请问卡文迪许到底是怎么测出地球质量的?

请问卡文迪许到底是怎么测出地球质量的?
请问卡文迪许到底是怎么测出地球质量的?

请问卡文迪许到底是怎么测出地球质量的?
17世纪末年,英国科学家牛顿发现了万有引力定律.牛顿和很多科学家都发现,利用万有引力的公式,可以求出地球的质量来.这需要几个数值：一个是地球对一个已知质量的物体的吸引力,它实际上就是物体受到的重力,这很容易测得；一个是地球和物体的距离,这可以用地球的半径代替；另一个关键的数值叫“万有引力常数”,这个数值虽然当时还不知道,但是可以从在地面上直接测量两个已知质量物体之间的引力而求出来.牛顿称量地球的方法,原理是完全正确的,他使用的是“间接测量法”,这种方法和我国古代“曹冲称象”的故事里说的曹冲称出大象的质量的方法很相似,只不过曹冲称象利用的是物体浮力的定律,而牛顿利用的是万有引力定律.牛顿测出地球和一个已知物体之间的引力,从而计算出地球的质量来.可惜“万有引力常数”数值极其微小,测量起来十分困难,牛顿精心设计了好几个实验,想直接测出两个物体之间的引力来.可是他失败了.他还发现,一般的物体之间的引力非常非常微小,以至根本测量不出来.牛顿失望了,他也曾当众宣布：想利用测量引力来计算地球质量的努力将是徒劳的.牛顿去世以后,还有一些科学家继续研究这个问题.1750年,法国科学家布格尔来到南美洲的厄瓜多尔,他爬上了陡峭的琴玻拉错山顶,沿着悬崖吊下一根垂线,线的下面拴着一个铅球.他想先测量出垂线因受到山的引力而偏离的距离,再根据山的密度和体积算出山的质量,进一步求出“万有引力常数”来.可是,由于引力实在太小了,铅垂线偏离的距离几乎量不出来,即使量出来也很不精确,实验仍然没有成功.一次又一次实验的失败,使称量地球成了无法攻克的著名难题,一个物理学上的禁区.引力被“放大”了 在攀登科学高峰的崎岖的小路上,有的人摔倒了,有的人退缩了.但也有人在勇敢地继续向上攀登,卡文迪就是其中的一个.从十几岁开始,卡文迪就开始研究这个问题,他仔细分析了前人失败的原因,认为主要是由于实验方法既不方便,由很不精确.他决心设计出一种新的实验.1750年的一天,卡文迪许听到一个消息,剑桥大学有位名叫约翰·米歇尔的科学家,他在研究磁力的时候,使用了一种巧妙的方法,可以观察到很小的力的变化.卡文迪许立刻赶去向他请教.米歇尔向卡文迪许介绍了实验的方法,他用一根石英丝把一块条形磁铁横吊起来,然后用另一块磁铁去吸引它,这时候石英丝就发生了扭转,磁引力的大小就清楚地看出来了.卡文迪许受到了很大启发.他想,能不能用这个方法测出两个物体之间的微弱引力呢?他一回到实验室,立刻仿制了一套装置：在一根细长杆的两端各安上一个小铅球,做成一个像哑铃似的东西；再用一根石英丝把这个“哑铃”横吊起来.他想,如果用两个大一些的铅球分别移近两个小铅球,由于铅球之间存在引力,“哑铃”一定会发生摆动,石英丝也会随着扭动.这时候,只要测出石英丝扭转的程度,就可以进一步求出引力从理论上分析,这个设想是成立的.可是卡文迪许实验了许多次,都没有成功.原因在哪里呢?还是由于引力实在太微弱了.现在我们知道,两个1千克重的铅球在相距10厘米的时候,它们之间的相互引力只有十亿分之一千克；这么微小的力,得需要多么精密的仪器才能测量出来呀,卡文迪许受到当时条件的限制,几乎完全靠肉眼观察来确定石英丝的变化,的确是太困难了卡文迪许陷入了长期的苦思.他想,在实验的时候,石英丝肯定发生了扭转,只是程度极其微小,不易觉察出来就是了.能不能把这肉眼发现不了的扭转加以放大,使它变得显著一些呢?科学上的重大发明,往往都离不开要设计出一种巧妙的研究方法.卡文迪许正是这样,他花了很长时间专心思考这个问题,可一直没有想出满意的方法.这一天,他到皇家学会去开会.走在半路上,他看到几个小孩子,正在作一种有趣的游戏：他们每人手里拿着一面小镜子,用来反射太阳光,互相照着玩.小镜了只要稍一转动,远处光点的位置就发生很大变化.“真有意思!”看着那些活泼的孩子,卡文迪许想.忽然有一个念头闪过他的脑海,他掉头跑回实验室,对自己的实验装置进行了一番革新.他把一面小镜子固定在石英丝上,用一束光线去照射它.光线被小镜子反射过来,射在一根刻度尺上.这样,只要石英丝有一点极小的扭动,反射光就会在刻度尺上明显地表示出来.扭动被放大了!实验的灵敏度大大提高了,这就是著名的“扭秤”实验法.终于出了地球的质量 成功了!卡文迪许抑制住内心的兴奋,再接再厉,继续钻研.一直到1798年,他终于测出了“万有引力常数”的数值,并且进一步算出了地球的质量.这是一个大得令人吃惊的数字：5．976乘以10的24次方千克,也就是大约60万亿亿吨!不久太阳的质量也用相同的方法测量出来,是地球质量的33万倍,为2乘以10的30次方千克.测出地球质量以后,地球的平均密度就求出来了,为5．52克/立方厘米.可是地球表面密度仅为2．5—3克/立方厘米,这样就可以推算出地球中心的密度高达7—8克/立方厘米.

英国科学家亨瑞·卡文迪许将一条细线系于一个轻质木棒的中端，并在木棒的两端各系上一个小铅球，从而制成了一个简单的装置，木棒可绕悬线自由扭动。这样，只需轻轻一碰，木棒两端的小球就可改变装置的运动状态。利用这一方法，卡文迪许测出了不同作用力产生的“扭矩”。 而后，卡文迪许将两个较大的金属球分别装于这两个小球的附近，这两个金属球与两个小球之间的引力使悬线发生轻微的扭动。根据扭臂的长度，卡文迪许计算出了两...

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英国科学家亨瑞·卡文迪许将一条细线系于一个轻质木棒的中端，并在木棒的两端各系上一个小铅球，从而制成了一个简单的装置，木棒可绕悬线自由扭动。这样，只需轻轻一碰，木棒两端的小球就可改变装置的运动状态。利用这一方法，卡文迪许测出了不同作用力产生的“扭矩”。 而后，卡文迪许将两个较大的金属球分别装于这两个小球的附近，这两个金属球与两个小球之间的引力使悬线发生轻微的扭动。根据扭臂的长度，卡文迪许计算出了两对球体之间的相互的吸引力，进而他根据两对球体的中心距和各球的质量，以及位于地表的相同球体所受的重力（该重力大于两球间的相互作用力），与两对球体间吸力的差值计算出了地球的质量。 希望对楼主有用哦

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