Закон всемирного тяготения Ньютона


Закон всемирного тяготения Ньютона обычно формулируется так: каждая частица притягивает любую другую частицу во Вселенной с силой , прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между их центрами. [примечание 1] Публикация теории стала известна как « первое великое объединение », поскольку она ознаменовала объединение ранее описанных явлений гравитации на Земле с известными астрономическими явлениями. [1] [2] [3]

Это общий физический закон , выведенный из эмпирических наблюдений с помощью того, что Исаак Ньютон назвал индуктивным рассуждением . [4] Это часть классической механики , сформулированная в работе Ньютона « Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica » (« Начала »), впервые опубликованной 5 июля 1687 г. Когда Ньютон представил Книгу 1 неопубликованного текста в апреле 1686 г. Королевскому обществу , Роберт Гук утверждал, что Ньютон получил от него закон обратных квадратов.

На современном языке закон гласит, что каждая точечная масса притягивает любую другую точечную массу силой, действующей вдоль линии, пересекающей две точки. Сила пропорциональна произведению двух масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. [5]

где F — гравитационная сила, действующая между двумя объектами, m 1 и m 2 — массы объектов, r — расстояние между центрами их масс , а Gгравитационная постоянная .

Первой проверкой ньютоновской теории тяготения между массами в лаборатории был Кавендишский эксперимент , проведенный британским ученым Генри Кавендишем в 1798 году . [6] Он имел место через 111 лет после публикации «Начал» Ньютона и примерно через 71 год после его смерти.

Закон тяготения Ньютона напоминает закон электрических сил Кулона , который используется для расчета величины электрической силы, возникающей между двумя заряженными телами. Оба являются законами обратных квадратов , где сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами. Закон Кулона имеет произведение двух зарядов вместо произведения масс и постоянную Кулона вместо гравитационной постоянной.


График ошибок, показывающий экспериментальные значения для G .
Напряженность гравитационного поля внутри Земли
Гравитационное поле у ​​поверхности Земли - показано, как объект ускоряется к поверхности.
Гравитационное поле, окружающее Землю, с макроскопической точки зрения.