Escalas de torsión

Una balanza de torsión es un instrumento físico diseñado para medir pequeñas fuerzas o momentos de fuerzas .

Fueron inventados por Charles Coulomb en 1777 (según otras fuentes, en 1784) para estudiar las fuerzas de interacción de las cargas eléctricas puntuales y las fuerzas de interacción de los polos magnéticos [1] .

En la versión más simple, el dispositivo consta de un hilo vertical elástico sobre el que se suspende una barra ligera equilibrada.

Cómo funciona

Bajo la acción de las fuerzas medidas, la varilla comienza a girar en el plano horizontal hasta que estas fuerzas se equilibran con las fuerzas elásticas del hilo retorcido. Por el ángulo de rotación de la varilla , se puede juzgar el par de las fuerzas medidas, ya que: $\alfa$ $METRO$

\alpha ={\frac {Ml}{GI_{\mathrm {T} }}},

donde esta la longitud del hilo,

yo

GRAMO

es el módulo de corte del material del filamento,

I_{\mathrm {T} }

es el momento polar de inercia de la sección transversal del hilo con respecto al centro, para un hilo redondo:

I_{\mathrm {T} }={\frac {\pi r^{4}}{2}}={\frac {\pi D^{4}}{32}}.

El valor es la rigidez torsional o torsional de la suspensión, a partir de la cual el momento medido se expresa como: $\kappa ={\frac {GI_{\mathrm {T} }}{l}}$

M=\kappa \alpha .

Con base en el momento medido y la longitud del brazo de fuerza igual a la mitad de la longitud de la varilla , se puede calcular la fuerza de interacción, por ejemplo, de bolas cargadas: $L/2$ $F$

{\ estilo de visualización F = 2M/L.}

La rigidez de torsión del hilo en los experimentos se puede medir con alta precisión a partir del período medido de vibraciones de torsión del péndulo de torsión y el momento de inercia de la varilla con bolas en relación con el eje vertical que pasa por su centro calculado a partir de las dimensiones geométricas conocidas y masa de la varilla y las bolas en sus extremos : $Tennesse}$ $yo$

T_{n}=2\pi {\sqrt {\frac {I}{\kappa }}},

dónde:

\kappa =4\pi ^{2}I/{T_{n}}^{2}.

La sensibilidad de la balanza aumenta con un aumento en la longitud del hilo, una disminución en su grosor y una disminución en el módulo de corte de su material.

Importancia científica

En 1785, con la ayuda de balanzas de torsión, se descubrió experimentalmente la ley de interacción de dos cargas puntuales en reposo: la ley de Coulomb [2] .

También en 1797-1798, G. Cavendish utilizó el diseño de balanzas de torsión para medir la constante gravitatoria y la densidad media de la Tierra [3] .

Véase también

Notas

↑ Balanzas de torsión : artículo de la Gran Enciclopedia Soviética .
↑ Balanzas de torsión : artículo de la Gran Enciclopedia Soviética .
↑ Ver Experimento de Cavendish para más detalles.

Literatura

Diccionario Enciclopédico Físico / Cap. edición A. M. Projorov. ed. contar D. M. Alekseev, A. M. Bonch-Bruevich, A. S. Borovik y otros - M .: Sov. Enciclopedia, 1983. - S. 333. - 982 p. — 100.000 copias.

Enlaces

Balanzas de torsión : un artículo de la Gran Enciclopedia Soviética .