Experiment de Cavendish: diferència entre les revisions
Contingut suprimit Contingut afegit
→L'experiment: Fórmula |
|||
Línia 1:
[[Fitxer:Cavendish_Experiment.png|thumb|Secció vertical de la balança de torsió (Figura 1 de l'article de Cavendish) incloent la construcció que la protegia ''GGGG''.]]
L '''' experiment de Cavendish ''' és un experiment realitzat entre 1797 i 1798 pel científic britànic [[Henry Cavendish]] amb l'objectiu de determinar la [[densitat]] mitjana de la [[Terra]], cosa que permeté després calcular la seva massa a partir del radi de la Terra i la massa de la [[Lluna]], el [[Sol]] i la resta de planetes del [[sistema solar]]. De la densitat de la Terra es determinà posteriorment el valor de la [[constant de gravitació universal]], <math display="inline">G</math>.<ref name="FMoreno">{{ref-web |url = http://www.escritoscientificos.es/trab21a40/pesotierra/pesotierra.htm|títol = Un Experimento Para Pesar El Mundo|consulta = 23 octubre 2014|cognom = Moreno|nom = F|data = 15-juliol-2011|obra = Los Lagartos terribles. Apuntes, escritos y ensayos científicos|editor = |llengua = castellà}}</ref>
Cavendish millorà un dispositiu, anomenat [[balança de torsió]], dissenyat al voltant del 1783 per [[John Michell]] (1724-1793) que morí sense poder completar l'experiment. El resultat obtingut per Cavendish fou que la densitat mitjana de la Terra era 5,437 g/cm<sup id="mwIw">3</sup>, només un 1,4% menor que el valor ara acceptat, 5,515 g/cm<sup id="mwJA">3</sup>.<ref name="FMoreno" />
Línia 20:
Henry Cavendish inicià els seus experiments l'estiu del 1797, quan ja tenia 67 anys, al jardí de la seva casa de [[Clapham Common]], actualment un barri residencial al sud de [[Londres]], on situà la balança de torsió dintre d'una habitació d'un edifici de 17,7x7,9 m. El primer experiment el dugué a terme el 5 d'agost de 1797, i fins al 23 de setembre realitzà set experiments més. Set mesos després, entre el 29 d'abril i el 30 de maig de 1798 en realitzà nou més, els dos darrers a càrrec del seu secretari George Gilpin.<ref name="Jungnickel">{{Ref-llibre |cognom = Jungnickel|nom = C.|cognom2 = McCormmach|nom2 = R|títol = Cavendish|url = http://books.google.cat/books?id=eiDoN-rg8I8C&dq=cavendish&hl=ca&source=gbs_navlinks_s|editorial = American Philosophical Society|data = 1996|isbn = 9780871692207}}</ref>
És comú trobar molts llibres<ref>{{Ref-llibre |cognom = Feynman|nom = R.|cognom2 = Leigthon|nom2 = R.B.|cognom3 = Sands|nom3 = M|títol = The Feynman Lectures of Physics|url = http://books.google.cat/books?id=S-JFAgAAQBAJ&dq=The+Feynman+Lectures+of+Physics&hl=ca&source=gbs_navlinks_s|editorial = Basic Books|any = 2013|volum = 1|isbn = 9780465072989}}</ref><ref>{{Ref-llibre |cognom = Holton|nom = G.|cognom2 = Roller|nom2 = H.D|títol = Introducción a los conceptos y teorías de las ciencias físicas|url = http://books.google.cat/books?id=DROlYRS_VWoC&dq=Fundamentos+de+f%C3%ADsica+moderna+holton&hl=ca&source=gbs_navlinks_s|editorial = Reverte|any = 1996|isbn = 9788429143232}}</ref> que assenyalen erròniament que el propòsit de Cavendish era determinar la [[constant gravitacional]],
<math display="block">F = f \cdot \frac {m \cdot m'}{r^2}</math>
Línia 209:
* L'alemany [[Ferdinand Reich]] repetí la mesura de la densitat de la Terra amb una balança molt similar a l'emprada per Cavendish i obtingué nous valors de la densitat mitjana de la Terra, ρ = 5,49 g/cm³ el 1837 i ρ = 5,58 g/cm³ el 1852.
* [[Francis Bailey|Francis Baily]] repetí l'experiment de la balança de torsió i obtingué el 1842 un valor de ρ = 5,67 g/cm³.<ref>{{ref-publicació|cognom = Baily|nom = F|article = Experiments with the Torsion Rod for Determining the Mean Density of the Earth by Francis Baily|url = http://books.google.cat/books?id=U08LgN6nW2oC&dq=francis+baily+earth+density&hl=ca&source=gbs_navlinks_s|edició = |llengua = |data = 1843|publicació = Mem. Roy. Astronom. Soc.|lloc = Londres|volum = 14|pàgines = 1-129 i i-ccxlvii}}</ref>
* Els francesos [[Marie Alfred Cornu]] i [[Jean-Baptistin Baille]] trobaren el 1873 valors de ρ que oscil·len entre 5,50 i 5,56 g/cm³.<ref name="Cornu" />
* El 1895, [[Charles Vernon Boys]] modificà l'instrument original de Michell i Cavendish miniaturitzant-lo a 1/18 parts, substituint el fil de torsió, originalment de ferro, per fines fibres de [[quars]], de 0,002 mm de diàmetre. Aquesta innovació li permeté utilitzar masses d'[[or]] menors (m = 2,7 g; M = 7,5 kg) i una distància de separació també menor, 15 cm,<ref>{{Ref-llibre|cognom = Capderou|nom = M|títol = Handbook of Satellite Orbits: From Kepler to Gps|url = https://www.google.cat/search?tbm=bks&hl=ca&q=Handbook+of+Satellite+Orbits%3A+From+Kepler+to+Gps&gws_rd=ssl|edició = |llengua = |data = 2014|editorial = Springer Science & Business|lloc = |pàgines = 87|isbn = 9783319034164}}</ref> alhora que controlà millor les variacions de temperatura i les variacions del pendent del sòl. També separà verticalment 6 polzades la posició de les parelles d'esferes amb l'objectiu de reduir l'efecte de l'esfera grossa de l'altre parell i disposà un mirall al braç que reflectia un raig de llum el qual permetia determinar mitjançant un telescopi el petit angle de desviació.<ref>{{Ref-web|url = http://www.physics.ox.ac.uk/history.asp?page=bigghis|títol = Background to Boys' experiment to determine G|consulta = 30-octubre-2014|llengua =anglès|editor = Department of Physics. University of Oxford|data = 2011}}</ref> Els seus mesuraments donaren el valor ρ = 5,527 g/cm³.<ref>{{Ref-publicació|cognom = Boys|nom = C.V.|article = On the Newtonian Constant of Gravitation|publicació = Philos. Trans. Roy. Soc.|url = http://books.google.cat/books?id=ppJ9mgEACAAJ&dq=On+the+Newtonian+Constant+of+Gravitation+Boys&hl=ca&sa=X&ei=KLpQVL-PNoPoywOc7YC4Dg&ved=0CB4Q6AEwAA|data = 1895|pàgines = 1-72|exemplar = A186}}</ref>
* El 1897, el físic alemany [[Karl Ferdinand Braun]] millorà la balança de torsió tancant-la dins un recipient on n'extragué l'aire, així evità els corrents d'aire que afecten a l'oscil·lació. També emprà un nou mètode. Situà les masses grosses en línia amb les masses petites del braç, per després canviar la seva disposició 90º, mètode anomenat del període d'oscil·lació. En les posicions amb les quatre esferes alineades l'atracció gravitatòria es redueix el període d'oscil·lació i s'amplia amb les masses en les posicions creuades, més allunyades. Obtingué el valor ρ = 5,527 g/cm³, igual que Boys.
| |||