Thí nghiệm Cavendish

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

150
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thí nghiệm Cavendish là thí nghiệm đầu tiên đo đạc chính xác hằng số hấp dẫn, dựa trên nguyên lý đo lực hấp dẫn giữa hai vật mang khối lượng. Định luật vạn vật hấp dẫn đã được Isaac Newton tìm ra năm 1687.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thí nghiệm Cavendish

Thí nghiệm Cavendish Thí nghiệm Cavendish là thí nghiệm đầu tiên đo đạc chính xác hằng số hấp dẫn, dựa trên nguyên lý đo lực hấp dẫn giữa hai vật mang khối lượng. Định luật vạn vật hấp dẫn đã được Isaac Newton tìm ra năm 1687. Vào thời điểm đó, hằng số hấp dẫn trong công thức tính lực hấp dẫn vẫn chưa được đo đạc chính xác. Thí nghiệm xác định hằng số hấp dẫn dựa trên đo lực hấp dẫn giữa các vật thể trong phòng thí nghiệm ban đầu được đề xuất bởi John Michell, người đã chế tạo lò xo xoắn để đo mômen lực nhỏ một cách chính xác nhưng đã mất năm 1793 trước khi kịp thực hiện thí nghiệm của mình. Lò xo xoắn sau đó được chuyển giao cho Francis John Hyde Wollaston, rồi đến tay Henry Cavendish. Khoảng năm 1797 đến 1798, Cavendish thực hiện lại dự định thí nghiệm của Michell, và ghi chép lại kết quả trong quyển Philosophical Transactions năm 1798. Ông xây dựng lại lò xo xoắn, sử dụng thiết bị thuê của người dân nông thôn. Ông gắn hai viên bi kim loại vào hai đầu của một thanh gỗ dài 1,8 mét, rồi dùng một sợi dây mảnh treo cả hệ thống lên, giữ cho thanh gỗ nằm ngang. Sau đó, Cavendish đã dùng hai quả cầu bằng chì, mỗi quả nặng 159 kg, tịnh tiến lại gần hai viên bi ở hai đầu thanh gỗ. Để tránh bị gió thổi gây ra rung động, Cavendish đặt hệ thống trong buồng kín gió, và quan sát hệ thống thông qua kính viễn vọng. Lực hấp dẫn do hai quả cầu chì tác dụng vào hai viên bi làm cho cây gậy quay một
góc nhỏ. Cavendish đo góc này bằng kính viễn vọng và tính ra được mômen lực tác động lên lò xo xoắn, và suy tiếp ra hằng số hấp dẫn nhờ vào các khối lượng đã biết. Biết được hằng số hấp dẫn và gia tốc trọng trường trên bề mặt Trái Đất, Cavendish đã tính ra được khối lượng của Trái Đất là 6 × 1024 kg. Kết quả này đã mang lại tên gọi khác cho thí nghiệm là thí nghiệm cân Trái Đất. Việc đo được khối lượng Trái Đất cũng cho phép suy ra khối lượng Mặt Trăng và các thiên thể khác trong Hệ Mặt Trời, thông qua các định luật cơ học và định luật vạn vật hấp dẫn. Cavendish là người đầu tiên đã đo được trị số của G bằng thực nghiệm, vào năm 1797. Thí nghiệm khá tỉ mỉ, song về nguyen tắc có thể trình bày tóm tắc như sau
Nếu như có được một lực kế rất nhạy, đo được lực hấp dẫn giữa hai vật thông thường nào đó, thì từ đó có thể tính được trị số của G Phát hiện hành tinh có thể cư ngụ ở gần Trái đất
Ngày 29.9.2010, Các nhà thiên văn học thuộc Đại học California, Santa Cruz và Viện Carnegie (Mỹ) vừa phát hiện ra một hành tinh mà họ cho rằng, có thể cư ngụ được và hành tinh này đang quay quanh một ngôi sao gần Trái đất. Các nhà thiên văn cho biết, hành tinh có tên gọi là Gliese 581 g, bởi nó có chu kỳ quay dưới 37 ngày, ở giữa "khu vực có thể cư ngụ được" của ngôi sao lùn đỏ Gliese 581 - một dấu hiệu giúp các nhà khoa học phỏng đoán có thể có nước trên bề mặt hành tinh này. Gliese 581 g có khối lượng gấp 3-4 lần Trái đất, nó có thể có nhiều đá và đủ trọng lực hút bầu khí quyển. Trọng lực trên bề mặt của Gliese 581g có thể ngang bằng hoặc cao hơn so với Trái đất, do đó, con người hoàn toàn có thể đi lại dễ dàng. Như vậy, Gliese 581 g đã hội đủ hai yếu tố quan trọng là nước và bầu khí quyển, giúp duy trì sự sống trên hành tinh. Ngoài ra, theo các nhà khoa học, một mặt của hành tinh luôn đối diện với ngôi sao, vì vậy, nó luôn đón nhận ánh sáng trong khi mặt còn lại của hành tinh lại luôn tối. Nhiệt độ sẽ giảm dần ở vùng tối và tăng dần ở vùng sáng và nơi có thể cư ngụ được đó là vùng giao thoa giữa bên sáng và bên tối của hành tinh. Nhiệt độ trung bình trên bề mặt của hành tinh này được đo ở vào khoảng âm từ 31 đến 120C. Gliese 581 g được phát hiện trong quá trình quan sát ngôi sao lùn đỏ Gliese 581 - cách Trái đất 20 năm ánh sáng (một năm ánh sáng gần bằng 9,461 tỷ km), thuộc dự án nghiên cứu Lick-Carnegie Exoplanet, đã được thực hiện trong 11 năm.
Giáo sư thiên văn học Steven Vogt, thuộc Đại học California, Santa Cruz, là một trong những người đứng đầu nhóm nghiên cứu trên khẳng định, việc phát hiện ra hành tinh ngay gần Trái đất cho thấy, chắc chắn còn nhiều hành tinh giống như Gliese 581 g đang tồn tại trên vũ trụ.