آزمایش کاوندیش یکی از مهمترین آزمایشات تاریخ فیزیک است که نشان میدهد که چگونه میتوان نیروی گرانش بین اجسام را در آزمایشگاه اندازهگیری کرد.
این آزمایش توسط هنری کاوندیش، دانشمند بریتانیایی، در سال ۱۷۹۷ انجام شد.
من اولین بار در پژوهشسرای دانش آموزی نمونه ای از آن را دیدم.
کاوندیش میدانست که نیروی گرانش بین اجسام مرتبط با جرم آنهاست و هرچقدر اجسام جرم بیشتری داشته باشند نیروی گرانش بیشتری نسبت بهم وارد میکنند اما برای اثبات آن از یک آزمایش جالب استفاده کرد.
او با استفاده از چهار گلوله سربی و یک ترازوی پیچشی، مقدار ثابت گرانش و جرم زمین را به دست آورد.
هدف این آزمایش اندازهگیری ثابت گرانش جهانی G (G) و به طور غیرمستقیم چگالی زمین بود.
این آزمایش اولین بار بود که نیروی گرانش بین دو جسم در آزمایشگاه (به صورت کنترلشده) اندازهگیری شد. تا قبل از آن، گرانش فقط در مقیاس آسمانی (سیارات و ماه) مطالعه میشد.
این آزمایش بسیار مهم و تاریخی بود و پایهای برای فهم عمق ترین قوانین فیزیک شده است.
کاوندیش از یک دستگاه بسیار حساس به نام ترازوی پیچشی (Torsion Balance) استفاده کرد:
- یک میله نازک و سبک (معمولاً چوبی یا فلزی) را از وسط به یک سیم نازک و بلند (مثلاً از جنس طلا یا نقره) آویزان کرد.
- در دو انتهای این میله، دو توپ سربی کوچک (تقریباً ۷۵ گرم) نصب شد.
- دو توپ سربی خیلی بزرگتر (حدود ۱۵۸ کیلوگرم) را نزدیک توپهای کوچک قرار داد (یکی در هر طرف).
- نیروی گرانش بسیار ضعیف بین توپهای بزرگ و کوچک باعث میشد میله کمی بچرخد و سیم پیچشی بپیچد.
- کاوندیش با اندازهگیری زاویه چرخش، دوره نوسان، و ثابت فنر سیم (torsion constant)، توانست نیروی گرانش را محاسبه کند.
برای دیدن تصویر از ترازوی پیچشی کاوندیش میتوانید به این لینک مراجعه کنید.