Opis
Sercem wagi torsyjnej Cavendisha jest lekka belka zawieszona pionowo na cienkim zespole skrętnym oraz kula ołowiana o masie m2 = 15 g na każdym końcu. Kule te są przyciągane przez dwie duże ołowiane kule o masie m1 = 1.5 kg. Mimo, że siła przyciągająca jest mniejsza niż 10 -9 N, może zostać wykryta za pomocą bardzo czułej wagi torsyjnej. Ruch małej ołowianej kuli jest obserwowany i mierzony za pomocą wskaźnika świetlnego. Dzięki krzywej ruchu w czasie, masy m1 oraz układu geometrycznego, możliwe jest wyznaczenie stałej grawitacyjnej G za pomocą metody ugięcia końca lub przyspieszenia.
W metodzie ugięcia końca, można osiągnąć błąd pomiaru mniejszy niż 5 %. Siła grawitacyjna jest obliczana z położenia spoczynkowego elastycznie zawieszonych małych ołowianych kul w polu grawitacyjnym dużych kul oraz momentu prostującego zespołu skrętnego. Moment prostujący jest wyznaczany dynamicznie za pomocą okresu oscylacji wahadła torsyjnego.
Metoda przyspieszenia wymaga tylko ok. 1 min obserwacji. Przyspieszenie małych kul przez pole grawitacyjne dużych kul jest mierzone, a położenie kul w funkcji czasu jest rejestrowane.
W doświadczeniu P1.1.3.1, wskaźnikiem świetlnym jest wiązka lasera, która jest odbijana na powierzchni wklęsłej reflektora wagi torsyjnej na skali.
Jej położenie na skali jest mierzone ręcznie punkt po punkcie w funkcji czasu.
P1.1.3.2 Określanie stałej grawitacji przy użyciu wagi skręceń Cavendisha. Zapisywanie pomiarów za pomocą czujnika na podczerwień IR na komputerze
Położenie detektora IR (IRPD) umożliwia automatyczny pomiar ruchu kul ołowianych w grawitacyjnej wadze torsyjnej.
Cztery diody IR modułu IRPD emitują wiązkę podczerwieni; wklęsłe lustro na wahadle torsyjnym wagi odbija tą wiązkę na szereg 32 fototranzystorów. Mikrokontroler przełącza cztery diody IR w sekwencji i wyznacza, który fototranzystor jest oświetlany za każdym razem. Podstawowy zakres S natężenia oświetlenia jest wyznaczany z indywidualnych pomiarów.
IRPD jest dostarczony kompletny z wersją demonstracyjną oprogramowania CASSY Lab, do bezpośrednich pomiarów i analizy doświadczenia P1.1.3.2 za pomocą komputera z Windows XP lub wyższym. System oferuje wybór metody ugięcia końca lub przyspieszenia do pomiaru i analizy.