23. Mérések végzése
23. Mérések végzése
Forrás:
Középszntű fizika feladatok
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_dinamika.html
Dinamika
Elemző feladatok:
2.
🧪 Cavendish-kísérlet
Henry Cavendish a 18. században torziós ingával mérte meg két ólomgolyó közti gravitációs vonzást. Egy vízszintes rúd két végére kis gömböket rögzített, a rudat vékony szálra függesztette. Két nagy tömegű gömböt közel helyezett a kicsikhez, és a rúd elfordulásából kiszámította a gravitációs erőt, majd a Föld tömegét és a gravitációs állandót.
A képet készítette a Gemini.
a) Miért fordul el a rúd, és miért fontos a gömbök elhelyezése?
A rúd elfordulásának oka:A nagy és kis ólomgömbök között fellépő gravitációs vonzóerő forgatónyomatékot hoz létre, ami elcsavarja a rudat.
Miért kell a nagy gömböket ellentétes oldalra tenni?Így a két erő ellentétes irányban forgatja a rudat, és az elfordulás jól mérhető.
Ha azonos oldalra tennénk őket:A két erő egy irányba hatna , így nem lenne forgatónyomaték → nem történne elfordulás , nem lehetne mérni.
Ha platinagömböket használnánk:A gravitációs erő nőne (mert a platina sűrűbb, nagyobb tömegű), így nagyobb elfordulás lenne → pontosabb mérés.
b) Mit kell tudni a torziós szálról?
Ahhoz, hogy kiszámítsuk a gravitációs erőt, ismernünk kell a torziós szál csavarási együtthatóját (rugalmasságát), azaz hogy mekkora nyomaték szükséges adott szögelforduláshoz. Ez teszi lehetővé, hogy a mért elfordulásból visszaszámítsuk az erőt.
c) Mi a rúd hosszának szerepe?
Hosszabb rúd → nagyobb karhossz → nagyobb forgatónyomaték ugyanakkora erő esetén.Ezért a rúd elfordulási szöge nő, ha hosszabb rudat használunk, mert az erő távolabb hat a forgástengelytől.
d) Hogyan tette Cavendish mérhetővé az elfordulást?
A rúdra tükröt erősített, és egy fénysugarat irányított rá.
A tükör kis elfordulása nagy fényfolt-eltolódást okozott a falon. Így a kicsiny szögelfordulásokat is jól láthatóvá és mérhetővé tette — ez volt a kulcs a pontos gravitációs erő meghatározásához.
Készítette a Copilot.