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万有引力常量G的单位是什么?

2025-05-27 15:44:11

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2025-05-27 15:44:11

在物理学中,万有引力常量(通常记作G)是一个非常重要的物理常数,它出现在牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论中。这个常量描述了两个具有质量的物体之间相互吸引的力量强度。为了更好地理解它的意义,我们需要了解它的单位。

根据牛顿的万有引力公式:

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

其中:

- \(F\) 是两物体之间的引力大小;

- \(m_1\) 和 \(m_2\) 分别是两个物体的质量;

- \(r\) 是两物体质心之间的距离;

- \(G\) 是万有引力常量。

从这个公式可以看出,\(G\) 的单位是由力、质量和长度的单位决定的。国际单位制(SI)中,力的单位是牛顿(N),质量的单位是千克(kg),长度的单位是米(m)。因此,我们可以推导出 \(G\) 的单位为:

\[ [G] = \frac{\text{N} \cdot \text{m}^2}{\text{kg}^2} \]

进一步换算成基本单位,即:

\[ [G] = \frac{\text{kg} \cdot \text{m}/\text{s}^2 \cdot \text{m}^2}{\text{kg}^2} = \frac{\text{m}^3}{\text{kg} \cdot \text{s}^2} \]

所以,万有引力常量 \(G\) 的单位是 立方米每千克秒平方(m³/(kg·s²))。

尽管 \(G\) 的数值很小,但它对于宇宙中的天体运动至关重要。例如,通过测量 \(G\) 的值,科学家能够计算行星轨道、恒星质量以及黑洞等极端天体的特性。

总结来说,万有引力常量 \(G\) 的单位是 m³/(kg·s²),这是由其定义公式及国际单位制推导得出的。这一常量不仅连接了宏观世界与微观世界的物理规律,还帮助我们揭示了宇宙运行的基本法则。

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