีลักษณะคล้ายกฏของคูลอมบ์ (Coulomb's law) ของแรงทางไฟฟ้า

หมายเหตุ[แก้]

  1. Walter Lewin (October 4, 1999). Work, Energy, and Universal GravitatioT Course 8.01: Classical Mechanics, Lecture 11. (ogg) (videotape) (ใน English). Cambridge, MA USA: MIT OCW. Event occurs at 1:21-10:10. สืบค้นเมื่อ December 23, 2010. 
  2. Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). "CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006". Rev. Mod. Phys. 80: 633–730. doi:10.1103/RevModPhys.80.633.  Direct link to value..
  3. The Michell-Cavendish Experiment, Laurent Hodges