「万有引力定数」の版間の差分

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| 画像 =[[File:NewtonsLawOfUniversalGravitation.svg|270px]]</br>[[万有引力]]の法則における万有引力定数 ''G''
| 記号 =''G''
| 値 =6.673 84(80) {{E|-11}} m<sup>3</sup>skg<sup>-21</sup>kgs<sup>-12</sup> CODATA2010推奨値<ref name="CODATA"/>
| 不確かさ = 1.2 × 10<sup>{{e|-4</sup>}}
| 定義 =重力相互作用の大きさを決定定数
| 語源 =
}}
'''万有引力定数'''(ばんゆういんりょくていすう)或い[[物理定数]]のひとつで、'''重力定数'''(じゅうりょくていすう)とも呼ばれは、[[重力相互作用]]の大きさを表す[[物理定数]]である。[[アイザック・ニュートン]]の[[万有引力]]の法則において[[重力]]相互作用の大きさを決定する定数として導入された。 式中で記号一般に ''G'' 表される。
 
ニュートンの万有引力理論では、重力は物体と物体の間直接働く遠隔相互作用としおい記述さ、[[質量]]がそれぞる。その大きさ m<mathsub>F1</mathsub>, は各物体の質量m<mathsub> M,m 2</mathsub> の2つの物体間のが、[[距離]]を<math> r 離れているとき、これらの間に働く万有引力 F<sub>g</mathsub>として、
{{Indent|
:<math>F_g F= G \frac{Mm_1 mm_2}{r^2} </math>
となる。
}}
となる。このときの比例係数 G が万有引力定数である。
 
ニュートンの重力理論を修正・拡張した[[アルベルト・アインシュタイン]]の[[一般相対性理論]]でもにおいてはニュートンの重力理論は修正''G'' が登場す拡張される。一般相対性理論の基礎方程式は、まず物体がある[[時空アインシュタイン方程式]]を曲げ、その曲がりより物体の運動が影響を受けるおいても比例係数いう段階を踏む。万有引して重力定数は最初の段階で物体時空を曲げる度合いに関与す現れる。
 
== 定数の値 ==
万有引力定数の2010 [[科学技術データ委員会|CODATA]](2010年)推奨値は以下の値である<ref name="CODATA">{{cite web|
{{Indent|
url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?bg |
:<math>G = 6.673\; 84(80) \times 10^{-11} \; \mboxtext{m}^3 \; \mboxtext{skg}^{-21} \; \mboxtext{kgs}^{-12}</math>
title=Newtonian constant of gravitation |
}}
work=CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants |
である<ref name="CODATA">[[#bg|CODATA Value]]</ref>。
publisher=Physics Laboratory, NIST |
カッコ内の数値は表された最後の桁を単位とした数値の[[標準不確かさ]]を表す。 上記の定数は 1 kg の質量の2つの物体が 1 m 離れた時の[[引力]]を単位 N ([[ニュートン]]) (N)で表した値と等しく非常に小さい値である。たとえばそれぞれが質量 1000 kg の物体が 1 m 離れて引き合う力は約 6.7 &times; 10<sup>&minus;{{e|-5</sup>}} N であり、大体地球上6.8 mg の質量の物体に働く重力に等しい。
accessdate=2011-06-16
 
}}</ref>。
また、万有引力定数を[[プランク定数]]と[[真空]]の[[光速]]で換算した量は
:<math>G = 6.673\;84(80) \times 10^{-11} \; \mbox{m}^3 \; \mbox{s}^{-2} \; \mbox{kg}^{-1}</math>
{{Indent|
カッコ内の数値は表された最後の桁を単位とした数値の[[標準不確かさ]]を表す。 上記の定数は1 kgの質量の2つの物体が1 m離れた時の引力を単位 N ([[ニュートン]]) で表した値と等しく非常に小さい値である。たとえばそれぞれが質量1000 kgの物体が1 m離れて引き合う力は約 6.7 &times; 10<sup>&minus;5</sup> Nであり、大体地球上の6.8 mgの質量の物体に働く重力に等しい。
<math>G/\hbar c =6.708\ 37(80) \times 10^{-39}\ (\text{GeV}/c^2)^{-2}</math>
}}
である<ref>[[#bgspu|CODATA Value]]</ref>。
 
== キャヴェンディッシュによる測定 ==
万有引力定数を定めるには、互いに質量のわかっているものの間に働く万有引力を精密に測定せねばならない。万有引力定数は[[ヘンリー・キャヴェンディッシュ|キャヴェンディッシュ]]による1798年の鉛球実験 ([[キャヴェンディッシュの実験]]) に基づいて初めて計測された。これは針金で吊るした棒の両端に二つの鉛球をつけ、固定した別の鉛球との間に働く力を計測するものであった。キャヴェンディッシュの実験はもともと地球の密度を求めるためのものとして考案されたもので、万有引力定数が求められたことによって、既知の[[重力加速度]]と地球の半径から地球の質量そして密度がはじめて求められた。この実験で求められた万有引力定数は {{nowrap|1=6.74 &times; 10<sup>&minus;{{e|-11</sup>}} m<sup>3</sup>skg<sup>&minus;2-1</sup>kgs<sup>&minus;1-2</sup>}} であり、現在知られている上記の値と比較しても相当に高精度なものであった。
 
== 精度の低さ ==
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* [[キャヴェンディッシュの実験]]
* [[シェハリオンの実験]]
 
== 外部リンク ==
* CODATA Value
** {{Cite web
|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?bg |
|title=Newtonian constant of gravitation |
|accessdate=2011-06-16
|ref=bg
}}
** {{Cite web
|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?bgspu
|title=Newtonian constant of gravitation over h-bar c
|accessdate=2013-12-28
|ref=bgspu
}}
 
{{DEFAULTSORT:はんゆういんりよくていすう}}