Galvenais zinātne

Kavendiša eksperimenta fizika

Kavendiša eksperimenta fizika
Kavendiša eksperimenta fizika

Video: Kvantna fizika Eksperiment dvostrukog proreza YouTube 2024, Jūlijs

Video: Kvantna fizika Eksperiment dvostrukog proreza YouTube 2024, Jūlijs
Anonim

Kavendiša eksperiments, gravitācijas pievilcības spēka mērīšana starp svina sfēru pāriem, kas ļauj aprēķināt gravitācijas konstantes vērtību, G. Ņūtona universālās gravitācijas likumā pievilcīgais spēks starp diviem objektiem (F) ir vienāds ar G to masas reizinājums (m 1 m 2), dalīts ar attāluma starp tām kvadrātu (r 2); tas ir, F = Gm 1 m 2 / r 2. Eksperimentu 1797. – 98. Gadā veica angļu zinātnieks Henrijs Kavendišs. Viņš ievēroja noteikto metodi un izmantoja aparātu, ko uzcēla viņa tautietis ģeologs un astronoms Džons Mičels, kurš bija miris 1793. gadā.

Aparātam bija vērpes bilance: koka stienis tika brīvi piekārts no plānas stieples, un svina lode, kas sver 0,73 kg (1,6 mārciņas), karājās no katra stieņa gala. Katrā griezes svara galā tika novietota daudz lielāka lode, kas svēra 158 kg (348 mārciņas). Gravitācijas pievilcība starp katru lielāku un mazāku svaru stieņa galus nolika malā pa graduētu skalu. Pievilkšanos starp šiem svara pāriem neitralizēja atjaunojošais spēks, kas rodas no stieples pagrieziena, kā rezultātā stienis pārvietojās no vienas puses uz otru kā horizontāla svārsts.

Kavendišs un Mičels savu eksperimentu nedomāja kā mēģinājumu izmērīt G. Ņūtona gravitācijas likuma formulējums, iesaistot gravitācijas konstantu, notika tikai līdz 19. gadsimta beigām. Eksperiments sākotnēji tika izveidots, lai noteiktu Zemes blīvumu.

Mičels, iespējams, bija domājis pārvietot svarus ar rokām, bet Kavendišs saprata, ka pat vismazākie traucējumi, piemēram, no gaisa temperatūras atšķirības starp abām līdzsvara pusēm, pārpludinās niecīgo spēku, kuru viņš vēlējās izmērīt. Kavendišs novietoja aparātu noslēgtā telpā, kas projektēta tā, lai viņš varētu pārvietot svarus no ārpuses. Viņš novēroja līdzsvaru ar teleskopu. Izmērot, cik tālu stienis pārvietojās no vienas puses uz otru un cik ilgi šī kustība notika, Kavendišs varēja noteikt gravitācijas spēku starp lielāku un mazāku svaru. Tad viņš saistīja šo spēku ar lielāku sfēru svaru, lai noteiktu Zemes vidējo blīvumu kā 5,48 reizes lielāku par ūdens blīvumu vai, mūsdienu mērvienībās - 5,48 gramus uz kubikcentimetru - tuvu mūsdienu vērtībai - 5,51 grami uz kubikcentimetru.

Kavendišas eksperiments bija nozīmīgs ne tikai Zemes blīvuma (un tādējādi arī tā masas) mērīšanai, bet arī pierādīšanai, ka Ņūtona gravitācijas likums darbojas uz skalām, kas ir daudz mazākas nekā Saules sistēmas skalas. Kopš 19. gadsimta beigām Kavendišas eksperimenta uzlabojumi ir tika izmantots, lai noteiktu G