卡文迪许是如何测出万有引力常量的?

2025-10-11 19:05:1488 次浏览

最佳答案

1. 卡文迪许通过增加T型架连接两球的长度,从而增大两球间万有引力产生的力矩,使得杆发生偏转。

2. 他尽量增大弧度尺与系统的距离,使得小镜子的反射光在弧线上转动较大角度。

3. 引力常量G的值为6.67×10^-11 N·m^2/kg^2。

4. 1789年,英国物理学家卡文迪许成功利用扭秤实验测定了引力常量的数值,证实了万有引力定律的正确性。

5. 卡文迪许的思路是将不易观察的微小变化量转化为容易观察的显著变化量,再通过显著变化量与微小变化量的关系计算出微小变化量。

6. 在实验中,卡文迪许使用一个质量大的铁球和一个质量小的铁球分别放置在扭秤两端。扭秤中间由一根韧性良好的钢丝系在支架上,钢丝上有个小镜子。激光照射镜子,激光反射到一个很远的地方,标记下此时激光所在的点。

7. 通过两个皮滚吸引质量相同的铁球,由于万有引力的作用,扭秤微微偏转,但激光反射的远点却移动了较大距离。卡文迪许利用这个原理计算出了万有引力公式中的常数G。

8. 实验的巧妙之处在于将微弱的力的作用进行了放大,特别是利用了光的反射。

9. 卡文迪许的实验中使用了扭秤,其典型设计由一根石英纤维悬挂一根载有质量为m及m的两个小球的杆而组成。每个小球距石英纤维的距离r相等。

10. 当在m的位置上施加一个水平的力时,可以引起石英丝的扭转,并标定扭秤。通过测量扭矩和已知的作用力,可以确定万有引力的大小。

11. 通过测量质量m的偏离和石英丝的旋转大小,可以求得F的值。由于可以测量F、r以及m, m',在方程F = (G * m * m')/(r^2) 中,除了G以外,所有量都是已知的,从而可以直接求出G。

12. 卡文迪许的实验结果表明,G的值为6.7×10^(-11) (N·m^2)/(kg^2)。

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