Как провести измерение массы Земли с использованием груза и динамометра? Как измерить силу гравитационного притяжения

Для проведения измерения массы Земли с использованием груза и динамометра, мы можем воспользоваться экспериментом, известным как опыт Кавендиша. Этот эксперимент позволяет измерить силу гравитационного притяжения груза известной массы к Земле и вычислить массу Земли. Давайте рассмотрим все шаги выполнения данного эксперимента подробно:

Шаг 1: Подготовка к эксперименту

1.1. Изготовьте груз, который имеет достаточно большую массу и способен создать заметное изменение в измерениях.

1.2. Найдите помещение с минимальными воздействиями вибраций и других помех, так как они могут повлиять на точность результатов эксперимента.

1.3. Установите динамометр на неподвижной опоре и убедитесь, что он работает корректно.

Шаг 2: Подготовка экспериментальной установки

2.1. Возьмите две небольшие сферы, изготовленные из материала с высокой плотностью, например, металла или плотного пластика.

2.2. Прикрепите эти сферы на противоположные концы горизонтальной палки таким образом, чтобы они могли свободно вращаться.

2.3. Установите эту ось вращения сфер на горизонтальном проволочном каркасе, чтобы она также могла свободно вращаться.

2.4. Зафиксируйте вертикальную палку на земле с помощью креплений так, чтобы она была стабильной и изоляционной от помех.

Шаг 3: Выполнение эксперимента

3.1. Установите груз непосредственно под сферами таким образом, чтобы груз и сферы находились на одной горизонтальной линии.

3.2. Зафиксируйте динамометр к верхней горизонтальной стойке и прикрепите его нижнюю часть к грузу.

3.3. Начните вращать ось, держа ее горизонтально, чтобы сферы также начали вращаться.

3.4. Заметьте отклонение динамометра. Он будет показывать силу гравитационного притяжения между грузом и сферами.

3.5. Вращайте ось настолько долго, чтобы получить стабильные показания на динамометре.

3.6. Зарегистрируйте показания динамометра, они будут пропорциональны силе притяжения между грузом и сферами.

3.7. Повторите эксперимент несколько раз, чтобы убедиться в повторяемости результатов.

Шаг 4: Вычисление массы Земли

4.1. Зная массу груза и показания динамометра, можно вычислить силу притяжения между грузом и сферами.

4.2. Для этого воспользуемся законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила притяжения между двумя телами пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

4.3. Используя известные значения массы груза и расстояния между грузом и сферами, можно вычислить силу притяжения.

4.4. Затем, используя законы тела, можно выразить массу Земли через вычисленную силу притяжения и другие известные величины, такие как гравитационная постоянная.

4.5. Зная массу Земли, вы можете представить ее в удобных измерениях, например, в килограммах.

Таким образом, проведение опыта Кавендиша позволяет измерить массу Земли с использованием груза и динамометра. Этот эксперимент требует определенной подготовки и аккуратности во время его выполнения, чтобы получить точные результаты. После проведения эксперимента и вычисления силы притяжения, можно использовать законы тела для определения массы Земли.