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:
G  6,67 *10 11
Нм 2
кг 2
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.