ねじりバランスとは何ですか？

トーションバランスは、小さな質量間の重力や帯電した球体間の磁力などの非常に小さな力を測定するために考案されたデバイスです。 トーションバランスは、両端に同一の球を持つ水平ロッドで構成されています。 水平ロッドは、その中心でそれを支えるワイヤ上で回転します。 同一の質量または電荷の固定された小さな球体が回転ロッドの端の球体の近くに配置され、それらを引き付けてワイヤをねじります。 ワイヤーのねじれの量は、静止した球体と移動するロッド上の球体間の力の量に数学的に変換できます。

ねじれバランスの球の質量がわかっている場合、科学者は重力定数を計算してニュートンの重力の逆二乗の法則に挿入できます。 これらの結果から、未知の質量の球体間の小さな力を導き出すことができます。 未知の質量の静止球と既知の質量の移動球との間の力は、一定の時間内に水平ロッドが前後に揺れる回数を観察することで見つけられます。 ロッドの前後運動の頻度は、ワイヤのねじり応力に関連しており、そこから未知の力を計算できます。

1783年、物理学者のCharles-Augustin de Coulombは、重力を説明するためにニュートンによって最初に提案された逆二乗法則が、引力または反発磁気電荷に適用できるという発見を発表しました。 クーロンの法則では、磁気特性により、オブジェクト間の引力または反発力には定数、クーロン力定数が必要でした。 ねじれバランスの移動球と固定球の電荷がわかっている場合、定数を計算できます。 その後、未知の電荷の固定球体を設置し、水平棒の前後運動の周波数を測定することにより、それらと移動球体の間の引力または反発力を計算できます。

連続的なねじり天秤は、その測定においてより洗練され、正確になりました。 科学者は、天びんの水平ロッドに最初のプッシュを与えることにより、ロッドを支える細いワイヤの金属原子の非常に小さな抵抗により、ロッドが一定の速度で水平に前後に回転する可能性があることに注意しました。 球体間の微小な力にさらされたときの金属ワイヤのねじり応力の関係は、逆二乗法の方程式で未知数を正常に測定し続けます。