تعريف تجربة كافنديش

تعريف تجربة كافنديش

تجربة كافنديش (بالإنجليزية: Cavendish experiment)‏ هي تجربة أجراها العالم الإنجليزي هنري كافنديش (Henry Cavendish) في عام 1797-1798م لقياس قوة الجاذبية بين كرتين من الرصاص، حيث علّقهما في ميزان الالتواء بحيث كل كرة مُعلّقة في طرف، وكتلة الكرة الأولى أكبر بكثير من كتلة الكرة الثانية، ثم أبطل تأثير الجاذبية الأرضية وتمكّن من حساب القوة الجاذبة بين الكرتين.

وسمحت هذه التجربة التي تمت من خلال الجهاز الذي صنعه عالم الفلك جون ميشيل من حساب ثابت الجاذبية (G) وصياغته في أواخر القرن التاسع عشر في قانون نيوتن للجاذبية؛ وهو القوة الجاذبة (F) تساوي ثابت الجاذبية (G) ضرب حاصل ضرب كتلة الكرتين (m1*m2) مقسومًا على مربع المسافة بينهما (r2)؛ وبذلك يصبح القانونF = G*m1*m2 / r2.^[١]

نتائج تجربة كافنديش

بدأ بإجراء التجربة في الأصل جون ميشيل في عام 1783م لكنّه توفي قبل أن يكملها، ثم استخدم كافنديش جهاز ميشيل بنفس مكوناته الرئيسية وخطته بإعادة نموذج جون وإجراء التجربة، وكان الهدف من التجربة في الأصل حساب كثافة كتلة الأرض، وقد تمكّن كافنديش من قياس القوة بين كتلتين والحصول على نتائج لكثافة كتلة الأرض، ثم استخدم أشخاصًا آخرون نتائج التجربة واشتقاق منها ثابت الجاذبية الأرضية.^[٢]

نظام تجربة كافنديش

أُجريت تجربة كافنديش على جهاز الالتواء والذي يتكون من قضيب معلق من المنتصف بواسطة سلك رفيع، ولحدوث التواء في السلك فإنّه يتطلب عزم دوران مرتبط بعرض السلك والمادة المصنوع منها، ومبدأ عمل التجربة هو وجود قوّة جاذبة بين الكرتين تعمل على تدوير القضيب وإنشاء قوة جاذبة تتغلّب على مقاومة عزم الدوران أو مقاومة الالتواء الناتج.

وعند نقطة معينة تتساوي قوة الجاذبية مع مقاومة عزم الدوران، ولكن القصور الذاتي التذبذبي للكرتين يخلق توازن عند هذه النقطة وإنشاء تذبذات وتُقاس هذه التذبذات من خلال الضوء المنعكس من المرآة، ومن خلال معدل التذبذب، يُحدد معامل الالتواء للسلك أو ثابت الزنبرك وحساب بعد ذلك ثابت الجاذبية الأرضية (G).^[٣]

تعريف ثابت الجاذبية

ثابت الجاذبية والذي يُشار إليه بـG هو قيمة تجريبية وُصل إليها من خلال عدّة تجارب ومحاولات، واستخدم في قانون الجاذبية العام لنيوتن، وقدّمه إسحاق نيوتن لأول مرة في عام 1687 في منشوره الشهير، ولكنه لم يُشتق في تجربة فعلية إلّا في عام 1798 من قبل هنري كافنديش أثناء قيامه لتجربة كافنديش وحساب قوة الجاذبية، وكان هو أول شخص ينجح في قياس ثابت الجاذبية ولم تكن هناك أي قياسات دقيقة بعد كافنديش وقريبة من ثابت الجاذبية الذي وصل إليه نيوتن.^[٤]

الخالصة

تمكن العالم كافنديش من إجراء تجربة، أثبتت قيمة ثابت الجاذبية الذي اكتشفه نيوتن قبل أكثر من قرن، من تاريخ إجراء هذه التجربة.

المراجع

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.