Jak zmierzono gęstość Ziemi?

Study Notes

Eksperyment Cavendisha - pierwszy pomiar siły grawitacji w laboratorium

Eksperyment Cavendisha był pierwszym pomiarowym w laboratorium siły grawitacji między masami.
Eksperyment był przeprowadzony przez brytyjskiego naukowca Henry'ego Cavendisha w latach 1797-1798.
W wyniku eksperymentu uzyskano dokładną wartość stałej grawitacji.
W ówcześnie stosowanym systemie miar, stała grawitacji nie była wyrażana jawnie.
Zamiast stałej grawitacji, wyznaczono średnią gęstość Ziemi lub masę Ziemi.
Eksperyment Cavendisha był oparty na wcześniejszych pracach geologa Johna Michella z 1783 roku.
Cavendish skonstruował urządzenie zwanym wagą skręceń.
Waga skręceń składała się z drewnianego pręta o długości 1,8 m i ołowianych kul o masie 0,78 kg.
Siła przyciągania między kulami powodowała obrót ramienia wagi.
Cavendish zmierzył naturalny okres drgań ramienia wychylonego z układu równowagi w celu wyznaczenia momentu kierującego.
Siła odpowiedzialna za skrętne wychylenie ramienia była bardzo mała, około dużego ziarnka piasku.
Eksperyment Cavendisha był powtarzany przez wielu naukowców, a jego dokładność została ulepszona po 97 latach przez C.V. Boysa.Eksperyment Cavendisha - jak zmierzono stałą grawitacji
Eksperyment Cavendisha był pierwszym pomysłem na zmierzenie stałej grawitacji.
Badania Cavendisha przyczyniły się do wyznaczenia wartości G - stałej grawitacji.
Eksperyment polegał na pomiarze sił przyciągania między dwoma metalowymi kulkami.
Kule były zawieszone na długich drutach, aby uniknąć zakłóceń zewnętrznych.
Pomiar sił przyciągania wymagał pomiaru wychylenia drutu, co było bardzo trudne.
Cavendish wykorzystał moment siły, który był proporcjonalny do kąta wychylenia drutu.
Moment siły można było też opisać jako iloczyn siły przyciągania kul i odległości między nimi.
Cavendish wyznaczył moment kierujący drutu, mierząc naturalny okres rezonansowy układu.
Dzięki temu udało mu się wyznaczyć wartość stałej grawitacji na poziomie 6,67 * 10^-11 N m^2/kg^2.
Wartość ta jest używana do obliczania sił grawitacyjnych między ciałami w całym wszechświecie.
Eksperyment Cavendisha przyczynił się także do wyznaczenia masy Ziemi i innych ciał niebieskich.
Współcześni fizycy wciąż wykorzystują metody Cavendisha do pomiarów sił grawitacyjnych.