Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
Положительным моментом в осуществленных опытах было разнообразие материала притягивающихся масс.
Таблица 8
Автор и место проведения опыта Год публи- кации Длина коромысла , CM Материал притягиваемых масс и ИХ вес, 2 Материал притягивающих масс, их форма и вес. кг Период свободных колэ-баний крутильной системы, сек Давление, при котором проводились крутильное колебания (а—атмосферное) Метод **,•
Кавендиш (Клэихэм, 1798 1S2 Свинец; по 730 г Свичц.шары по 158 кг 430, 890 а С
Англия)
Райх (Фрейбург, і 834 202 Свргнец.цинк висмут Св^ткц. шары по 45 кг; 410, лоо с
Германия) 1852 железо; по 484 г чугунные шары по 700 а д
30 кг 800
Бейли (Тависток 1843 196 Платига, свинец, Свинц шары по 9j,5—5~0 а с
Плане, Англия) цинк, стекло, ла- 172,4 кг
тунь, слоновая
Корню и Бейль кость, по 116—1538а
(Париж, франция) 1873 50 Медь, по 109г Ртуть, заполнявшая 400 а с
1878 шарообразные со-
суды, 12 кг
Бойс (Оксфорд, 1895 2,3 Золото; по 1,32 г, Свили. шары по 80 а. неудачная с
АНГЛИЯ) 2,65 г, 3,98 г 7,4 кг попытка ка-
блюд.в
водородной
среде
Этвеш (Будапешт. 1896 — — Свинцовые паралле- 120 *) а д
Венгрия) лепипеды; по 600 кг 750
Браун (Мариеншайн, 1897 24,6 Латунь, по 54 г Ртуть, заполнявшая 40 *) 4 мм рт. ст.
А ветрил) шарообразные сосу- 1200 f 7 и<.м рт. ст. с.д
ды, по 9 кг
Хейл (Вашингтон, 1930 20,6 Золото, платина. Стальные круговые 327 ")
США) стекло, по 50 г цилиндры, по 66 гг 1920 2 мм рт. ст. д
Хейли Хржановский 1942 20 Платина, по 87 г Стальные круговые |ё і і Го 1*
(Вашингтон, США) цилиндры, по 66 кг 1760 2чб0 0.5 sum рт. ст. д
*) В знаменателе указан средний период свободных колебаний крутглъной системы, а в числителе—разность
периодов при продольном и поперечном положениях притягивающих масс.
**) с—статистический, д - - динамический.
§ ISJ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
88
К1>УТИЛЫ1ЫИ ВЕСЫ
[ГЛ. II
Особенно далеко в этом отношении пошел Бейли, применив платину, свинец, цинк, стекло, латунь, слоновую кость. Опыты Хейла 1930 г. были проведены с массами, изготовленными из золота, платины, стекла. Использование различных материалов первоначально преследовало цель показать, что гравитационное взаимодействие между телами зависит не от их материала, а только от массы. Однако разнообразие материалов притягивающихся масс с этой целью в подобных опытах неразумно, так как задача исследования гравитационного взаимодействия между различными веществами может быть гораздо точнее исследована в специальных опытах, как это сделал Этвеш, достигший высокой точности. Конечно, в каждом новом опыте с крутильными весами, в которых варьируются веса и размеры, состав притягивающихся масс продолжает иметь существенное значение для исключения различных систематических ошибок.
В значительной степени успех опытов с вертикальными крутильными весами зависит от стабильности упругих свойств крутильной системы. Упругая сила закрученной нити является той эталонной силой, с которой сравнивается измеряемая сила гравитационного взаимодействия масс. Хотя опыты Хейла и Хржановского выполнены с большим вниманием к упругим свойствам крутильной нити, тем не менее в результатах и их опытов видна систематическая ошибка, соответствующая отожженной и неотожженной вольфрамовым нитям (см. табл. 7). Систематическая ошибка в несколько раз превосходит среднюю квадратическую ошибку определения с каждой из названных нитей. В этой связи следует для исключения систематических ошибок, связанных со свойствами крутильной нити, проводить опыты со сменными нитями разной длины и толщины и из разных материалов.
Известно, что чувствительность крутильной системы характеризуется периодом ее собственных колебаний. Как видно из табл. 8, для достижения высокой чувствительности период собственных колебаний крутильной системы в последних приборах доведен до 2500 сек. Это достигается увеличением длины крутильной нити и уменьшением ее диаметра. Однако увеличение чувствительности путем уменьшения диаметра нити ограничено преж-
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
89
де всего требованием сохранения ее прочности на разрыв. Более того, нить крутильной системы должна иметь достаточно большой запас прочности и находиться в мало напряженном состоянии. В противном случае нет основания считать, что ее упругие деформации при закручивании подчиняются линейному закону Гука, принимаемому в теории всех описанных опытов. Кроме того, под действием больших напряжений в нити могут возникнуть остаточные деформации, а под действием ползучести материала нити изменяется с течением времени исходное равновесное положение крутильной системы. Последнее приводит, как хорошо известно из инструментальной гравиметрии, к так называемому «сползанию нуль-пункта прибора».
В опытах Хейла и Хржановского 1942 г. нить крутильной системы имела только двойной запас прочности на разрыв, т. е. находилась в сильно напряженном состоянии, что вряд ли являлось оправданным. Следовало бы поступиться чувствительностью крутильных весов в угоду стабильности упругих свойств нити. Вопрос выбора оптимальных соотношений чувствительности крутильных весов, толщины, длины и материала нити требует еще дополнительного теоретического и экспериментального изучения.