„Gravitációs állandó” változatai közötti eltérés

[ellenőrzött változat][ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
a Fizikai kísérletek kategória
Vendrel (vitalap | szerkesztései)
a →‎Cavendish kísérlete: Olvasás közben központozási hibák javítása, némi depongyolítás.
25. sor:
Torziós ingát először [[Charles Augustin de Coulomb|Coulomb]] készített. A Francia Tudományos Akadémiához beadott– egy iránytű megalkotását célzó – pályamunkában írta le a torziós mérleget 1784-ben. Felismerte, hogy egy vékony szál - adott nagyságú forgatónyomaték hatására bekövetkező - elfordulása fordítottan arányos a szál átmérőjének negyedik hatványával. Tehát a kicsi erő hatására létrejövő forgatónyomaték is képes könnyebben észlelhető nagy elfordulást létrehozni, ha elég vékony a szál. Így nagyon kicsiny hatás kimutatására is alkalmas eszközt talált fel.<ref>Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete, Gondolat Kiadó, Budapest, 1981)</ref>
 
Ezen ötlet alapján ''John Michell'' természetfilozófus és geológus épített, egy a Föld átlagos sűrűségének meghatározására tervezett elrendezést. A kísérletet azonban már Cavendish végezte el.<ref>http://www.public.iastate.edu/~lhodges/Michell.htm)</ref><ref>Isobel Falconer: Henry Cavendish: the man and the measurement, Meas. Sci. Technol. 10 (1999) 470–477</ref>
A műszer egy torziós huzalra felfüggesztett, 1,8 m hosszú farúdból állt, aminek két végén egy-egy 5 cm átmérőjű ólomgolyó (''m'') volt. A két golyó mellé, kis távolságra egy-egy 160 kilogrammos ólomgömböt (''M'') függesztett úgy, hogy azok maguk felé vonzották a kisebb golyókat, ezzel az ingát elfordítva, a torziós szálat elcsavarva. Hogy elkerülje a légáramlatok zavaró hatását, Cavendish a roppant érzékeny berendezést huzatmentes helyiségben állította fel, azon belül is egy vastag falú, 3 méteres, zárt fadobozban, és az inga elfordulását csak egy kis, beépített távcsővel figyelte meg.
 
A mérleg csupán 4,1 mm-elfordulásából és a kalibrált torziós huzalban az elfordulás hatására ébredő csavarónyomatékból ki lehetett számolni a kis és nagy gömb között létrejövő erőt, amely mindössze 1,47•10<sup>−7</sup> N-nak, vagyis egy tízmilliomod newton nagyságrendűnek bizonyult, ez körülbelül egy nagyon finom porszemcse súlya.
Cavendish nagyon részletesen, és alaposan dokumentálta a kísérletet. A Föld átlagsűrűségére – a vízéhez viszonyítva – az 5,48-szoros értéket adta meg. Utólag megállapítható, hogy a mérési adataiból a gravitációs állandóra a következő értéket kapta volna:
:<math> G = (6,76) \times 10^{-11} \ \mbox{m}^3 \ \mbox{kg}^{-1} \ \mbox{s}^{-2} \,</math>
 
35. sor:
A tömegvonzás jelenségének demonstrálására ma is a Cavendish-féle torziós ingát használjuk. A kísérletet amerikai tudósok a 10 legszebb közzé sorolták, az interneten több szemléltető animáció is elérhető róla.<ref>http://physics-animations.com/Physics/English/mech.htm</ref>
 
Nagyjából kétszáz éven keresztül Cavendish mérési módszere alapján mérték a tudósok a Newton-állandó értékét. A sztatikus módszer pontosságának kulcsa, hogy a vonzóhatásból származó forgatónyomaték és az elfordulás szöge között lineáris legyen a kapcsolat. Ez csak a szál tökéletesen rugalmas volta esetén valósul meg elvileg. Pontatlanság forrása még, hogy az ingára helyezett tömegek kiterjedése nem hanyagolható le, hogy sűrűségeloszlásuk nem eléggé homogén . Az újabb és újabb kísérletek során egyre jobb minőségű torziós szálakat, és egyre jobb szögelfordulás leolvasási technikákat alkalmaztak.
 
[[Eötvös Loránd]] a gravitációval foglalkozó tanulmányai során nem csak a [[nehézségi gyorsulás]] nagyon pontos mérési módszerét adta meg, de egy a korábbiaktól eltérő megoldást javasolt a gravitációs állandó mérésére is.<ref>Eötvös Loránd: Vizsgálatok a gravitatio és a mágnesség köréből, Mathematikai és Természettudományi Értesítő XIV. köt. 4. füzet, 1-46, 1896</ref>
Módszerének lényege az volt, hogy nem magát a gravitációs kölcsönhatást, hanem annak változását figyelte meg. A nagyon alapos elméleti meggondolások,elgondolások és ennek megfelelően tervezett gondos kísérleti elrendezés ellenére nem sikerült lényegesen nagyobb pontosságot elérnie, mint elődeinek. De az utána következő mérésekben követték az ötletet, a felfüggesztett súlyok a vonzó tömegek hatására oszcillálnak. A vonzó tömegek helyzetének megváltoztatása után a felfüggesztett súlyok egy újabb egyensúlyi helyzet körül, más frekvenciával oszcillálnak. A frekvencia megváltozásából lehet következtetni a gravitációs állandóra.
 
Mindezen sztatikus gravitációs állandóstatikus gravitációsállandó-mérési módszerek akármilyen javítgatásával sem lehet azonban megközelíteni a fény terjedési sebességének,fénysebesség vagy más fontos természeti állandók mérésének pontosságát.
 
==Az újabb dinamikus mérési módszer==