Опыт Кавендиша

Опыт Кавендиша

Значение гравитационной постоянной G может быть найдено только опытным путем. Для этого надо измерить модуль силы тяготения F, действующей на тело массой m1 со стороны тела массой т2 при известном расстоянии R между телами.

Впервые гравитационная постоянная была измерена английским физиком Г. Кавендишем в 1798 г. с помощью прибора, называемого крутильными весами.

Схематично крутильные весы показаны на рисунке .

 Кавендиш закрепил два маленьких  свинцовых шара (диаметром 5 см и  массой 775 г каждый) на противоположных концах двухметрового стержня.

Стержень был подвешен на тонкой проволоке. Для этой проволоки предварительно определялись силы упругости, возникающие в ней при закручивании на различные углы. Два больших свинцовых шара (диаметром 20 см и массой 49,5 кг) можно было близко подводить к маленьким шарам. Силы притяжения со стороны больших шаров заставляли маленькие шары перемещаться к ним, при этом натянутая проволока немного закручивалась.

Степень закручивания была мерой силы, действующей между шарами. Угол закручивания проволоки (или поворота стержня с малыми шарами) оказался столь малым, что его пришлось измерять с помощью оптической трубы.

Результат, полученный Кавендишем, только на 1% отличается от значения гравитационной постоянной, принятого сегодня:

Таким образом, силы притяжения двух тел массой по 1 кг каждое, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга, по модулям равны всего лишь 6,67 • 10-11 Н. Это очень малая сила.

Только в том случае, когда взаимодействуют тела огромной массы (или по крайней мере масса одного из тел велика), сила тяготения становится большой.  Например,  Земля притягивает Луну с силой F = 2 • 1020 Н.

Гравитационные силы — самые «слабые» из всех сил природы. Это связано с тем, что гравитационная постоянная мала.

 Но при больших  массах космических тел силы  всемирного тяготения становятся  очень большими.

 Эти силы  удерживают все планеты возле  Солнца.