Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
6,71-10-11; 6,69-10-11; 6,86-10"11; 6,58-10~п Ms/кг-сек2.
Эксперимент Зарадничека проведен не на высоком уровне, принципиальные возможности способа полностью не использованы. К сожалению, в работе мало внимания уделено описанию эксперимента, поэтому его анализ затруднен. Основной порок в опытах Зарадничека лежит не в методе, а в неудовлетворительном учете влияний внешних условий — температуры, давления, а также в неточности линейных измерений.
§ 23. Повышение чувствительности крутильных весов, осуществленное Бюргессом и Танглем
Поскольку в крутильных весах типа Мичела — Кавендиша момент упругих сил нити обратно пропорционален четвертой степени ее диаметра, то для увеличения чувствительности крутильных весов желательно использовать более тонкие нити. Однако уменьшение диаметра
S 23] ПОВЫШЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ КРУТИЛЬНЫХ ВЕСОВ 127
нити ограничено нагрузкой подвешиваемых масс. Следовательно, для увеличения чувствительности крутильных
Рис. 20. Поперечный разрез прибора Бюргесса.
1 — коромысло, 2 — нить крутильной системы, з — притягиваемые массы, 4 — полый сосуд, жестко связанный с коромыслом, S — ртуть, 6 — винт для регулировки уровня сосуда со ртутью, 7 — притягивающие массы, S — кожух
прибора.
весов путем уменьшения диаметра нити необходимо компенсировать действие веса крутильной системы на нить.
Бюргесс в физической лаборатории в Сорбонне предложил [37], [38] помещать крутильную систему в ртуть так, чтобы выталкивающая сила снимала нагрузку с крутильной нити. Он изготовил крутильные весы (рис. 20),
128
ДРУГИЕ ОПЫТЫ
[ГЛ. IV
которые имели коромысло П-образной формы с горизонтальным илечом длиной 12 см. На концах вертикальных плеч длиной в 9 см были укреплены свинцовые шаровые массы по 2 кг каждая. К нижней части коромысла прикреплялся полый цилиндр, который погружался в ртуть, налитую в цилиндрический сосуд. Выталкивающая сила, действующая со стороны ртути на полый цилиндр, почти полностью компенсировала вес коромысла, шаровых масс и самого полого цилиндра. Крутильная система была подвешена на нити длиной 35 см и диаметром около 30 мк, изготовленной из плавленого кварца. Нить испытывала нагрузку всего в 5—10 г вместо 5,5 кг (вес всей крутильной системы).
В качестве притягивающих масс использовались два свинцовых шара по 10 кг каждый. Шары укреплялись на независимой от крутильной системы подставке так, что они могли поворачиваться вокруг оси нити для установки в требуемом положении. Постоянная тяготения определялась с помощью описанной аппаратуры так же, как это делалось с крутильными весами Мичела — Кавендиша, использовался метод статического отклонения коромысла под действием притяжения больших притягивающих масс. При этом необходимая для решения задачи упругая постоянная нити определялась по измеренному периоду крутильных колебаний специального алюминиевого кругового цилиндра весом 30,060 г, подвешиваемого на нити вместо коромысла. Насколько чувствительными оказались крутильные весы Бюргесса, можно судить по тому, что они под действием притяжения упомянутых небольших притягивающих масс отклонялись на 12°.
Регистрация отклонений крутильной системы производилась визуально с помощью телескопа, имевшего фокусное расстояние около 3 м. Вертикальные размеры измерялись катетометром с точностью +0,02 мм. Вся аппаратура для опытов была установлена в подвале, где температура за день изменялась не более чем на 0,1 градуса; различие между летним и зимним периодами составляло менее 2°.
В результате опытов Бюргесс получил значение средней плотности Земли о© = 5,55 г/см3 и значение постоянной тяготения / = 6,64• IO-11 м3)кг-сек2.
§ 23] ПОВЫШЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ КРУТИЛЬНЫХ ВЕСОВ 129
До Бюргесса аналогичный опыт проделал Пойнтинг в 1894 г. Однако нестабильность прибора заставила его отказаться от такого пути увеличения чувствительности крутильных весов. В 1926 г. к этой идее вновь вернулся ученик Р. Этвеша — К. Тангль [98] в Будапеште. Он изготовил металлический короб длиной 12 CM и высотой 6 см, который служил коромыслом крутильной системы (рис. 21). Внутри короба в его дальних концах помещались две свинцовые массы по 250 г каждая. Короб подвешивался за середину на короткой нити диаметром 200 мк, которая выполняла роль подвеса коробки. Нить крутильной системы имела в диаметре всего 25 мк. Короб вместе со свинцовыми массами погружался в воду. Вес вытесненной коробом воды был таков, что нить оказывалась под нагрузкой всего 15 г.
Опыты Тангля оказались удачными; их недостатком было большое смещение нуль-пункта отсчетов прибора. В своей работе Тангль не преследовал цели определения постоянной тяготения и средней плотности Земли, а использовал прибор для гравиметрических измерений.
Эксперименты Бюргесса и Тангля свидетельствуют, что увеличение чувствительности крутильных весов описанным путем заслуживает внимания. Такие весы могут быть использованы для статического метода определения постоянной тяготения. Так как колебания крутильной системы оказываются демпфированными, то некоторые затруднения должны возникнуть при определении постоянной крутильной нити. Более перспективно использование таких весов для некоторых дифференциальных опытов по гравитации.
