Весы кавендиша


The study of natural radioactivity of objects which are able to change their temporal timing feature is presented. It is of interest to compare the latest data on the activity of the Sun and the periodicity of solar neutrinos and the temporal characteristics of the radioactive source. That is, to conduct a search for the possible influence of external sources for radioactivity. There are cycles 5 min, 18 min and 53 min found in solar physics. The cycle of 27 days corresponds to the activity of the Sun. During of the solar activeity these temporal pulsations are lost in a strong variation of solar wind (Neugebauer, NASA). The Stanford University scientists (P. Starrek, G. Valter and M. Vitlend) have found the cycle of 28.4 days as pulsations of the solar neutrinos. Neutrinos come from the depths of the Sun and they tell about the frequency of oscillations of solar bowels. It is also seen online: Kostyantynivska L. V. Solar activity. Search experiment is better to have a known but modified experiment.


periments on monitoring natural radioactivity and the possible influence from the Sun were previously carried out by measuring the variations of the gamma-ray sample of ore from the TransBaikal uranium deposit; the characteristics of the sample are known. The spectrum of temporal variations in the activity of the sample Zabaikalskaya radioactive ore contains peaks which coincide with the period of natural oscillations of the Sun. The capture cross section of the radioactive heavy deformed nucleus in time decay increases in many orders and is able to interact with the stream of solar neutrinos which are modulated by own oscillations of the Sun. The picks of spectrum of long-period oscillations of the Earth exceed its own contain peaks that match the value with an accuracy of 1% 3% with peaks of its own oscillations of the Sun. The mechanism of excitation of these oscillations is similar to the nature of variations in the activity of a radioactive sample of ore. These effects are included in the mechanisms of interaction of the Earth—the Sun systems and impact on seismicity; search problem of existing natural nuclear reactor inside Earth core.

Источник: www.researchgate.net

Решение через моменты сил. Сила гравитационного притяжения в каждой паре грузов равна
Весы кавендиша. Поскольку R много меньше L, взаимодействием тел с дальними грузами можно пренебречь. Для того чтобы найти возвращающую силу подвеса, сравним исходное и новое положение гантельки (рис. 3). Вид сверху (рис. 3, слева) показывает, что при повороте на угол α точки крепления нитей к стержню сместились в горизонтальной плоскости на расстояние Δx = αd/2 (это едва видимое на рисунке смещение крестиков, которые показывают точки крепления нитей). Поскольку верхние концы нитей зафиксированы, выходит, что каждая нить отклонилась от вертикали на угол Весы кавендиша.

Подчеркнем, что все углы здесь выражаются через радианную меру; именно в этих единицах для малых углов справедливо приближение, что синус или тангенс угла примерно равен самому углу.

Через каждую нить передается сила, равная силе тяжести одного груза, mg. А поскольку нить наклонилась, то у этой силы появляется компонента в горизонтальной плоскости: Весы кавендиша.

Итак, оба типа сил найдены, осталось домножить их на плечо действия этих сил и приравнять моменты сил (условие равновесия относительно вращения):
Весы кавендиша.

Подставляя все выражения, находим равновесный угол поворота Весы кавендиша.

Заметим, что масса грузов, установленных на гантельке, сократилась. Первый множитель здесь — это очень маленькая величина, показывающая отношение сил гравитационного притяжения со стороны груза и со стороны Земли. Второй множитель, наоборот, большой, это чисто геометрический эффект, который и делает поворот гантельки заметным.

Решение через потенциальные энергии. Взглянем на рис. 3, справа, где смещение гантельки показано с другого бока; луч зрения здесь идет вдоль первоначального направления стержня. Из-за того что нити нерастяжимы, их длина остается неизменной. Поэтому точки крепления нити к стержню смещаются не строго горизонтально, а идут по дуге, и значит, они чуть-чуть приподнимаются. Если длина нити равна l, то этот подъем вычисляется так же, как и для обычного математического маятника: Весы кавендиша.

Изменение потенциальной энергии гантельки за счет подъема в поле земного притяжения равно Весы кавендиша.

С другой стороны, поворот гантельки сближает каждую пару грузов на расстояние ΔR = αL/2 и, как следствие, изменяет потенциальную энергию гравитационного притяжения в каждой паре на величину –F0ΔR. Значит, потенциальная энергия взаимодействия всей гантельки с неподвижными грузами равна ΔE0 = –F0αL.


Изменение полной потенциальной энергии при повороте гантельки это просто их сумма. С этой суммой можно проделать преобразование под названием «выделение полного квадрата»:

Последнее слагаемое здесь — это просто константа, она от угла поворота не зависит. Поэтому минимум потенциальной энергии достигается, когда выражение в скобках зануляется. Это и дает искомый ответ, который совпадает с полученным ранее.

Если подставить числа, то угол поворота получится примерно 0,33 миллирадиана, или же примерно одна угловая минута; концы метрового стержня сдвинутся при таком повороте всего на 1/6 миллиметра. Если же мы хотим измерить гравитационную постоянную с относительной погрешностью 10–4, то нам придется не просто зарегистрировать этот поворот, а измерить его как минимум с такой же точностью, то есть на уровне одной сотой доли угловой секунды!

Источник: elementy.ru

Весы кавендиша


Торсионные весы, на которых Генри Каведиш в 1797 г. впервые измерил постоянную всемирного тяготения g

Итак, тяготение распространяется на огромные расстояния. Но если существует притяжение между любыми двумя объектами, то должна существовать и возможность измерить силу, действующую между ними. И не обязательно следить за движением звезд; почему бы не взять два шара, свинцовый и мраморный, и не проследить, как один будет двигаться к другому? Трудность столь простого по идее опыта заключается в крайней слабости, незаметности сил. Проводить его следует с исключительной осторожностью: сначала выкачать из аппарата воздух, убедиться, что нигде нет электрических зарядов и т.д., и только тогда можно попытаться измерить силу. Впервые она была измерена Кавендишем при помощи устройства, схематически изображенного на рисунке. Опыт Кавендиша доказал, что существует сила, действующая между двумя большими закрепленными свинцовыми шарами и двумя меньшими (тоже из свинца); в опыте шары размещались на концах коромысла, висящего на очень тонкой упругой нити. Измеряя, насколько закрутится нить, можно было узнать величину силы и убедиться, что она обратно пропорциональна квадрату расстояния. Таким образом, точно определялся коэффициент G в формуле ибо все массы и расстояния здесь известны. Вы можете возразить: все это для Земли было известно и раньше. Все, кроме массы Земли. Определив из этого опыта величину G и зная силу притяжения Земли, можно было косвенно определить ее массу! Опыт поэтому называют «взвешиванием Земли».
вендиш утверждал, что он взвесил Землю, хотя он только измерил коэффициент G; но это единственный способ определить массу Земли. Коэффициент G оказался равным 6,670 • 10–11 Н • м2/кг2. Трудно преувеличить силу влияния теории тяготения, ее величественных успехов на историю науки. Вместо царивших в прежние века неуверенности, сомнений, неполноты знаний, бесконечных споров и парадоксов перед людьми предстал новый закон – во всей своей четкости и простоте. Как важно было то, что все луны, все планеты, все звезды подчиняются столь простому правилу! Но еще важнее то, что человек оказался в состоянии понять это правило и предсказывать на будущее пути планет! Это определило быстрый, успешный рост науки в последующие годы; у людей появилась надежда на то, что и в других явлениях мира прячутся такие же простые закономерности.

Источник: mirznanii.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.