Thi nghiem Cavendish

<span class='text_page_counter'>(1)</span>Thí nghiệm Cavendish Bách khoa toàn thư mở Wikipedia. Diagram of torsion balance. Thí nghiệm Cavendish là thí nghiệm đầu tiên đo đạc chính xác hằng số hấp dẫn, dựa trên nguyên lý đo lực hấp dẫn giữa hai vật mang khối lượng.. [sửa]Lịch. sử. Vertical section drawing of Cavendish's torsion balance instrument including the building in which it was housed. The large balls were hung from a frame so they could be rotated into position next to the small balls by a pulley from outside. Figure 1 of Cavendish's paper.. Định luật vạn vật hấp dẫn đã được Isaac Newton tìm ra năm 1687. Vào thời điểm đó, hằng số hấp dẫn trong công thức tính lực hấp dẫn vẫn chưa được đo đạc chính xác. Thí nghiệm xác định hằng số hấp dẫn dựa trên đo lực hấp dẫn giữa các vật thể trong phòng thí nghiệm ban đầu được đề xuất bởiJohn Michell, người đã chế tạo lò xo xoắnđể đo mômen lực nhỏ một cách chính xác nhưng đã mất năm 1793 trước khi kịp thực hiện thí nghiệm của mình. Lò xo xoắn sau đó được chuyển giao cho Francis John Hyde Wollaston, rồi đến tay Henry Cavendish. Khoảng năm 1797 đến 1798, Cavendish thực hiện lại dự định thí nghiệm của Michell, và ghi chép lại kết quả trong quyển Philosophical Transactions năm 1798. Ông xây dựng lại lò xo xoắn, sử dụng thiết bị thuê.

<span class='text_page_counter'>(2)</span> của người dân nông thôn. Ông gắn hai viên bi kim loại vào hai đầu của một thanh gỗ dài 1,8 mét, rồi dùng một sợi dây mảnh treo cả hệ thống lên, giữ cho thanh gỗ nằm ngang. Sau đó, Cavendish đã dùng hai quả cầu bằng chì, mỗi quả nặng 159 kg, tịnh tiến lại gần hai viên bi ở hai đầu thanh gỗ. Để tránh bị gió thổi gây ra rung động, Cavendish đặt hệ thống trong buồng kín gió, và quan sát hệ thống thông qua kính viễn vọng. Lực hấp dẫn do hai quả cầu chì tác dụng vào hai viên bi làm cho cây gậy quay một góc nhỏ. Cavendish đo góc này bằng kính viễn vọng và tính ra được mômen lực tác động lên lò xo xoắn, và suy tiếp ra hằng số hấp dẫn nhờ vào các khối lượng đã biết. Biết được hằng số hấp dẫn và gia tốc trọng trường trên bề mặt Trái Đất, Cavendish đã tính ra được khối lượng của Trái Đất là 6 × 10 24 kg. Kết quả này đã mang lại tên gọi khác cho thí nghiệm là thí nghiệm cân Trái Đất. Việc đo được khối lượng Trái Đất cũng cho phép suy ra khối lượng Mặt Trăng và các thiên thể khác trong Hệ Mặt Trời, thông qua các định luật cơ học và định luật vạn vật hấp dẫn.. Thí nghiệm Cavendisch - Phép cân trái đất Người đăng: Pro_L[j]fe. 26/04/2007 Theo định luật vạn vật hấp dẫn của Newton thì giữa hai vật bất kì luôn tồn tại một lực hút có độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng hai vật và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.(với hai vật có kích thước lớn thì là khoảng cách giữa hai trọng tâm của hai vật ) . Hệ số tỉ lệ gọi là hằng số hấp dẫn vũ trụ kí hiệu là “G,” Ta có thể viết biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn như sau:. Theo định luật vạn vật hấp dẫn của Newton thì giữa hai vật bất kì luôn tồn tại một lực hút có độ lớn tỉ lệ thuận với khối lượng hai vật và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.(với hai vật có kích thước lớn thì là khoảng cách giữa hai trọng tâm của hai vật ) . Hệ số tỉ lệ gọi là hằng số hấp dẫn vũ trụ kí hiệu là “G,” Ta có thể viết biểu thức của định luật vạn vật hấp dẫn như sau:. Hằng số hấp dẫn có phải luôn không đổi với mọi vật trong vũ trụ ? Đây vẫn là vấn đề cho mọi người mặc dù định luật này đã được chấp nhận hơn 500 năm. Để xác định giá trị của G ta cần xác định lực hấp dẫn giữa hai vật đã biết khối lượng. Phép đo thành công đầu tiên được tiến hành bởi Cavendish vào năm 1798. Vào thế kỉ 19 Poynting và Boys đã cải tiến phép đo này để tăng độ chính xác. Giá trị hiện tại của G là 6.6726x10-11 Newton-meter2/kg2, với sai số vào khoảng 0.0005x1011 Newton-meter2/kg2. Theo hệ đơn vị kĩ thuật của anh G = 3.436x10-8 lb-ft2/slug2. Hằng số G được xác định theo sơ đồ thí nghiệm dưới đây ( còn gọi là phương pháp cân xoắn hoặc phương pháp gương quay) .Hai quả cầu nhỏ mỗi quả khối lượng m được gắn vào một thanh nhẹ. Ở trung điểm của thanh có gắn một sợi dây có thể xoắn được . Hai quả cầu lớn mỗi quả khối lượng M được đặt gần hai quả cầu nhỏ ở hai phía đối diện. Khi hai quả cầu lớn ở vị trí A và B thì quả cầu nhỏ sẽ bị hút làm cho dây treo bị xoắn lại theo chiều ngược chiếu kim đồng hồ. Khi các quả cầu lớn ở vị trí A' và B', dây treo sẽ bị xoắn theo chiều quay kim đồng hồ. Góc xoắn của dây được quan sát nhờ việc quan sat sự dịch chuyển của tia sáng chiếu vào một gương nhỏ gắn với dây treo. Việc này tăng độ chính xác của phép đo vì góc xoắn khá nhỏ . nếu biết các giá trị khối lượng vật, khoảng cách vật và hằng số xoắn của dây ta có thể đo được G thông qua việc đo góc xoắn. Vì lực hút này rất nhỏ nên các quả cầu phải làm bằng chì và dây xoắn phải có hệ số xoắn đủ nhỏ..

<span class='text_page_counter'>(3)</span> Cavedisch chấp nhận định luật vạn vật hấp dẫn của Newton và thí nghiệm của ông chỉ là thí nghiệm để xác định hằng số G.Dễ dàng tính được hằng số G theo công thức của Newton . ở đây F = k. ß với k là hằng số xoắn và ß là góc xoắn . Việc xác định hằng số xoắn của dây treo lại là một vấn đề vật lý khác. Sau khi đo được G , Cavendisch dùng kết quả này để xác định giá trị trung bình của khối lượng riêng của trái đất. Một lần nữa ông lại thừa nhận rằng G là hằng số chung của mọi vật . Ở đây khối lượng trái đất được tính dễ dàng theo công thức M = F R^2 / Gm . Do đó người ta nói thí nghiệm xác định hằng số hấp dẫn G chính là phép cân trái đất..

<span class='text_page_counter'>(4)</span>