비틀림 저울이란?

비틀림 균형은 작은 질량 사이의 중력 또는 대전 된 구체 사이의 자기력과 같은 매우 작은 힘을 측정하기 위해 고안된 장치입니다. 비틀림 저울은 양쪽 끝에 동일한 구가있는 수평 막대로 구성됩니다. 수평 막대는 중심에서지지하는 와이어에서 회전합니다. 동일한 질량 또는 전하를 가진 고정 된 작은 구체는 회전 막대의 끝에있는 구체에 가깝게 배치되어 끌어 당겨 와이어가 꼬이게합니다. 와이어의 꼬임의 양은 고정구와 이동 막대의 힘의 양으로 수학적으로 변환 될 수 있습니다.

비틀림 균형에있는 구체의 질량이 알려지면 과학자들은 뉴턴의 역 제곱 법칙에 삽입 할 중력 상수를 계산할 수 있습니다. 이러한 결과로부터, 질량이 알려지지 않은 구체들 사이의 작은 힘이 도출 될 수있다. 알려지지 않은 질량의 고정구와 알려진 질량의 이동 구 사이의 힘은 수평 막대가 주어진 시간 동안 앞뒤로 움직이는 횟수를 관찰함으로써 발견됩니다. 로드의 앞뒤 움직임의 주파수는 와이어의 비틀림 응력과 관련이 있으며, 이로부터 비틀림 힘을 계산할 수 있습니다.

1783 년 물리학 자 찰스-오거스틴 드 쿨롱 (Charles-Augustin de Coulomb)은 뉴턴이 처음으로 중력을 설명하기 위해 제안한 역 제곱 법이 매력적이거나 반발적인 자기 전하에 적용될 수 있다는 발견을 발표했다. 쿨롱의 법칙에서, 자기 적 특성으로 인해 물체들 ​​사이의 인력 또는 반발력은 일정한 쿨롱 힘 상수를 요구했습니다. 비틀림 저울의 이동 및 고정 구에 대한 전하가 알려지면 상수를 계산할 수 있습니다. 결과적으로, 알려지지 않은 전하의 고정구가 설치 될 수 있고 수평 막대의 전후 운동의 빈도를 측정함으로써 이들과 이동 구 사이의 인력 또는 반발력이 계산 될 수있다.

연속적인 비틀림 저울은 측정에서 더욱 정교하고 정밀 해졌습니다. 과학자들은 저울의 수평 막대에 초기 푸시를 제공함으로써 막대를지지하는가는 와이어에서 금속 원자의 매우 작은 저항이 특정 속도로 수평으로 앞뒤로 회전 할 수 있다고 지적했다. 구형 몸체 사이의 무한한 힘에 노출 될 때 금속 와이어의 비틀림 응력 사이의 관계는 역 제곱 법칙으로 미지수를 성공적으로 측정합니다.