Experimento de gravedad de Cavendish y el valor de G

¿Qué es la constante gravitacional?

Hay dos constantes gravitacionales que las personas tienden a confundir. La primera es la aceleración debida a la gravedad (o fuerza del campo gravitacional), que está representada por gy es un promedio de -9,8 m / s ^ 2 en la Tierra. Pero luego está G . G es la constante gravitacional del universo. En nuestro universo, es 6,67 x 10 ^ -11 N (m / kg) ^ 2, y es igual en todas partes del universo.

G es la constante que se encuentra en la ley universal de gravitación de Newton. La ley de la gravitación dice que todos los objetos del universo atraen a todos los demás. Y se puede representar con esta ecuación, F g = G x m1 x m2 / d ^ 2, donde F es la fuerza entre dos objetos, M1 es la masa de un objeto, M2 es la masa del otro objeto yd es la distancia entre ellos. Y aquí es donde usamos el valor de G . F g = G x m1 x m2 / d ^ 2.

Experimento Cavendish

En 1797, Henry Cavendish realizó el primer experimento exitoso para encontrar el valor de la constante gravitacional. La idea del experimento fue construida a principios de 1783 por John Michell, quien creó el aparato de equilibrio de torsión que utilizó Cavendish. Michell, lamentablemente, murió antes de completar su trabajo, por lo que el testigo pasó a Cavendish.

Experimento Cavendish

El equipo se veía así, aunque podemos dibujar una versión más simple para que sea más fácil de entender. Es esencialmente una balanza giratoria. Tienes dos masas pequeñas y dos masas grandes, y las cuelgas así:

Diagrama del experimento de Cavendish

Las masas pequeñas se mueven debido a la atracción gravitacional de las masas más grandes, lo que hace que gire el alambre de torsión. El aparato también estaba encerrado en una caja para evitar cualquier impacto de los movimientos del aire. La configuración experimental era súper sensible y podía detectar incluso pequeñas desviaciones usando escalas Vernier.

La forma específica en que Cavendish calculó el valor de G fue un poco más complicada de lo que parece. Implicaba encontrar el coeficiente de torsión del cable, el par ejercido por grado de torsión. Al sincronizar la velocidad de rotación de la barra de equilibrio (que tenía un período de oscilación de alrededor de 20 minutos), combinada con la masa y la longitud del equilibrio, se pudo calcular el coeficiente de torsión. Cavendish tuvo que realizar todas estas mediciones mientras el equipo se movía continuamente: el equipo era increíblemente sensible y siempre estaba en movimiento.

El objetivo final de Cavendish era calcular la densidad de la tierra. Esto es en última instancia, lo que motivó el experimento, pero el primer paso para hacer que era para calcular el valor de G . El experimento fue un gran éxito y la precisión del valor no mejoraría de nuevo en cien años.

Resumen de la lección

G es la constante que se encuentra en la ley universal de gravitación de Newton. La ley de la gravitación dice que todos los objetos del universo atraen a todos los demás, y se puede representar mediante esta ecuación, F g = G x m1 x m2 / d ^ 2, donde F es la fuerza entre dos objetos, M1 es la masa de un objeto, M2 es la masa del otro objeto, d es la distancia entre ellos y G es la constante gravitacional.

En 1797, Henry Cavendish realizó el primer experimento exitoso para encontrar el valor de la constante gravitacional. El equipo se parecía al conjunto de la sección anterior. Tienes dos masas pequeñas y dos masas grandes suspendidas en el aire. Las masas pequeñas se mueven debido a la atracción gravitacional de las masas más grandes, lo que hace que gire el alambre de torsión. El experimento fue un gran éxito y la precisión del valor no mejoraría de nuevo en cien años.

Los resultados del aprendizaje

Una vez completada esta lección y su transcripción, podría potencialmente:

• Proporcionar definición para G
• Estado de la ley de la gravitación
• Escribe la ecuación de la ley de la gravitación.
• Resume el diseño, el propósito y la importancia del experimento de Henry Cavendish.