Utama sains

Fizik eksperimen Cavendish

Fizik eksperimen Cavendish
Fizik eksperimen Cavendish

Video: Cavendish Gravity Experiment Time Lapse Version 1 2024, Julai

Video: Cavendish Gravity Experiment Time Lapse Version 1 2024, Julai
Anonim

Eksperimen Cavendish, pengukuran daya tarikan graviti antara pasang sfera plumbum, yang memungkinkan pengiraan nilai pemalar graviti, G. Dalam undang-undang gravitasi universal Newton, daya tarikan antara dua objek (F) sama dengan G kali hasil jisimnya (m 1 m 2) dibahagi dengan kuadrat jarak di antara mereka (r 2); iaitu, F = Gm 1 m 2 / r 2. Eksperimen ini dilakukan pada tahun 1797–98 oleh saintis Inggeris Henry Cavendish. Dia mengikuti metode yang ditentukan, dan menggunakan alat yang dibina, oleh negaranya ahli geologi dan ahli astronomi John Michell, yang telah meninggal pada tahun 1793.

Alat ini mempunyai keseimbangan kilasan: batang kayu digantung bebas dari dawai nipis, dan bola timah seberat 0.73 kg (1.6 paun) digantung dari setiap hujung batang. Bola yang jauh lebih besar, seberat 158 ​​kg (348 paun), diletakkan di setiap hujung keseimbangan kilasan. Daya tarikan graviti antara masing-masing berat yang lebih besar dan masing-masing yang lebih kecil menarik hujung batang ke samping sepanjang skala bertahap. Daya tarikan antara pasangan berat ini dilawan oleh daya pemulihan dari sentuhan wayar, yang menyebabkan batang bergerak dari sisi ke sisi seperti pendulum mendatar.

Cavendish dan Michell tidak menganggap eksperimen mereka sebagai usaha untuk mengukur G. Rumusan hukum gravitasi Newton yang melibatkan pemalar graviti tidak berlaku sehingga akhir abad ke-19. Eksperimen ini pada awalnya dirancang untuk menentukan ketumpatan Bumi.

Michell mungkin bermaksud untuk memindahkan berat badan dengan tangan, tetapi Cavendish menyedari bahawa walaupun gangguan terkecil, seperti dari perbezaan suhu udara antara kedua sisi keseimbangan, akan membendung kekuatan kecil yang ingin diukurnya. Cavendish meletakkan alat itu di ruang tertutup yang dirancang supaya dia dapat memindahkan berat dari luar. Dia memerhatikan keseimbangan dengan teleskop. Dengan mengukur sejauh mana batang bergerak dari sisi ke sisi dan berapa lama gerakan itu berlangsung, Cavendish dapat menentukan daya graviti antara berat yang lebih besar dan lebih kecil. Dia kemudian mengaitkan kekuatan itu dengan berat sfera yang lebih besar untuk menentukan kepadatan rata-rata Bumi sebanyak 5,48 kali ganda dari air, atau, dalam unit moden, 5,48 gram per sentimeter padu - hampir dengan nilai moden 5,51 gram per sentimeter padu.

Eksperimen Cavendish penting bukan sahaja untuk mengukur ketumpatan Bumi (dan jisimnya) tetapi juga untuk membuktikan bahawa undang-undang gravitasi Newton bekerja pada skala yang jauh lebih kecil daripada sistem suria. Sejak akhir abad ke-19, penyempurnaan percubaan Cavendish telah telah digunakan untuk menentukan G.