Vad är vridningsbalansen?
En torsionsbalans är en anordning som uppfanns för att mäta mycket små krafter som gravitationskrafter mellan små massor eller magnetiska krafter mellan laddade sfärer. Torsionsbalansen består av en horisontell stav med en identisk sfär i vardera änden. Den horisontella stången roterar på en tråd som stöder den i centrum. Fasta, små sfärer av identiska massor eller laddningar placeras nära sfärerna i ändarna av den roterande stången, lockar dem och får tråden att vrida. Mängden vridning i tråden kan sedan matematiskt omvandlas till mängden kraft mellan de stationära sfärerna och de på den rörliga stången.
När massorna på sfärerna i en torsionsbalans är kända, kan forskare beräkna en gravitationskonstant för att infoga i Newtons omvända torgslag för gravitation. Från dessa resultat kan små krafter mellan sfärer av okänd massa härledas. Krafterna mellan stationära sfärer av okänd massa och de rörliga sfärerna av känd massahittas genom att observera antalet gånger den horisontella stången svänger fram och tillbaka på en viss tid. Frekvensen för stångens fram och tillbaka rörelse är relaterad till vridspänningen i tråden, från vilken de okända krafterna kan beräknas.
1783 publicerade en fysiker, Charles-Augustin de Coulomb, sin upptäckt att den omvända fyrkantiga lagen, som först föreslogs av Newton för att beskriva gravitationskrafter, kunde tillämpas på attraktiva eller avvisande magnetiska laddningar. I Coulombs lag krävde attraktiva eller avvisande krafter mellan föremål, på grund av deras magnetiska egenskaper, en konstant, Coulomb -kraften konstant. När laddningarna på rörelse och fasta sfärer i vridningsbalansen är kända, kan konstanten beräknas. Därefter kan fasta sfärer av okända laddningar installeras och attraktiva eller avvisande krafter mellan dem och de rörliga sfärerna kan be beräknas genom att mäta frekvensen för fram och tillbaka rörelse av den horisontella stången.
successiva vridbalanser har blivit mer sofistikerade och exakta i sina mätningar. Forskare konstaterade att genom att ge den horisontella stången i balans en första tryck, kan det extremt lilla motståndet hos de metalliska atomerna i den tunna tråden som stöder stången få den att rotera horisontellt fram och tillbaka i en viss hastighet. Förhållandet mellan vridspänningar i metalltråden när den utsätts för de oändliga krafterna mellan sfäriska kroppar fortsätter att mäta de okända i omvända fyrkantiga lagekvationer.