Hlavná veda

Cavendish experimentálna fyzika

Cavendish experimentálna fyzika
Cavendish experimentálna fyzika

Video: FIZIKA 8 - Veštačka radioaktivnost, Nuklearna fisija, Nuklearna fuzija 2024, Júl

Video: FIZIKA 8 - Veštačka radioaktivnost, Nuklearna fisija, Nuklearna fuzija 2024, Júl
Anonim

Cavendishov experiment, meranie sily gravitačnej príťažlivosti medzi pármi olovených guľôčok, ktorá umožňuje výpočet hodnoty gravitačnej konštanty, G. Podľa Newtonovho zákona univerzálnej gravitácie sa atraktívna sila medzi dvoma objektmi (F) rovná G krát súčin ich hmotností (m 1 m 2) vydelený druhou mocninou vzdialenosti medzi nimi (r 2); to znamená, že F = Gm 1 m 2 / r 2. Experiment vykonal v rokoch 1797–98 anglický vedec Henry Cavendish. Nasledoval predpísanú metódu a použil prístroj, ktorý postavil jeho krajan geológ a astronóm John Michell, ktorý zomrel v roku 1793.

Prístroj mal torznú rovnováhu: drevená tyč bola voľne zavesená na tenkom drôte a z každého konca tyče bola zavesená olovená guľa s hmotnosťou 0,73 kg (1,6 libry). Na každý koniec torznej rovnováhy sa umiestnila oveľa väčšia guľa s hmotnosťou 158 kg (348 libier). Gravitačné príťažlivosť medzi každou väčšou hmotnosťou a každou menšou zatiahla konce tyče pozdĺž delenej stupnice. Príťažlivosť medzi týmito pármi závaží bola vyvážená vratnou silou z krútenia drôtu, ktorá spôsobila, že sa tyč pohybovala zo strany na stranu ako horizontálne kyvadlo.

Cavendish a Michell nepokladali svoj experiment za pokus zmerať G. K formulácii Newtonovho gravitačného zákona o gravitačnej konštante nedošlo až koncom 19. storočia. Experiment bol pôvodne navrhnutý na určenie hustoty Zeme.

Michell pravdepodobne zamýšľal pohybovať váhami ručne, ale Cavendish si uvedomil, že aj najmenšie rušenie, ako napríklad rušenie spôsobené rozdielom teploty vzduchu medzi dvoma stranami váhy, zaplaví malú silu, ktorú chcel zmerať. Cavendish umiestnil prístroj do uzavretej miestnosti navrhnutej tak, aby mohol pohybovať závažiami zvonka. Pozoroval rovnováhu ďalekohľadom. Meraním toho, ako ďaleko sa tyč posunula zo strany na stranu a ako dlho tento pohyb trval, mohla Cavendish určiť gravitačnú silu medzi väčšou a menšou hmotnosťou. Potom túto silu spojil s hmotnosťou väčších guľôčok, aby určil priemernú hustotu Zeme ako 5,48-násobok hustoty vody alebo, v moderných jednotkách, 5,48 gramov na kubický centimeter - blízko k modernej hodnote 5,51 gramov na kubický centimeter.

Cavendishov experiment bol významný nielen pre meranie hustoty Zeme (a teda aj jej hmotnosti), ale tiež pre preukázanie toho, že Newtonov zákon gravitácie pracoval na mierkach oveľa menších ako sú slnečné sústavy. Od konca 19. storočia vylepšenia Cavendishovho experimentu majú boli použité na určenie G.