Catálogo general eXperimentos de FísiCa

MECánICA MéTODOs DE MEDICIón
Determinación de la constante de gravitación con la balanza de torsión de Cavendish - Medición de las desviaciones con indicador luminoso (P1.1.3.1)
No de Cat. Artículo
332 101 Balanza de gravitación 1
471 830 Láser de He-Ne, linealmente polarizado 1
313 05 Cronometro de mesa, d=21 cm 1
311 77 Cinta métrica, l = 2 m/78 pulgadas 1
300 02 Trípode en forma de V, 20 cm 1
301 03 Mordaza giratoria 1
301 01 Mordaza múltiple de Leybold 1
300 42 Varilla de soporte, 47 cm, 12 mm Ø 1
Diagrama del a configuracíon del indicador de luz
P1.1.3.1
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P1.1.3
Determinación de la constante
de gravitación
P1.1.3.1
Determinación de la constante de
gravitación con la balanza de torsión de
Cavendish - Medición de las desviaciones
con indicador luminoso
El componente básico de la balanza de torsión de Cavendish es una
barra transversal liviana horizontal que cuelga de un hilo de torsión
delgado y que en sus extremos soporta esferas pequeñas de plomo
con masa m 2 = 15 g. Estas esferas son atraídas por dos esferas
grandes de plomo de masa m 1 = 1,5 kg. A pesar de que la fuerza de
atracción
m1 ⋅ m2
F = G ⋅ 2
r
r:
distancia entre los puntos medios de las esferas
es menor que 10 -9 N, esta fuerza puede ser detectada mediante una
balanza de torsión extremadamente sensible. Aquí se observa el
movimiento de las pequeñas esferas de plomo y se le mide mediante
un indicador luminoso. A partir del comportamiento temporal del
movimiento, la masa m 1 y la geometría del montaje se determina la
constante de gravitación G según el método de la desviación final o
según el método de la aceleración.
Con el método de la desviación final se puede alcanzar un error en
la medición por debajo del 5% en experimentos llevados acabo con
meticulosidad. La fuerza de gravitación se calcula a partir de la posición
de reposo de las esferas de plomo pequeñas colgadas elásticamente
en el campo de gravitación de las esferas grandes y a partir
del momento de reposición del hilo de torsión.
El momento de reposición es determinado dinámicamente a partir
de la duración de las oscilaciones del péndulo de torsión. El método
de la aceleración requiere sólo cerca de 1 minuto de observación.
Aquí se mide la aceleración de las esferas pequeñas debido a la
fuerza de gravitación de las esferas grandes. Para ello se registra la
posición de las esferas en función del tiempo.
En el experimento P1.1.3.1 se utiliza un rayo láser como indicador luminoso,
el cual se refleja en el espejo cóncavo del péndulo de torsión
para incidir sobre una escala. La posición de la indicación sobre la
escala es registrada en función del tiempo punto a punto a mano.