Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
Во второй работе [104] Вильзинг опубликовал новые результаты определения средней плотности Земли со своим прибором. Он несколько изменил расположение притягивающих стальных цилиндров, поместив их оси в плоскости качания маятника, что не удавалось осуществить по техническим причинам в первых опытах. Это несколько упростило методику вычисления момента сил притяжения между шарами и цилиндрами. Были приняты меры к улучшению температурного режима прибора. Наблюдатель был отгорожен от прибора стеной, обитой жестью. Перемещение притягивающих стальных пробных цилиндров стало осуществляться дистанционно. Несмотря на эти меры предосторожности, Вильзинг все же обнаружил в приборе некоторую слоистость температуры. Поэтому он принял меры для уменьшения асимметричных потоков воздуха при перестановке притягивающих цилиндров. Помимо медных шаровых масс, Вильзинг использовал во втором опыте шары из сплава свинца с сурьмой, что позволило ему получить дополнительно два ряда независимых определений средней плотности Земли. Всего было проведено 26 наблюдений с медными шаровыми массами, 39 наблюдений с шарами из сплава свинца с сурьмой и 42 наблюдений без шаров. Средняя квадратическая ошибка второго ряда опытов при незначительном увеличении числа наблюдений стала в три раза меньше, чем ошибка первого ряда. Это говорит о совершенстве последних опытов Вильзинга. Рассматривая результат первого опыта как независимый, из
S 21]
ОПЫТЫ G ВЕРТИКАЛЬНЫМ МАЯТНИКОМ
121
сочетания с последующими определениями ОН выводит среднюю плотность Земли: о,„ (5,579 + 0,012) г/см3.
В 1889 г. В. Ласка из Праги предложил конструкцию нового прибора для определения постоянной тяготения [70], использовав идею Вильзинга. Его прибор (рис. 18) имел вертикально расположенный стержень. В середине стержня устанавливался трехгранный нож, одно ребро которого опиралось на полированную площадку штатива. Центр тяжести стержня находился чуть ниже оси качания. На нижнем конце коромысла укреплялась шаровая масса т, а на верхнем — плоско-выпуклая стеклянная линза. Оптическая ось линзы находилась в плоскости качания стержня. К линзе подводилась плоскопараллельная стеклянная площадка, и пучок монохроматического света, направляемый призмой на плоскопараллельную пластинку, создавал интерференционную картину в виде колец Ньютона. Эти кольца мог наблюдать в телескоп наблюдатель, находящийся в соседней комнате. По интерференционной картине с большой точностью определяется изменение положения стержня, возникающее под действием притяжения массы т некоторой большой притягивающей массой М. Такой массой должен был служить стеклянный сферический сосуд, заполняемый ртутью. В результате притяжения массой M массы т стержень прибора отклонится от вертикали так, что момент сил притяжения станет равным моменту силы тяжести. Результирующая момента силы тяжести будет приложена к
Рис. 18. Схема прибора Ласки.
1 — маятник о шаровой притягиваемой массой т, 2 — нож маятника, з — плоско-выпуклая линза, і — плоскопараллельная пластинка, б — приэма, в — телескоп для наблюдения интерференционных колец Ньютона, 7 — сосуд со ртутью, представляющий притягивающую массу М.
122
ДРУГИЕ ОПЫТЫ
[ГЛ. IV
центру тяжести стержня. В очень краткой (1 стр.) заметке Ласка не дает никакой теории нрибора, а описывает только идею и принцип его устройства. Теория прибора аналогична разработанной Вильзингом. Никаких экспериментальных результатов не опубликовано.
§ 22. Метод Зарадничека для определения малых эффектов притяжения
Чешский физик И. Зарадничек из Физического института университета в Брно в работе 1933 г. [106] предлагал использовать для измерения притяжения между массами резонансный метод. В такт собственным колебаниям крутильной системы одних крутильных весов колеблется крутильная система других весов так, что притягивающая сила между массами постоянно раскачивает первую крутильную систему. Этот способ позволяет как бы накапливать эффект притяжения и увеличивать угол отклонения крутильной системы от равновесного положения. В идеальном случае таким способом можно получить бесконечно большие амплитуды колебаний, однако наличие сил сопротивления воздуха и сил внутреннего трения в нити ограничивает резонансные амплитуды колебаний.
Прежде чем приступить к изложению теории резонансного метода определения постоянной тяготения, разработанной Зарадничеком, напомним, что эта идея уже использовалась ранее Этвешем. Однако Этвеш применял этот метод только для задания крутильной системе первоначальной амплитуды колебаний. В работе [50] он описывает устройство, названное мультипликатором тяготения, которое позволяет, поднося и удаляя большие притягивающие массы, раскачивать крутильную систему. Такой же способ для задания начальной амплитуды использовал в своих опытах 1930 г. и Хейл. В его приборе два сосуда то заполнялись ртутью, то освобождались от нее в такт собственным колебаниям крутильной системы. До Зарадничека резонансный метод двух крутильных весов рассматривал И. Кунц [71]. Заслуга Зарадничека состоит в том, что идею резонансных колебаний он использовал для определения величины притяжения между массами, создав конкретную конструкцию двойных крутильных весов.
