卡文迪許扭秤實驗，卡文迪許的扭秤實驗是啥意思具體

來源：整理時間：2023-07-30 10:36:41 編輯：好學(xué)習(xí) 手機版

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1，卡文迪許的扭秤實驗是啥意思具體
2，卡文迪許的扭稱實驗
3，卡文迪許扭秤實驗的全過程

1，卡文迪許的扭秤實驗是啥意思具體

用實驗來測常數(shù)G的值

卡文迪許的扭秤實驗是啥意思具體

2，卡文迪許的扭稱實驗

就是一個扭稱，上面掛倆一樣的小球，扭稱上有一面鏡子，可以反射光線，這是看反射光線射的位置，然后在倆小球旁邊在放兩個小球，測出距離，然后看反射光線移動的角度，這就是扭稱轉(zhuǎn)過的角度的2倍，最后根據(jù)已知數(shù)據(jù)算出萬有引力常數(shù)

卡文迪許的扭稱實驗

3，卡文迪許扭秤實驗的全過程

萬有引力常量約為G=6.67x10－11 N·m2 /kg2 其中m為行星質(zhì)量，R為行星軌道半徑，即太陽與行星的距離。也就是說，太陽對行星的引力正比于行星的質(zhì)量而反比于太陽與行星的距離的平方。而此時牛頓已經(jīng)得到他的第三定律，即作用力等于反作用力，用在這里，就是行星對太陽也有引力。同時，太陽也不是一個特殊物體，它和行星之間的引力也應(yīng)與太陽的質(zhì)量M成正比，即：用語言表述，就是：太陽與行星之間的引力，與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。這就是牛頓的萬有引力定律。如果改其中G為一個常數(shù)，叫做引力常量。應(yīng)該說明的是，牛頓得出這個規(guī)律，是在與胡克等人的探討中得到的。牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，但引力常量G這個數(shù)值是多少，連他本人也不知道。按說只要測出兩個物體的質(zhì)量，測出兩個物體間的距離，再測出物體間的引力，代入萬有引力定律，就可以測出這個常量。但因為一般物體的質(zhì)量太小了，它們間的引力無法測出，而天體的質(zhì)量太大了，又無法測出質(zhì)量。所以，萬有引力定律發(fā)現(xiàn)了100多年，萬有引力常量仍沒有一個準(zhǔn)確的結(jié)果，這個公式就仍然不能是一個完善的等式。直到100多年后，英國人卡文迪許利用扭秤，才巧妙地測出了這個常量。這是一個卡文迪許扭秤的模型扭秤的主要部分是這樣一個T字形輕而結(jié)實的框架，把這個T形架倒掛在一根石英絲下。若在T形架的兩端施加兩個大小相等、方向相反的力，石英絲就會扭轉(zhuǎn)一個角度。力越大，扭轉(zhuǎn)的角度也越大。反過來，如果測出T形架轉(zhuǎn)過的角度，也就可以測出T形架兩端所受力的大小。現(xiàn)在在T形架的兩端各固定一個小球，再在每個小球的附近各放一個大球，大小兩個球間的距離是可以較容易測定的。根據(jù)萬有引力定律，大球會對小球產(chǎn)生引力，T形架會隨之扭轉(zhuǎn)，只要測出其扭轉(zhuǎn)的角度，就可以測出引力的大小。當(dāng)然由于引力很小，這個扭轉(zhuǎn)的角度會很小。怎樣才能把這個角度測出來呢？卡文迪許在T形架上裝了一面小鏡子，用一束光射向鏡子，經(jīng)鏡子反射后的光射向遠(yuǎn)處的刻度尺，當(dāng)鏡子與T形架一起發(fā)生一個很小的轉(zhuǎn)動時，刻度尺上的光斑會發(fā)生較大的移動。這樣，就起到一個化小為大的效果，通過測定光斑的移動，測定了T形架在放置大球前后扭轉(zhuǎn)的角度，從而測定了此時大球?qū)π∏虻囊Α？ㄎ牡显S用此扭秤驗證了牛頓萬有引力定律，并測定出引力常量G的數(shù)值。這個數(shù)值與近代用更加科學(xué)的方法測定的數(shù)值是非常接近的。卡文迪許測定的G值為6.754×10-11，現(xiàn)在公認(rèn)的G值為6.67×10-11。需要注意的是，這個引力常量是有單位的：它的單位應(yīng)該是乘以兩個質(zhì)量的單位千克，再除以距離的單位m的平方后，得到力的單位牛頓，故應(yīng)為N·m2／kg2。G=6.67×10-11N·m2／kg2由于引力常量的數(shù)值非常小，所以一般質(zhì)量的物體之間的萬有引力是很小的，我們可以估算一下，兩個質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0.5m時之間的萬有引力大約6.67×10-7N，這么小的力我們是根本感覺不到的。只有質(zhì)量很大的物體對一般物體的引力我們才能感覺到，如地球?qū)ξ覀兊囊Υ笾戮褪俏覀兊闹亓Γ虑驅(qū)Ｑ蟮囊?dǎo)致了潮汐現(xiàn)象。而天體之間的引力由于星球的質(zhì)量很大，又是非常驚人的：如太陽對地球的引力達3.56×1022N。

卡文迪許用一個質(zhì)量大的鐵球和一個質(zhì)量小的鐵球分別放在扭秤的兩端。扭秤中間用一根韌性很好的鋼絲系在支架上，鋼絲上有個小鏡子。用激光照射鏡子，激光反射到一個很遠(yuǎn)的地方，標(biāo)記下此時激光所在的點。用兩個質(zhì)量一樣的鐵球同時分別吸引扭秤上的兩個鐵球。由于萬有引力作用。扭秤微微偏轉(zhuǎn)。但激光所反射的遠(yuǎn)點卻移動了較大的距離。他用此計算出了萬有引力公式中的常數(shù)g。此實驗的巧妙之處在于將微弱的力的作用進行了放大。尤其是光的反射的利用。

一金屬繩下栓一橫桿桿兩端系兩球，左球前方放一大鐵球，右球后方放一大鐵球，當(dāng)然質(zhì)量距離一定且已知，在金屬繩上綁一小反光鏡，照射激光，激光反射在墻壁上移動刻度可知繩的扭轉(zhuǎn)程度，算至繩間扭力，即兩球萬有引力之和。（真空條件）

卡文迪許扭秤實驗的全過程