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扭秤实验

王朝百科·作者佚名  2011-11-09  
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扭秤实验万有引力定律的验证牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律,但是万有引力到底多大?

18世纪末,英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他将小金属球系在长为6英尺(1英尺等于0.305米)木棒的两边并用金属线悬吊起来,这个木棒就像哑铃一样。再将两个350磅(1磅等于0.4536千克)的铜球放在相当近的地方,以产生足够的引力让哑铃转动,并扭转金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。测量结果惊人地准确,他测出了万有引力恒量的参数,万有引力常量约为G=6.67259x10^-11 (N·m^2 /kg^2)通常取G=6.67×10^-11(N·m^2/kg^2),在此基础上卡文迪什计算地球的密度和质量。卡文迪什的计算结果是地球的质量为6.0 x10^24kg.库仑定律的验证库仑定律是一有关基本力的的定律,它的指数是否精确为2,关系到高斯定理是否正确,因此两百多年来,它的正确性不断经历着实验的考验。

库伦曾用扭成装置做过 大量实验工作,但值得注意的是,在精度方面远不如万有引力定律的扭秤实验。试验中的带电小球都是有限大的带电体,两带电体之间的距离不可能很大,,因此将两带电小球视为点电荷就不够精确,同时两球上的电荷分布互有影响,特别是两带电球之间的距离也无法精确测定,而且还存在漏电现象。因此设分母中r的指数为2+δ,库伦本人的实验误差是δ≤0.04,即库仑定律表示为F=[k*q(1)*q(2)]/r^(2±0.04)。英国科学家卡文迪许于1773年测得δ≤0.02。

后人曾改进实验装置来验证库仑定律。

由于万有引力定律于库仑定律之间的相似性,扭秤实验不失为一种同用的方法。

 
 
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