Pisika ng eksperimento sa cavendish

Ang eksperimento sa cavendish, pagsukat ng puwersa ng gravitational na pang-akit sa pagitan ng mga pares ng mga lead spheres, na pinapayagan ang pagkalkula ng halaga ng gravitational constant, G. Sa Newton's law of universal gravitation, ang kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng dalawang bagay (F) ay katumbas ng G beses ang produkto ng kanilang masa (m ₁ m ₂) na hinati sa parisukat ng distansya sa pagitan nila (r ²); iyon ay, F = Gm ₁ m ₂ / r ². Ang eksperimento ay isinagawa noong 1797–98 ng siyentipiko ng Ingles na si Henry Cavendish. Sinundan niya ang isang pamamaraan na inireseta, at ginamit ang isang patakaran ng pamahalaan na binuo, ng kanyang kababayan ang geologist at astronomo na si John Michell, na namatay noong 1793.

Itinampok ng patakaran ng pamahalaan ang isang balanse ng pamamaluktot: ang isang kahoy na baras ay malaya na sinuspinde mula sa isang manipis na kawad, at ang isang lead sphere na may timbang na 0.73 kg (1.6 pounds) na naka-hang mula sa bawat dulo ng baras. Ang isang mas malaking globo, na may timbang na 158 kg (348 pounds), ay inilagay sa bawat dulo ng balanse ng pag-iwas. Ang pag-akit ng gravitational sa pagitan ng bawat mas malaking timbang at bawat bawat mas maliit ay iginuhit ang mga dulo ng baras sa tabi ng isang nagtapos na sukat. Ang pang-akit sa pagitan ng mga pares ng timbang na ito ay kinontra ng pagpapanumbalik na puwersa mula sa isang twist sa kawad, na naging dahilan upang lumipat ang baras mula sa gilid papunta sa gilid tulad ng isang pahalang na palawit.

Hindi naiisip ni Cavendish at Michell ang kanilang eksperimento bilang isang pagtatangka upang masukat ang G. Ang pagbabalangkas ng batas ng gravity ng Newton ay hindi naganap hanggang sa huling bahagi ng ika-19 na siglo.Ang eksperimento ay orihinal na nilikha upang matukoy ang kapal ng Daigdig.

Malamang na inilaan ni Michell na ilipat ang mga timbang sa kamay, ngunit napagtanto ni Cavendish na kahit na ang pinakamaliit na kaguluhan, tulad ng mula sa pagkakaiba-iba ng temperatura ng hangin sa pagitan ng dalawang panig ng balanse, ay pupunan ang maliit na puwersang nais niyang sukatin. Inilagay ni Cavendish ang apparatus sa isang selyadong silid na idinisenyo upang mailipat niya ang mga timbang mula sa labas. Nakita niya ang balanse sa isang teleskopyo. Sa pamamagitan ng pagsukat kung gaano kalayo ang pamalo na lumipat mula sa magkatabi at kung gaano katagal ang paggalaw na iyon, matutukoy ni Cavendish ang puwersa ng gravitational sa pagitan ng mas malaki at mas maliit na timbang. Pagkatapos ay iniugnay niya ang lakas na iyon sa mas malaking bigat ng spheres upang matukoy ang kahulugan ng Earth bilang 5.48 beses na tubig, o, sa mga modernong yunit, 5.48 gramo bawat kubiko sentimetro — malapit sa modernong halaga ng 5.51 gramo bawat cubic sentimetro.

Ang eksperimento ng Cavendish ay makabuluhan hindi lamang para sa pagsukat ng density ng Earth (at sa gayon ang masa nito) kundi pati na rin para sa pagpapatunay na ang batas ng grabidad ng Newton ay nagtrabaho sa mga kaliskis na mas maliit kaysa sa mga sistema ng solar.Sa huling bahagi ng ika-19 na siglo, ang mga pagpipino ng Cavendish na eksperimento ay ginamit para matukoy ang G.