Experiment de Cavendish: diferència entre les revisions
Contingut suprimit Contingut afegit
m Correcció: símbol % sense espai |
Passar text de les figures al cos de l'article |
||
Línia 6:
== Antecedents ==
[[Fitxer:Chimborazo_desde_San_Juan.jpg|thumb|left|El volcà Chimborazo, a la [[República de l'Equador]]]]
[[Fitxer:Schiehallion.svg|thumb|Desviació d'una plomada en les proximitats d'una
[[Fitxer:Schiehallion_in_the_distance_-_geograph.org.uk_-_633010.jpg|thumb|left|La muntanya Schiehallion]]
[[Fitxer:NewtonsLawOfUniversalGravitation.svg|thumb|220x220px|La llei de la gravitació universal de Newton diu que una massa
Un dels primers intents per determinar la densitat terrestre fou realitzat pel professor d'hidrografia de [[Le Havre]], el francès [[Pierre Bouguer]], durant la [[Missió Geodèsica al Perú]] (1735-1739). Bouguer dugué a terme varis experiments per determinar la relació entre la densitat del [[volcà]] [[Chimborazo]] i la densitat mitjana de la Terra, a partir de la desviació de la vertical d'una [[plomada]] propera a aquesta gran muntanya. [[Isaac Newton]] ja havia considerat prèviament la realització de l'experiment com a demostració pràctica de la seva [[Llei de gravitació universal|teoria de la gravitació]] en els seus ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica|Principia]]'', però finalment rebutjà la idea. Els resultats de Bouguer no foren massa bons ja que una mesura donava una densitat de la Terra quatre vegades superior al de la muntanya i l'altra dotze vegades més.<ref>{{Ref-llibre |cognom = Bouguer|nom = P.|cognom2 = de La Condamine|nom2 = C.M|enllaçautor = Pierre Bouguer|enllaçautor2 = Charles-Marie de La Condamine|títol = La Figure de la Terre|url = http://books.google.cat/books?id=p1IVAAAAQAAJ&dq=bouguer+la+figure+de+la+Terre&hl=ca&source=gbs_navlinks_s|any = 1749|editorial = Charles-Antoine Jombert|llengua = francès}}</ref><ref name="Moreno">{{ref-publicació|cognom = Moreno|nom = A|article = «Pesar» la Tierra:Test newtoniano y origen de un anacronismo|url = http://ddd.uab.cat/pub/edlc/02124521v18n2p319.pdf|publicació = Enseñanza de las ciencias|any = 2000|exemplar = 2|volum = 18|pàgines = 319-332}}</ref>
Línia 27:
=== La balança de torsió ===
[[Fitxer:Figura2Cavendish.png|thumb|Vista zenital de la balança de torsió (Figura 2 de l'article de Cavendish). Esquema del braç horitzontal amb les
[[Fitxer:Cavendish_Experiment.png|thumb|left|Secció vertical de la balança de torsió (Figura 1 de l'article de Cavendish) incloent la construcció que la protegia ''GGGG''. Original de l'article de Cavendish.
[[Fitxer:CavendishSchematic111.jpg|thumb|left|Detall de la balança de torsió (Figura 1 de l'article de Cavendish). ''W'' és l'esfera grossa, ''x'' la petita. La caixa de fusta que tanca el braç és ''ABCD''. ''n'' representa l'obertura per on es pot observar l'escala graduada ''h''.]]
La balança de torsió de Michell, reconstruïda i millorada per Cavendish, consistia en:
# Un braç de fusta horitzontal, de massa negligible, de 183 cm de longitud (6 peus) estava suspès d'un [[filferro]] de 102 cm (40 [[Polzada|polzades]]) de llargària, just al mig. A cada extrem del braç hi havia una petita esfera de [[plom]] de 5,08 cm (2 polzades) de diàmetre i de 0,73 kg de massa (''b'' a les figures). Tot tancat dintre d'una caixa de fusta de [[caoba (fusta)|caoba]], ''AAAA'', per evitar corrents d'aire i variacions de temperatura, amb unes petites obertures als extrems tapades amb un vidre que permetia observar la posició de dites esferes. Una petita força permetia que aquest braç horitzontal girés al voltant de l'eix de rotació marcat pel filferro si aquest era suficientment prim.<ref name="Cavendish" />
# Devora cadascuna de les esferes ''b'' anteriors, Cavendish disposà una altra esfera fixa, també de plom, però molt més pesada, de 158 kg (de 20,3 cm o 8 polzades de diàmetre). Venen indicades a les figures en dues posicions diferents, ''WW'' i ''ww''. Per situar-les molt a prop de les esferes petites Cavendish dissenyà un mecanisme per desplaçar-les activat a distància amb l'objectiu d'evitar interferències, assenyalat ''MM''. L'acció gravitatòria d'aquestes esferes havia d'atreure les esferes petites del braç produint un petit gir del filferro.<ref name="Cavendish" />
# Amb l'objectiu de mesurar la desviació de les esferes petites Cavendish disposà unes escales graduades d'[[ivori]] dintre de la caixa de fusta que protegeix el braç, situades prop de les esferes petites, i il·luminades amb un raig de llum des de l'exterior. L'escala tenia divisions separades 0,13 cm (1/20 polzades). A l'extrem del braç hi disposà una petita peça d'ivori que actuava com el [[nònius]] d'una balança i que subdividia les divisions de l'escala en 5 parts, és a dir, un valor de 0,25 mm.<ref name="Cavendish" /> Cal indicar que en molts esquemes de la balança de torsió que es poden trobar a la bibliografia s'indica que el filferro de sustentació duia un mirall que permetia observar la desviació produïda. Aquest sistema és una millora que es realitzà posteriorment a l'experiment de Cavendish per part d'altres investigadors. Cavendish mesurà la desviació directament sobre l'escala prop de les esferes petites.<ref name="FMoreno" />
# Per impedir pertorbacions causades per corrents d'aire i variacions de temperatura, Cavendish emplaçà la balança en una habitació tancada, a la figura indicada pels vèrtexs ''GGGG''. Les esferes grosses les podia moure des d'una altra habitació contigua
Aquesta balança era notablement sensible per al seu temps. La força de torsió que es produïa per atracció de les esferes era molt petita, 1,74·10<sup id="mwrQ">-7</sup> N, al voltant de 1/500 000 00 del pes de les esferes petites. Equival a la força que cal fer per sostindre 0,0155 mg de matèria. Aixecar un gra d'arena d'1 mm de diàmetre comporta fer una força unes 90 vegades major que la mesurada per la balança de Cavendish.<ref name="Jungnickel" /><ref name="FMoreno" />
| |||