Цель опыта: Определить среднюю плотность Земли Определение постоянной всемирного тяготения. Опыт Генри Кавендиша (1798 г.) Опорный конспект Александрийский физик Роберт Гук (1674 г) Работа «Попытка доказать движение Земли наблюдениями» Исаак Ньютон ( 1687 г.) Открытие закона всемирного тяготения Ге́нри Ка́вендиш ( ) Джон Мичелл (примерно в в 1797 г) Первая модель крутильных весов

Экспериментальная установка Для проведения эксперимента Генри Кавендиш использовал: деревянное коромысло на нити из посеребрённой меди длиной 1 м небольшие свинцовые шары массой по 775 г каждый, прикрепленные к коромыслу два больших свинцовых шара массой по 49,5 кг каждый ветрозащитная камера, куда помещается установка зеркальце телескоп (микроскоп) для определения угла закручивания нити

Экспериментальная установка

Порядок выполнения опыта: подвесить деревянное коромысло к посеребренной медной нити длиной 1 м. прикрепить к коромыслу два свинцовых шарика массой по 775 г каждый. прикрепить к коромыслу зеркальце. поместить установку в ветрозащитную камеру. поднести к подвешенным на коромысле шарикам, большие свинцовые шары. измерить угол поворота коромысла с помощью луча света, пущенного на зеркальце, закрепленное на коромысле, и отражённого в телескоп (микроскоп). См. анимацию

Основные результаты опыта Cовременное значение плотности Земли - 5,52г/см³ Генри Кавендиш экспериментально доказал гравитационную теорию Исаака Ньютона Г. Кавендиш рассчитал значение средней плотности Земли 5.48 плотностей воды Вывод Кавендиша о том, что средняя плотность планеты 5,48 г/см³ больше поверхностной плотности, которая порядка 2 г/см³, подтвердил, что в глубинах сосредоточены тяжёлые вещества

Объяснение результатов опыта Но кто впервые рассчитал численное значение G историкам неизвестно. ρ – плотность Земли R - радиус Земли g - ускорение свободного падения Гравитационная постоянная была впервые введена, по-видимому, только С. Д. Пуассоном в «Трактате по механике» (1811). Зная упругие свойства нити, а также угол поворота коромысла, можно было вычислить гравитационную постоянную по формуле:

Объяснение результатов опыта Закон всемирного тяготения Ньютона, в который входит гравитационная постоянная, гласит: Сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием R, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния: Эйнштейн переосмыслил и понятие гравитации. Гравитацию Эйнштейн понимал как геометрический эффект искривления пространства. Ученый доказал, что сила тяготения существенно отличается от электрических, магнитных, ядерных и других сил. Чем больше гравитация, тем медленнее течет время. [2.11]

Ге́нри Ка́вендиш ( ) Английский физик и химик, отпрыск знатного английского рода. Лорд. Родился в Ницце, окончил Кембриджский университет. Унаследовав крупное состояние, он тратил почти все доходы на проведение экспериментов. Крайне неохотно публиковал результаты своих научных работ, в связи с чем долгое время его исследования по электричеству не были никому известны. Кавендиш открыл закон взаимодействия зарядов еще в 1771 г., однако не опубликовал свое открытие. В других исследованиях по электричеству Г. Кавендиш установил влияние среды на емкость конденсатора и определил диэлектрическую проницаемость ряда веществ. В историю физики Генри Кавендиш вошел как, «взвесивший» земной шар. В 1798 г. он провел знаменитые опыты с крутильными весами, которые позволили подтвердить закон всемирного тяготения и определить величину гравитационной постоянной. Есть у него и другие достижения в физике и химии.

Роберт Гук ( ) Идею об универсальной силе тяготения Гук имел с середины 1660-х годов, затем, ещё в недостаточно определённой форме, он выразил её в 1674 в трактате «Попытка доказательства движения Земли». Уже в письме 6 января 1680 года Ньютону Гук впервые ясно формулирует закон всемирного тяготения и предлагает Ньютону строго математически обосновать его, показав связь с первым законом Кеплера для некруговых орбит (вполне вероятно, уже имея приближённое решение). С этого письма, насколько сейчас известно, начинается документальная история закона всемирного тяготения.

Иссак Ньютон ( гг.) : Работа над «Математическими началами натуральной философии» (весь трёхтомник издан в 1687 году). После долгих уговоров Ньютон соглашается опубликовать свои главные достижения. Приходят всемирная слава и ожесточённая критика картезианцев: закон всемирного тяготения вводит дальнодействие, несовместимое с принципами Декарта В 1680 году, Ньютон получает письмо Гука с формулировкой закона всемирного тяготения, послужившее, поводом его работ по определению планетных движений, составивших предмет «Начал».

Джон Мичелл ( ) Cвященник из деревни Торнхилл (графство Йоркшир), видный английский естествоиспытатель и геолог. Занимался астрономией, оптикой и гравитацией, будучи одновременно теоретиком и экспериментатором. Открыл, в частности, волноподобную природу землетрясений, осуществил целый ряд оригинальных исследований в области магнетизма и гравитации, предвидел возможность чёрных дыр. Впервые предложил использовать для определения гравитационной постоянной крутильные весы и построил прототип прибора для измерения массы Земли, однако не успел поставить эксперимент и провести вычисления самостоятельно. После смерти Мичелла его аппаратура перешла члену Лондонского Королевского общества Генри Кавендишу, который и вычислил массу нашей планеты.