Эксперимент Генри Кавендиша
Эксперимент Генри Кавендиша — опыт, проведённый в 1797–1798 годах британским учёным Генри Кавендишем с целью определения средней плотности и массы Земли. Это позволило впоследствии вычислить массу планеты, а также определить параметры других небесных тел в Солнечной системе. Методика эксперимента Кавендиш усовершенствовал устройство, известное как крутильные весы, которое ранее разработал английский геолог Джон Мичелл. Мичелл умер в 1793 году, не успев завершить эксперимент, и установка перешла к Кавендишу. Основа установки — крутильные весы. На длинной металлической нити было закреплено коромысло с двумя одинаковыми свинцовыми шарами массой около 730 граммов каждый. К каждому из них подводился на одной высоте тяжёлый свинцовый шар массой около 150 кг. В результате коромысло поворачивалось на небольшой угол, который определялся силой притяжения между шарами и упругостью нити. Кавендиш измерял период колебаний коромысла и, используя расчёты, аналогичные тем, что применялись для вертикального математического маятника, вычислял силу притяжения. Зная массы больших и малых шаров, упругие свойства металлической струны и период колебаний, можно было определить силу гравитационного притяжения малого шара со стороны большого. Установка была помещена в деревянный ящик, чтобы на неё не влияли потоки воздуха и перепады температуры. Наблюдатель смотрел на происходящее в телескоп через отверстия в стенках ящика. Большие шары с помощью специального механизма подводились к малым то с одной, то с другой стороны, чтобы учесть возможные наклоны установки. Эксперимент повторялся десятки раз. Результаты Кавендиш получил значение средней плотности Земли — примерно 5,48 г/см³ (современное значение — около 5,51 г/см³). Это было удивительно точным для конца XVIII века. Некоторые последствия эксперимента: стало ясно, что тяжёлые вещества сосредоточены в глубинах Земли, так как плотность поверхностных слоёв значительно ниже; позже, на основе данных этого эксперимента и подобных ему, была введена в оборот физических констант гравитационная постоянная G; эксперимент считается одним из основных экспериментальных подтверждений закона всемирного тяготения. Однако существуют и критические замечания. Некоторые исследователи указывали, что лабораторная установка Кавендиша не могла полностью экранировать тангенциальные составляющие сил тяжести, действующие на массы в горизонтальной плоскости, что могло искажать результаты. После эксперимента Кавендиша другие учёные повторяли опыт с той же сборкой, внося улучшения. В 2021 году эксперимент был повторён на золотых шариках диаметром 2 мм и массой 90 мг.
![Иконка канала Veritasium [RU]](https://pic.rtbcdn.ru/user/2025-03-21/8e/08/8e084014e2df59bf75b37c4c9ea66b3b.jpg?size=s)
Эксперимент Генри Кавендиша — опыт, проведённый в 1797–1798 годах британским учёным Генри Кавендишем с целью определения средней плотности и массы Земли. Это позволило впоследствии вычислить массу планеты, а также определить параметры других небесных тел в Солнечной системе. Методика эксперимента Кавендиш усовершенствовал устройство, известное как крутильные весы, которое ранее разработал английский геолог Джон Мичелл. Мичелл умер в 1793 году, не успев завершить эксперимент, и установка перешла к Кавендишу. Основа установки — крутильные весы. На длинной металлической нити было закреплено коромысло с двумя одинаковыми свинцовыми шарами массой около 730 граммов каждый. К каждому из них подводился на одной высоте тяжёлый свинцовый шар массой около 150 кг. В результате коромысло поворачивалось на небольшой угол, который определялся силой притяжения между шарами и упругостью нити. Кавендиш измерял период колебаний коромысла и, используя расчёты, аналогичные тем, что применялись для вертикального математического маятника, вычислял силу притяжения. Зная массы больших и малых шаров, упругие свойства металлической струны и период колебаний, можно было определить силу гравитационного притяжения малого шара со стороны большого. Установка была помещена в деревянный ящик, чтобы на неё не влияли потоки воздуха и перепады температуры. Наблюдатель смотрел на происходящее в телескоп через отверстия в стенках ящика. Большие шары с помощью специального механизма подводились к малым то с одной, то с другой стороны, чтобы учесть возможные наклоны установки. Эксперимент повторялся десятки раз. Результаты Кавендиш получил значение средней плотности Земли — примерно 5,48 г/см³ (современное значение — около 5,51 г/см³). Это было удивительно точным для конца XVIII века. Некоторые последствия эксперимента: стало ясно, что тяжёлые вещества сосредоточены в глубинах Земли, так как плотность поверхностных слоёв значительно ниже; позже, на основе данных этого эксперимента и подобных ему, была введена в оборот физических констант гравитационная постоянная G; эксперимент считается одним из основных экспериментальных подтверждений закона всемирного тяготения. Однако существуют и критические замечания. Некоторые исследователи указывали, что лабораторная установка Кавендиша не могла полностью экранировать тангенциальные составляющие сил тяжести, действующие на массы в горизонтальной плоскости, что могло искажать результаты. После эксперимента Кавендиша другие учёные повторяли опыт с той же сборкой, внося улучшения. В 2021 году эксперимент был повторён на золотых шариках диаметром 2 мм и массой 90 мг.