Przyspieszenie grawitacji: odkrycie, przyczyny, wzór
Przyspieszenie swobodnego upadku jest jednym z wielu odkryć wielkiego Newtona, który nie tylko podsumował doświadczenie swoich poprzedników, ale także dał rygorystyczne matematyczne wyjaśnienie ogromnej ilości faktów i danych eksperymentalnych.
Wymagania wstępne dotyczące wykrywania. Eksperymenty z Galileuszem
Jeden z wielu eksperymentów Galileo Galilei poświęcony był badaniu ruchu ciał w locie. Wcześniej w systemie światopoglądowym panowało przekonanie, że lżejsze ciała spadają wolniej niż ciężkie. Rzucanie różnymi przedmiotami z wysokości Krzywa Wieża, Galileusz stwierdził, że przyspieszenie swobodnego spadania dla ciał o różnej masie jest dokładnie takie samo. 
Galileo słusznie przypisywał niewielkie rozbieżności między teorią a danymi eksperymentalnymi pod wpływem oporu powietrza. Aby udowodnić swoje rozumowanie, zaproponował powtórzenie eksperymentu w próżni, ale w tym czasie nie było na to żadnej technicznej możliwości. Dopiero wiele lat później eksperyment myślowy Galileusza Isaac Newton.
Teoria Newtona
Cześć odkrycia prawo świata należy do Newtona, ale sam pomysł pojawił się w powietrzu przez około 200 lat. Głównym warunkiem powstania nowych zasad mechaniki niebieskiej stały się prawa Keplera sformułowane przez niego na podstawie wieloletnich obserwacji. Z oceanu przypuszczeń i przypuszczeń Newton wyjął założenie o sile grawitacji Słońca i rozszerzył swoją teorię na pojęcie światowej szerokości. Testował swoją hipotezę na temat odwrotnej proporcjonalności siły na kwadrat odległości, biorąc pod uwagę orbitę Księżyca. Późniejsze testy tego pomysłu przeprowadzono za pomocą badania ruchu satelitów Jowisza. Wyniki obserwacji wykazały, że te same siły działają między satelitami planet i samych planet, tak jak w interakcji Słońca i planet. 
Odkrycie składnika grawitacyjnego
Siła grawitacji Ziemi względem Słońca była zgodna z formułą:
Eksperymenty wykazały, że czynnik 1 / d 2 w tym związku było całkiem możliwe do zastosowania w przypadku rozważania innych planet w Układzie Słonecznym. Stała G była współczynnikiem, który doprowadził wartość proporcji do wartości liczbowej.
Kierując się własną teorią, Newton zmierzył stosunek masy różnych ciał niebieskich, takich jak masa Jowisza / masa Słońca, masa Księżyca / masa Ziemi, ale Newton nie mógł dać liczbowej odpowiedzi na pytanie, ile Ziemia waży, ponieważ stała G pozostała nieznany.
Wielkość stała grawitacyjna został odkryty dopiero pół wieku po śmierci Newtona. Szacunki tej wartości oparte na hipotezach, podobnych do założeń Newtona, wykazały, że wartość ta jest znikoma i prawie niemożliwe jest obliczenie jej wartości w warunkach ziemskich. Zwykły grawitacja Wydaje się ogromny, ponieważ wszystkie znane nam przedmioty są niezwykle małe w porównaniu do masy globu.
Koniec XVIII wieku. Pomiar G
Pierwsze próby pomiaru G miały miejsce pod koniec XVIII wieku. Jako siłę ciągnącą używali ogromnej góry. Oszacowanie przyspieszenia swobodnego spadania dokonano na podstawie odchylenia od pionu ciężaru wahadła, zlokalizowanego w bezpośrednim sąsiedztwie góry. Na podstawie danych geologicznych oszacowano masę góry i średnią odległość wahadła od wahadła. Tak więc otrzymaliśmy pierwszy, raczej szorstki wymiar tajemniczej stałej.
Lord Cavendish Dimensions
Lord Cavendish w swoim laboratorium przeprowadził pomiary przyciągania grawitacyjnego metodą swobodnego ważenia. 
Do eksperymentów użyto metalowej kulki i masywnego kawałka metalu. Cavendish przymocował małe metalowe kule do cienkiej deski i przyniósł im duże ołowiane kulki. W wyniku uderzenia deska skręciła się, aż efekt przyciągania zrekompensował siły Hooke'a. Eksperyment był tak subtelny, że nawet najmniejszy oddech mógł zniweczyć wyniki badań. Aby uniknąć konwekcji, Cavendish umieścił cały sprzęt pomiarowy w dużym pudełku, następnie umieścił w zamkniętym pomieszczeniu i obserwował eksperyment za pomocą teleskopu. 
Obliczając siłę skręcenia nici, Cavendish oszacował wartość G, która następnie została jedynie nieznacznie skorygowana z powodu innych, dokładniejszych eksperymentów. W nowoczesnym systemie jednostek:
G = 6,67384 x 10 -11 m 3 kg -1 s -2 .
Ta wartość jest jedną z niewielu stałych fizycznych. Jego wartość jest niezmienna w dowolnym punkcie Wszechświata.
Pomiar przyspieszenia ziemi
Zgodnie z trzecim prawem Newtona siła przyciągania dwóch ciał zależy tylko od ich masy i odległości między nimi. Tak więc, zastępując w prawej części równania mnożnik znany z drugiego prawa Newtona, otrzymujemy:
ma = G (mM) / d 2 .
W naszym przypadku masa m może zostać zmniejszona, a ilość a jest przyspieszeniem, z którym ciało m jest przyciągane do Ziemi. Obecnie przyspieszenie grawitacji jest zwykle oznaczone literą g. Otrzymujemy:
g = GM / d 2 .
W naszym przypadku d jest promieniem Ziemi, M jest jego masą, a G jest najbardziej nieuchwytną stałą, której fizycy szukali od wielu lat. Po wprowadzeniu znanych danych do równania uzyskujemy: g = 9,8 m / s 2 . Ta wartość jest przyspieszeniem swobodnego spadania na Ziemi. 
Wartości G dla różnych szerokości geograficznych
Ponieważ nasza planeta nie ma kształtu kuli, ale jest geoidą, jej promień nie zawsze jest taki sam. Ziemia jest spłaszczona, więc przyspieszenie swobodnego spadku przybierze różne wartości na równiku i na obu biegunach. Zasadniczo różnica w odczytach długości promienia wynosi około 43 km. Dlatego w fizyce, aby rozwiązać problemy, przyjmuje się przyspieszenie grawitacyjne, które mierzy się na szerokości około 45 0 . Dość często, aby ułatwić obliczenia, przyjmuje się, że wynosi ono 10 m / s 2 .
Wartość G dla Księżyca
Nasz satelita wypełnia te same prawa, co pozostałe planety w Układzie Słonecznym. Ściśle mówiąc, przy obliczaniu przyspieszenia na powierzchni Księżyca należy również wziąć pod uwagę atrakcyjność od strony Słońca. 
Ale, jak widać z formuły, przy coraz większej odległości siła przyciągania gwałtownie maleje. Dlatego też, odrzucając wszystkie siły wtórne, użyj tej samej formuły:
G L = GM / d 2 .
Tutaj M jest masą księżyca, a d jest jej średnicą. Zastępując znane wartości, otrzymujemy wartość G L = 1,622 m / s 2 . Ta wartość jest przyspieszeniem swobodnego spadku na Księżycu.
Jest to tak mała wartość G L, która jest główną przyczyną braku atmosfery na Księżycu. Według niektórych informacji, na początku czasu nasz satelita miał atmosferę, ale ze względu na słabe przyciąganie księżyc szybko go stracił. Wszystkie planety o dużej masie zwykle mają własną atmosferę. Przyspieszenie swobodnego spadania jest na tyle duże, że nie tylko nie tracą one własnej atmosfery, ale także pobierają molekularny gaz z kosmosu.
Podsumujmy niektóre wyniki. Przyspieszenie spowodowane grawitacją jest ilością, jaką posiada każde materialne ciało. Nieważne, jak to zaskakuje, ale wszystko, co ma masę, przyciąga do siebie otaczające przedmioty. Po prostu ta atrakcja jest tak mała, że nie ma to znaczenia w codziennym życiu. Niemniej naukowcy poważnie traktują nawet najmniejsze fizyczne stałe, ponieważ wpływ, jaki mają na otaczający nas świat, nie jest w pełni zrozumiały.