La Valansa De Cavenish
Páginas: 5 (1026 palabras)
Publicado: 29 de octubre de 2012
La balanza de Cavendish
La balanza de gravitación o también llamada de Cavendish, es un instrumento de medida muy sensible, el cual permite demostrar la atracción entre dos masas, además de determinar el valor de la constante de gravitación universal G.
En el experimento de Cavendish, se trataba de un péndulo de torsión con una vara horizontal de seis pies de longitud, en cuyos extremos seencontraban dos esferas metálicas. Esta vara colgaba suspendida de un largo hilo. Cerca de las esferas Cavendish dispuso dos esferas de plomo de unos 175 kg cuya acción gravitatoria debía atraer las masas de la balanza produciendo un pequeño giro sobre esta. Para impedir perturbaciones causadas por corrientes de aire, Cavendish emplazó su balanza en una habitación a prueba de viento y midió lapequeña torsión de la balanza utilizando un telescopio. (Hoy en día, las medidas se han podido realizar con mayor resolución gracias a disponer de instrumentos tales como el láser, que mediante un haz que incide en un espejo cóncavo, permite medir el ángulo mucho mejor).
Estas pequeñas esferas son atraídas por dos esferas fijas de M=1.5 kg de masa y de 32 mm de radio.
Para determinar la constanteG, mediante la balanza de gravitación es necesario medir la posición inicial y la final de equilibrio y el movimiento oscilatorio amortiguado entre estas dos posiciones.
1.- Se parte de la posición de equilibrio inicial.
2.- Una vez que el péndulo se mantiene estable en la posición inicial de equilibrio, las esferas grandes se mueven rápidamente a la posición diametralmente opuesta. Elpéndulo empieza a oscilar con un periodo:
P = 2?? (2 m d2/K) siendo K = 8 ?2 m d2 / P2
Como la fuerza de atracción entre la esfera grande y la pequeña es:
F = G M. m / b2
Disponiendo una regla a una distancia L del espejo cóncavo, el ángulo que forma el ángulo incidente y reflejado es? y viene dado por:
? = xf / 2L, donde Xf es la posición de la marca luminosa sobre la regla.
Sin entrar enmayor detalle sobre la deducción de la fórmula, la cual se puede encontrar en la dirección: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/celeste/constante/constante.htm, para quién esté interesado, se obtiene finalmente: G = ?2 b2 d xf / M P2 LSiendo b la distancia entre los centros de la bola pequeña y la bola grande.El valor experimental de G es: 6,67 . 10 -11 N m2 Kg-2
Historia
Una versión inicial delexperimento fue propuesta por John Michell, quien llegó a construir una balanza de torsión para estimar el valor de la constante de gravitación universal. Sin embargo, murió en 1793 sin poder completar su experimento y el instrumento que había construido fue heredado por Francis John Hyde Wollaston, quien, a su vez, se lo entregó a Henry Cavendish.
Cavendish se interesó por la idea de Michell yreconstruyó el aparato, realizando varios experimentos muy cuidadosos con el fin de determinar la densidad media de la Tierra. Sus informes aparecieron publicados en 1798 en la publicación Philosophical Transactions de la Royal Society.
El instrumento reconstruido por Cavendish consistía en una balanza de torsión con una vara horizontal de seis pies (1.8288 m) de longitud en cuyos extremos seencontraban dos esferas de cristal de idéntica masa. Esta vara colgaba suspendida de un largo hilo. Cerca de las esferas, Henry Cavendish dispuso dos esferas de goma de unos 175 kg cada una, cuya acción gravitatoria debía atraer las masas de la balanza produciendo un pequeño giro sobre ésta. Para impedir perturbaciones causadas por corrientes de aire, Cavendish emplazó su balanza en una habitación aprueba de viento y midió la pequeña torsión de la balanza utilizando un microscopio.
Error común
Es común encontrar libros que señalan erróneamente que el propósito de Cavendish era determinar la constante gravitacional, G,[1] [2] [3] [4] [5] y este error ha sido señalado por diversos autores.[6] [7] [8] [9] En realidad, el único propósito de Cavendish era determinar la densidad de la Tierra....
La balanza de gravitación o también llamada de Cavendish, es un instrumento de medida muy sensible, el cual permite demostrar la atracción entre dos masas, además de determinar el valor de la constante de gravitación universal G.
En el experimento de Cavendish, se trataba de un péndulo de torsión con una vara horizontal de seis pies de longitud, en cuyos extremos seencontraban dos esferas metálicas. Esta vara colgaba suspendida de un largo hilo. Cerca de las esferas Cavendish dispuso dos esferas de plomo de unos 175 kg cuya acción gravitatoria debía atraer las masas de la balanza produciendo un pequeño giro sobre esta. Para impedir perturbaciones causadas por corrientes de aire, Cavendish emplazó su balanza en una habitación a prueba de viento y midió lapequeña torsión de la balanza utilizando un telescopio. (Hoy en día, las medidas se han podido realizar con mayor resolución gracias a disponer de instrumentos tales como el láser, que mediante un haz que incide en un espejo cóncavo, permite medir el ángulo mucho mejor).
Estas pequeñas esferas son atraídas por dos esferas fijas de M=1.5 kg de masa y de 32 mm de radio.
Para determinar la constanteG, mediante la balanza de gravitación es necesario medir la posición inicial y la final de equilibrio y el movimiento oscilatorio amortiguado entre estas dos posiciones.
1.- Se parte de la posición de equilibrio inicial.
2.- Una vez que el péndulo se mantiene estable en la posición inicial de equilibrio, las esferas grandes se mueven rápidamente a la posición diametralmente opuesta. Elpéndulo empieza a oscilar con un periodo:
P = 2?? (2 m d2/K) siendo K = 8 ?2 m d2 / P2
Como la fuerza de atracción entre la esfera grande y la pequeña es:
F = G M. m / b2
Disponiendo una regla a una distancia L del espejo cóncavo, el ángulo que forma el ángulo incidente y reflejado es? y viene dado por:
? = xf / 2L, donde Xf es la posición de la marca luminosa sobre la regla.
Sin entrar enmayor detalle sobre la deducción de la fórmula, la cual se puede encontrar en la dirección: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/celeste/constante/constante.htm, para quién esté interesado, se obtiene finalmente: G = ?2 b2 d xf / M P2 LSiendo b la distancia entre los centros de la bola pequeña y la bola grande.El valor experimental de G es: 6,67 . 10 -11 N m2 Kg-2
Historia
Una versión inicial delexperimento fue propuesta por John Michell, quien llegó a construir una balanza de torsión para estimar el valor de la constante de gravitación universal. Sin embargo, murió en 1793 sin poder completar su experimento y el instrumento que había construido fue heredado por Francis John Hyde Wollaston, quien, a su vez, se lo entregó a Henry Cavendish.
Cavendish se interesó por la idea de Michell yreconstruyó el aparato, realizando varios experimentos muy cuidadosos con el fin de determinar la densidad media de la Tierra. Sus informes aparecieron publicados en 1798 en la publicación Philosophical Transactions de la Royal Society.
El instrumento reconstruido por Cavendish consistía en una balanza de torsión con una vara horizontal de seis pies (1.8288 m) de longitud en cuyos extremos seencontraban dos esferas de cristal de idéntica masa. Esta vara colgaba suspendida de un largo hilo. Cerca de las esferas, Henry Cavendish dispuso dos esferas de goma de unos 175 kg cada una, cuya acción gravitatoria debía atraer las masas de la balanza produciendo un pequeño giro sobre ésta. Para impedir perturbaciones causadas por corrientes de aire, Cavendish emplazó su balanza en una habitación aprueba de viento y midió la pequeña torsión de la balanza utilizando un microscopio.
Error común
Es común encontrar libros que señalan erróneamente que el propósito de Cavendish era determinar la constante gravitacional, G,[1] [2] [3] [4] [5] y este error ha sido señalado por diversos autores.[6] [7] [8] [9] En realidad, el único propósito de Cavendish era determinar la densidad de la Tierra....
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