如何測量萬有引力

文/怪醫鳥博士 |2021.09.21
392觀看次
字級
如何測量萬有引力 圖/怪醫鳥博士

文/怪醫鳥博士

牛頓因為看到蘋果掉下來,發現萬有引力之後,進一步算出萬有引力跟兩個物體質量乘積成正比,跟距離平方成反比。所以照物理學來說,「質量愈大,引力愈強」。

但是你有看到胖子把旁邊的人或物體都吸引過去嗎?顯然沒有,為什麼?因為胖子不夠胖,要是胖子能像地球那麼重,全部的東西都會被吸到在他身上!

那地球到底是多重?這個謎題一直過了一百多年,才被一個古怪的天才破解──亨利‧卡文迪西(Henry Cavendish),一位對物理和化學都貢獻卓越的科學家!卡文迪西的最愛就是書本和科學,他把豪宅改裝成實驗室,並購買了大批科學儀器和書籍。他被譽為是牛頓之後最偉大的英國科學家!

要測兩個物體間的萬有引力,非常困難,因為引力太微弱──東西太小觀測不到,還可以用顯微鏡放大,那兩物體之間的吸引力,要怎樣放大?

善用力矩 設計扭秤

卡文迪西用了一個聰明的概念:「力矩」。他根據一位科學家留下來的未完成「器械」做實驗,加上看到小孩子玩鏡子反射太陽光,光影在牆上動來動去,得到靈感,更進一步改良設計了名為「扭秤」的器械。

扭秤構造是:石英絲懸掛的1.8公尺長棍,兩端各有一個0.73公斤的小鉛球,小鉛球的23公分處,各放一個158公斤的大鉛球。卡文迪西的想法是,大球會吸引小球,棍棒就會旋轉,透過力矩去放大這個力量。扭秤中心位置放了一面鏡子,反射燭火,進一步放大觀測到的移動。如此一來,重力造成的效果就這樣被放大了兩次!

角度、係數 算出質量

一旦知道扭秤轉了幾度,再配合石英絲的扭轉係數,就可以測得這個力矩的力是多少。為了減少空氣流動的影響,卡文迪西特地在豪宅內蓋了個帳篷,透過帳篷上的小洞,他利用望遠鏡觀測扭秤的扭轉距離,精度可達百分之一英吋!

最後木棒移動了4.1公厘!推算起來,萬有引力是小鉛球的5千萬分之一!就這樣,在1797年,卡文迪西完成了人類第一次精密測量,兩物體間的萬有引力,在他後面的一百年內,沒有人能超越他的精密度。因為他的貢獻,我們才能知道地球質量是5.9742x1024公斤。

熱門新聞
訂閱電子報
台北市 天氣預報   台灣一週天氣預報

《人間福報》是一份多元化的報紙,不單只有報導佛教新聞,乃以推動祥和社會、淨化人心為職志,以關懷人類福祉、追求世界和平為宗旨,堅持新聞的準度與速度、廣度與深度,關懷弱勢族群與公益;強調內容溫馨、健康、益智、環保,不八卦、不加料、不阿諛,希冀藉由優質的內涵,體貼大眾身心靈的需要、關懷地球永續經營、延續宇宙無窮慧命,是一份承擔社會責任的報紙。自許成為「社會的一道光明」的《人間福報》任重而道遠,在秉持創辦人星雲大師「傳播人間善因善緣」的理念之際,更將堅持為社會注入清流,讓福報的發行為人間帶來祥和歡喜,具體實現「人間有福報,福報滿人間」的目標。

App

聯絡我們 隱私權條款

Copyright © 2020 人間福報 www.merit-times.com
All Rights Reserved.