فهرس المحتويات
| وصف تجربة كافنديش |
| النتائج المحصلة من التجربة |
| جهاز التجربة و آلية عمله |
| ما هو ثابت الجاذبية؟ |
| الخلاصة |
| المراجع |
استكشاف تجربة كافنديش الرائدة
في عامي 1797 و 1798، أجرى العالم البريطاني هنري كافنديش تجربة بارزة لقياس قوة الجاذبية بين كرتين من الرصاص. استخدم كافنديش ميزاناً دقيقاً من نوع خاص، معلقاً كل كرة من الرصاص في طرف من أطرافه. كانت كتلة إحدى الكرتين أكبر بكثير من الأخرى. ببراعة، تمكن من إلغاء تأثير جاذبية الأرض، مما مكّنه من قياس القوة الجاذبة الدقيقة بين الكرتين.
اكتشافات التجربة وأثرها
بدأ عالم الفلك جون ميشيل هذه التجربة عام 1783، لكنه توفي قبل إكمالها. استخدم كافنديش جهاز ميشيل الأصلي، مع الحفاظ على تصميمه وخطته. كان الهدف الرئيسي هو تحديد كثافة كتلة الأرض. نجح كافنديش في قياس القوة بين الكتلتين، وحصل على نتائج دقيقة لكثافة الأرض. استخدم باحثون لاحقون نتائجه لاستنتاج قيمة ثابت الجاذبية.
آلية عمل جهاز الالتواء
اعتمدت تجربة كافنديش على جهاز يُعرف بميزان الالتواء. يتكون هذا الجهاز من قضيب معلق في المنتصف بواسطة سلك رفيع جداً. يتطلب حدوث أي التواء في هذا السلك عزم دوران يتناسب مع سمك السلك ومادته. تُنشئ القوة الجاذبية بين الكرتين عزم دوران يدير القضيب، متغلباً على مقاومة الالتواء. عند نقطة معينة، تتساوى قوة الجاذبية مع مقاومة الالتواء، لكن قصور الكرتين الذاتي يُحدث تذبذبات تُقاس بواسطة الضوء المنعكس من مرآة مثبتة على الجهاز. من خلال معدل هذه التذبذبات، يُمكن تحديد معامل التواء السلك، وبالتالي حساب ثابت الجاذبية (G).
فهم ثابت الجاذبية (G)
ثابت الجاذبية، المُشار إليه بالرمز G، هو قيمة تجريبية تم الحصول عليها من خلال العديد من التجارب. يُستخدم هذا الثابت في قانون الجاذبية العام لنيوتن، الذي قدمه إسحاق نيوتن عام 1687. لكنّ قياسه الدقيق لم يتم إلاّ عام 1798 على يد هنري كافنديش من خلال تجربته. كان كافنديش أول من نجح في قياس ثابت الجاذبية بدقة، حيث لم تكن هناك أي قياسات دقيقة أخرى قبل تجربته تقترب من القيمة التي أشار إليها نيوتن.
النتائج النهائية
أثبتت تجربة كافنديش بنجاح قيمة ثابت الجاذبية التي تنبأ بها نيوتن قبل أكثر من قرن. هذه التجربة كانت خطوة هائلة في فهم الجاذبية وقوانينها، وشكّلت أساسًا للعديد من التطورات العلمية اللاحقة في مجال الفيزياء.
المصادر
[1] Erik Gregersen, “Cavendish experiment”, britannica, Retrieved 16/6/2021. Edited.
[2] “Cavendish Experiment: Weighing the World”, ffden-2.phys, Retrieved 16/6/2021. Edited.
[3] Ron Kurtus (6/2/2017), “Cavendish Experiment to Measure Gravitational Constant”, School for Champions, Retrieved 17/6/2021. Edited.
[4] “What is the Gravitational Constant?”, UNIVERSE TODAY, Retrieved 17/6/2021. Edited.
