Hvad er torsionsbalancen?
En torsionsbalance er en enhed, der er opfundet til at måle meget små kræfter som gravitationskræfter mellem små masser eller magnetiske kræfter mellem ladede kugler. Torsionsbalancen består af en vandret stang med en identisk sfære i begge ender. Den vandrette stang roterer på en ledning, der understøtter den i midten. Rettede, små kugler af identiske masser eller ladninger placeres tæt på kuglerne i enderne af den roterende stang, tiltrækker dem og får ledningen til at dreje. Mængden af twist i ledningen kan derefter matematisk konverteres til mængden af kraft mellem de stationære kugler og dem på den bevægelige stang.
Når masserne af kuglerne i en torsionsbalance er kendt, kan forskere beregne en gravitationskonstant til indsættelse i Newtons omvendte firkantede gravitationslov. Fra disse resultater kan små kræfter mellem kugler af ukendt masse afledes. Kræfterne mellem stationære kugler af ukendt masse og de bevægende kugler af kendt massefindes ved at observere antallet af gange den vandrette stang svinger frem og tilbage i en given tidsperiode. Hyppigheden af stangens frem og tilbage bevægelse er relateret til torsionsspændingen i ledningen, hvorfra de ukendte kræfter kan beregnes.
I 1783 offentliggjorde en fysiker, Charles-Augustin de Coulomb, sin opdagelse, at den omvendte firkantede lov, der først blev foreslået af Newton til at beskrive gravitationskræfter, kunne anvendes til attraktive eller frastødende magnetiske anklager. I Coulombs lov krævede attraktive eller frastødende kræfter mellem genstande på grund af deres magnetiske egenskaber en konstant, Coulomb Force Constant. Når ladningerne på de bevægelige og faste kugler af torsionsbalancen er kendt, kan konstanten beregnes. Efterfølgende kunne faste kugler med ukendte afgifter installeres og attraktive eller frastødende kræfter mellem dem og de bevægelige sfærer kan be beregnet ved at måle hyppigheden af frem og tilbage bevægelse af den vandrette stang.
på hinanden følgende torsionsbalancer er blevet mere sofistikerede og præcise i deres målinger. Forskere bemærkede, at ved at give den vandrette stang i balancen et indledende skub, kan den ekstremt lille modstand af metalliske atomer i den tynde tråd, der understøtter stangen, få den til at dreje vandret frem og tilbage i en bestemt hastighed. Forholdet mellem de torsionsspændinger i metaltråden, når de udsættes for de uendelige kræfter mellem sfæriske legemer, måler fortsat de ukendte i omvendte kvadratretlige ligninger.