동굴 탐험 물리학

Cavendish 실험, 중력 상수의 값을 계산할 수있는 리드 구 쌍 사이의 중력 인력의 힘 측정 G. 뉴턴의 보편적 중력 법칙에서 두 물체 (F) 사이의 인력은 G와 같습니다. 질량의 곱 (m ₁ m ₂)을 그들 사이의 거리의 제곱으로 나눈 값 (r ²); 즉, F = Gm ₁ m ₂ / r ² 입니다. 실험은 영국 과학자 Henry Cavendish가 1797-98 년에 수행했습니다. 그는 1793 년에 사망 한 지질 학자이자 천문학자인 존 미셸 (John Michell)이 처방 한 방법을 따르고 그의기구에 의해 만들어진기구를 사용했다.

이 장치는 비틀림 밸런스를 특징으로합니다. 나무 막대는가는 와이어에 자유롭게 매달리고 무게는 0.73kg (1.6 파운드)입니다. 무게가 158kg (348 파운드) 인 훨씬 더 큰 구가 비틀림 저울의 각 끝에 배치되었습니다. 각각의 더 큰 중량과 각각의 더 작은 중량 사이의 중력 인력은 눈금의 눈금을 따라 막대의 끝을 옆으로 끌어 당겼다. 이러한 무게 쌍 사이의 인력은 와이어의 꼬임으로부터의 복원력에 의해 대응되어, 막대가 수평 진자처럼 좌우로 움직였다.

Cavendish와 Michell은 G를 측정하려는 시도로 실험을 생각하지 않았다. 중력 상수를 포함하는 뉴턴의 중력 법칙의 공식화는 19 세기 후반까지 발생하지 않았으며, 원래 실험은 지구의 밀도를 결정하기 위해 고안되었다.

Michell은 손으로 무게를 옮기려고했을 수도 있지만 Cavendish는 저울의 양면 사이의 기온차와 같은 가장 작은 방해조차도 그가 측정하고자하는 작은 힘을 뛰어 넘을 수 있다는 것을 깨달았습니다. Cavendish는 장비를 밀폐 된 공간에 배치하여 외부에서 무게를 옮길 수있었습니다. 그는 망원경으로 균형을 관찰했다. Cavendish는로드가 좌우로 얼마나 멀리 이동했는지, 그리고 얼마나 오래 걸리는지를 측정함으로써 더 큰 무게와 더 작은 무게 사이의 중력을 결정할 수있었습니다. 그런 다음 지구의 평균 밀도를 물의 5.48 배, 또는 현대 단위로 입방 센티미터 당 5.48 그램으로 결정하기 위해 더 큰 구체의 무게와 그 힘을 연관 시켰습니다. 현대적인 입방 센티미터 당 5.51 그램에 가깝습니다.

Cavendish 실험은 지구의 밀도 (및 질량)를 측정 할뿐만 아니라 뉴턴의 중력 법칙이 태양계보다 훨씬 작은 규모로 작동한다는 것을 증명하는 데에도 중요했습니다.19 세기 후반, Cavendish 실험의 개선은 G를 결정하는 데 사용되었습니다.