什么是扭力天平(Torsion Balance)？

扭力天平是一種用來測量非常小的力的裝置，比如小質量物體之間的引力或帶電球體之間的磁力。扭力天平由一根兩端都有一個相同球體的水平桿組成。水平桿在支撐它的中心的一根鋼絲上旋轉。固定的，相同質量或電荷的小球放在...

扭力天平是一種用來測量非常小的力的裝置，比如小質量物體之間的引力或帶電球體之間的磁力。扭力天平由一根兩端都有一個相同球體的水平桿組成。水平桿在支撐它的中心的一根鋼絲上旋轉。固定的，相同質量或電荷的小球放在靠近旋轉棒末端的球體的地方，吸引它們并使金屬絲扭曲。然后，金屬絲中的扭曲量可以數學上轉換成靜止球體和運動桿上球體之間的力的大小。當已知扭力天平中球體的質量時，然后科學家就可以計算出一個重力常數，并將其插入牛頓的萬有引力平方定律中，通過觀察水平桿在一定時間內來回擺動的次數，求出未知質量球與已知質量球之間的力，得出桿的往復運動頻率與扭轉力有關1783年，物理學家查爾斯·奧古斯丁·德庫侖發表了他的發現，牛頓首次提出的描述引力的平方反比定律可以應用于引力或排斥性磁荷。在庫侖定律中，引力或排斥力在物體之間，由于它們的磁性，需要一個常數，庫侖力常數。當扭力天平的運動球體和固定球體上的電荷已知時，就可以計算出這個常數隨后，可以安裝帶有未知電荷的固定球體，并通過測量水平桿來回運動的頻率來計算它們與運動球體之間的吸引力或斥力。連續的扭力天平在測量中變得更加精密和精確。科學家們注意到通過對天平中的水平桿施加初始推力，支撐桿的細絲中金屬原子的極小阻力可能使其以一定的速率水平來回轉動。金屬絲在受到球間無窮小力作用時的扭轉應力關系物體繼續成功地測量平方反比方程中的未知數。

發表于 2020-09-18 01:55
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分類：科學教育

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