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来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/16 07:22:31
谁是第一个测出地球质量的人!

英国物理学家亨利·卡文迪许(H·Cavendish 1731-1810)是第一个间接测量地球质量的人。他根据牛顿提出的直接测量两个物体间的引力的想法,采用扭秤法第一个准确地测定了引力常数,测定实验的论文发表在1798年《哲学学报》第17卷,这已经是牛顿万有引力定律发表一百多年后的事情了。
卡文迪许实验所用的扭秤是英国皇家学会的米歇尔神父制作的。米歇尔制作扭秤的目的是为了测定地球的密度,并与卡文迪许讨论过这一问题。但是,米歇尔还未用它来进行测定,便去世了。米歇尔去世后,这架仪器几经辗转传到了剑桥大学杰可逊讲座教授沃莱斯顿神父手里,他又慷慨地赠送给了卡文迪许,这时卡文迪许已是年近古稀的老人了。卡文迪许首先根据自己实验的需要对米歇尔制作的扭秤进行的分析,他认为有些部件没有达到他所希望的方便程度,为此,卡文迪许重新制作了绝大部分部件,并对原装置进行了一些改动。卡文迪许认为大铅球对小铅球的引力是极其微小的,任何一个极小的干扰力就会是实验失败。他发现最难以防止的干扰力来自冷热变化和空气的流动,为了排除误差来源,卡文迪许把整个仪器安置在一个关闭房间里,通过望远镜从室外观察扭秤臂杆的移动。扭秤的主要部分是一个轻而坚固的T形架,倒挂在一根金属丝的下端。T形架水平部分的的两端各装一个质量是m的小球,T形架的竖直部分装一面小平面镜M,它能把射来的光线反射到刻度尺上,这样就能比较精确地测量金属丝地扭转。实验时,把两个质量都是m'地大球放在如图所示的位置,它们跟小球的距离相等。由于m受到m'的吸引,T形架受到力矩作用而转动,使金属丝发生扭转,产生相反的扭转力矩,阻碍T形架转动。当这两个力矩平衡时,T形架停下来不动。这时金属丝扭转的角度可以从小镜M反射的光点在刻度尺上移动的距离求出,再根据金属丝的扭转力矩跟扭转角度的关系,就可以算出这时的扭转力矩,进而求得m与m'的引力F。
他利用扭秤进行了一系列十分仔细的测量,他算出的地球密度为水密度的5.481倍(地球密度的现代数值为5.517g/cm3),由此可推算出万有引力常量G的数值为6.754×10^(-11)N·m2/kg2(现代值前四位数为6.672)。卡文迪许完成了这一重要常数的测定两年之后就与世长辞了。
由地球半径R=6371km和上述G值,以及g=9.81m/s