Pêndulo de torção

Configuração da experiência Cavendish

O experimento Cavendish utiliza uma balança de torção para medir a força gravitacional fraca entre bolas de chumbo. Uma balança de torção consiste de uma barra suspensa a partir do seu centro por um fio fino ou de fibra. A torção da fibra exige um binário que é uma função da largura da fibra e do material.

Quando a força gravitacional puxa as esferas na barra para as bolas estacionárias, a barra fica até que a torção da fibra equilibra a força gravitacional. A magnitude da força pode, então, ser calculada a partir do ângulo através do qual a barra virada. Este ângulo é determinado com precisão por um espelho colocado sobre a fibra.

No entanto, a inércia das bolas faz com que eles vão um pouco além do ponto de equilíbrio e, assim, criar uma oscilação harmônica em torno desse ponto. Isto também pode ser medida pela luz reflectida a partir do espelho. A taxa de oscilação é utilizado para determinar a constante do fio, que é necessária para o cálculo final da mola L .

É verdadeiramente uma experiência inteligente.

Experimento Cavendish utiliza torque para medir a gravidade

Experimento Cavendish utiliza torque para medir a gravidade

A medida mais recente utilizado um dispositivo chamado interferômetro atômica para medir G .

Derivação de G

A derivação da equação para G a partir do experimento é bastante complexa. Variáveis medidas no experimento são:

M é a massa da bola maior em kg m é a massa da bola menor em kg
R é a separação inicial entre as bolas em metros
L é o comprimento da barra de equilíbrio em metros θ (pequena letra grega ômega) é o ângulo da posição de repouso para o ponto de equilíbrio medido em radianos
T é o período de oscilação em segundos
A Gravitação Universal Equação para as bolas é:

F = GMm / R 2

onde

F é a força de atração entre as bolas em newtons (N)
G é a constante gravitacional universal em em Nm 2 / kg 2 ou m 3 / kg-s 2
Resolvendo para G :

G = FR 2 / Mm