引力常数单位“立方米每公斤平方秒”的物理意义是什么
引力常数单位“立方米每公斤平方秒”的物理意义是什么
万有引力常数    万有引力常数G的单位“立方米每公斤平方秒”的物理学意思是什么？
马海飞
(blog.sina/gfis
2010年9月9日)
万有引力常数G不是一个没有单位的单纯系数，而是一个有物理单位的常数。这个常数的单位是：m3/kg?s2(立方米每公斤平方秒)。这个单位反映的是物理世界中的什么意思？这正是本文要探讨的问题。
我们知道，任何物理学单位一定都是物理世界中相应现象和状态的反映。例如，距离单位“米”，是两个点之间的距离。速度单位m/s（米每秒）是单位时间内的距离变化。力的单位是牛顿，1牛顿等于1kg?m/s2（=1kg?a)，意思是：让一公斤质量的物体产生一个加速度单位。加速度单位m/s2(米每平方秒)实际上来自速度单位m/s与时间单位s之间的比值：(m/s)/s
=m/s2，物理学的意思是：单位时间内的速度变化。总之，任何物理单位都有它的物理意思。
既然如此，万有引力常数的单位也不应该例外，也应该有它的物理学意思。那么，这个引力常数的单位
m3/kg?s2说明的是什么物理现象和意思呢？我想在此先把结论说出来，然后再做说明。结论就是：引力常数单位m3/kg?s2
(立方米每公斤平方秒)是加速度g的单位m/s2(米每平方秒)与质量场密度D的单位kg/m2(公斤每平方米)之间的比值单位。即g/D =(m/s2)/(kg/m2)
=m3/kg?s2。
为什么会出现这样的比值呢？这是因为在自然界有这样一个现象：任何物体的周围都有一个球形质量场。在质量场中的任一位置上的质量场密度就是物体的质量M与这个位置上的质量场球形面积之间的比值，D=M/A。其中D是质量场密度，M是物体的质量，A是决定质量场密度的那个位置上的质量场球形面积。因为质量的单位是“公斤”（kg)，面积单位是“平
方米”(m2)。因此，质量场密度单位就是“公斤每平方米”
(kg/m2)。更有趣的一个自然现象是：在质量场的同一位置上，引力加速度g与质量场密度D之间的比值永远不变，是一个常数，用“Gm”来表示。这个常数的单位正好与引力常数的单位相同，也是“m3/kg?s2(立方米每公斤平方秒)”。
那么引力常数G与这个常数Gm之间有什么关系呢？现在已经知道，常数Gm =g/D
=8.38x10-10m3/kg?s2。牛顿引力常数G=6.67x10－11m3/kg?s2。再看一下常数Gm与引力常数G之间的比值，它等于Gm/G
=8.38x10-10/6.67x10-11= 83.8/6.67=
12.56。这个数值结果正好等于4个圆周率π，即：4π=4x3.14=12.56。这样，我们就可以得出这样的结果：Gm/G=4π。或者写成：G=Gm/4π。因为Gm是引力加速度与质量场密度的比值(Gm=g/D)，单位是“m3/kg?s2(立方米每公斤平方秒)”，而4π本身没有单位，因此得到的结论就是：万有引力常数G的单位也只能是“m3/kg?s2(立方米每公斤平方秒)”。这就证明了：“引力常数单位m3/kg?s2
(立方米每公斤平方秒)来自加速度g的单位m/s2(米每平方秒)与质量场密度D的单位kg/m2(公斤每平方米)之间的比值”的结论。这样就明确了万有引力常数的物理学意义。虽然我们也可以把m3/kg?s2写成N?m2/kg2，但是，一旦写成这个单位，它就很难反映出现实世界中的任何物理意义了。因此说，牛顿引力常数的单位实际上反映的是质量场密度与重力加速度之间的相互关系。
本文引用地址：blog.sina/s/blog_63a266370100lase.html

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。