Hoe werkt de torsiebalans waarmee de gravitatieconstante mee kan worden uitgerekend?

De constante is gelijk aan de kracht in Newton die twee objecten met elk een massa van 1 kilogram, op een afstand van 1 meter op elkaar uitoefenen. Daaruit volgt een waarde van 6,6754 × 10−11 m3 s−2 kg−1.

In 1798 werd door Henry Cavendish met een torsiebalans voor het eerst de gravitatiekracht tussen twee massa's gemeten toen hij de gemiddelde dichtheid van de aarde bepaalde.

De zware kogels trekken elkaar aan en de verdraaiing van de ophangdraad is evenredig met de aantrekkingskracht. Met de massa’s van de kogels en hun onderlinge afstand bekend is de meting en calibratie van de draaiingshoek voldoende om de gravitatieconstante G te bepalen.

Hieruit zou dan de constante te verkrijgen zijn.

Maar als ik twee zware kogels aan een draad op hang dan gaan ze toch niet naar elkaar toe en hoe kan dan de ophangdraad gaan verdraaien??

En hoe kom je aan die constante dan? Naar ik begrepen heb is dat een universele constante. Maar hoe kun je nou iets universeels bepalen wat door een pariculiere situatie is bepaald. Ik zie de torsiebalans dan iets als waarbij een gewicht naar de aarde wordt getrokken en dan bepaald wordt hoeveel cm hij naar beneden wordt getrokken. Maar die waarde geeft dan toch geen constante aan maar alleen wat de aarde te meten geeft. Ik begrijp dus niet hoe je via de torsiebalans (werking daarvan begrijp ik niet) een constante kunt berekenen.

Even zo is mij de constante zelf ook niet duidelijk. Wat betekent bijv. die s-2? Is dat een seconde?

Weet jij het antwoord?

/2500

Het beste antwoord

Een torsiebalans is een horizontale staaf die in het midden opgehangen is aan een verticale draad. De draad werkt als een (torsie)veer. Door een kleine kracht op de staaf uit te oefenen draait de staaf een beetje, net zoals een veer uitrekt als je er kracht op uitoefent. De mate waarin de staaf draait is een maat voor de hoeveelheid kracht. Omdat de draad als je hem langs de lengte-as draait een héél kleine veerconstante heeft is er maar heel weinig kracht voor nodig om deze te draaien en kan je dus als gevolg heel kleine krachten meten. Het is dus wel degelijk de aantrekkingskracht tussen de massa's die gemeten is. Hij gebruikte hiervoor twee loden ballen van 0,73kg aan de torsiestaaf en twee ballen van 158kg om aan te trekken. Hoe kan je nou vervolgens de gravitatieconstante uitrekenen? Neem de gravitatiewet van Newton: De kracht F = (G * m1 * M2)/r^2 waarbij G de gravitatieconstante is, m1 en m2 de (bekende massa's) zijn en r de afstand is tussen de bollen. De enige onbekenden zijn de kracht F en de gravitatieconstante G. Hoe vind je de kracht F? Cavendisch deed dit door de veerconstante te meten aan de hand van de trillingstijd. Hij merkte namelijk op dat zijn staaf nooit helemaal stil hing maar langzaam heen en weer slingerde. Uit de trillingstijd kon hij de veerconstante afleiden en zo kon hij de schaalverdeling voor de kracht op zijn systeem 'vaststellen'. Daarmee kan je de kracht vaststellen en blijft de gravitatieconstante de enige variabele. s-2 betekent overigens "per seconde kwadraat', ofwel "gedeeld door secondekwadraat" net zoals een snelheid gemeten wordt in meter per seconde (m*s-1) wordt een kracht gemeten in "kilogram * meter per seconde kwadraat" ofwel kg*m*s-2

Bronnen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Cavendish_experiment

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord op die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100