Принцип действия крутильных весов кратко

Основные принципы крутильных весов

Крутильные весы — это устройство, которое используется для измерения массы тела. Они основаны на принципе механического равновесия. Основные принципы работы крутильных весов следующие:

1. Принцип момента силы. Крутильные весы основаны на принципе действия пары сил, создаваемых массой тела и противодействующих внешней силе или моменту. Когда равновесие достигается, моменты сил на весах равны, что позволяет определить массу тела.
2. Принцип крутильного маятника. Крутильные весы состоят из горизонтально закрепленной оси, к которой прикреплено подвижное цилиндрическое тело – стрелка. Тело имеет массу и определенное расстояние от оси, что обеспечивает вращение под действием момента силы.
3. Момент силы и угол отклонения. Угол отклонения между прикладываемой силой и осью вращения является мерой момента силы. Чем больше момент силы, тем больше угол отклонения и масса тела.
4. Шкала измерений. Крутильные весы часто имеют шкалу, на которой отображается масса тела. Шкала может быть представлена в виде циферблата с стрелкой или в виде числовых значений на панели. Однако, с точки зрения основных принципов, шкала необходима только для отображения результатов измерений и не влияет на принцип работы весов.
5. Прецизионность. Крутильные весы могут обладать разной точностью измерений в зависимости от их конструкции и качества. Чтобы получить более точные результаты, необходимо использовать крутильные весы с более высокой точностью.

Таким образом, основные принципы крутильных весов включают в себя основу механического равновесия, использование крутильного маятника, определение момента силы и угла отклонения, а также возможность отображения результатов на шкале.

Закон Кулона для зарядов в вакууме

Рассмотрим два точечных заряда, которые находятся в вакууме (рис. 2).

Рис. 2. Два положительных заряда q и Q, расположенных в вакууме на расстоянии r, отталкиваются. Силы отталкивания направлены вдоль прямой, соединяющей заряды

На рисунке 2 сила \(\large F_ \) – это сила, с которой положительный заряд Q отталкивает второй положительный заряд q. А сила \(\large F_ \) принадлежит заряду q, с такой силой он отталкивает заряд Q.

Примечание: Точечный заряд – это заряженное тело, размером и формой которого можно пренебречь.

Силы взаимодействия зарядов, по третьему закону Ньютона, равны по величине и направлены противоположно. Поэтому, для удобства можно ввести обозначение:

\

Для силы взаимодействия зарядов в вакууме Шарль Кулон сформулировал закон так:

Формула для этого закона на языке математики запишется так:

\(F \left( H \right) \) – сила, с которой два точечных заряда притягиваются, или отталкиваются;

\(|q| \left( \text\right) \) – величина первого заряда;

\(|Q| \left( \text\right) \) – величина второго заряда;

\(r \left( \text\right) \) – расстояние между двумя точечными зарядами;

\(k \) – постоянная величина, коэффициент в системе СИ;

Сила – это вектор. Две главные характеристики вектора – его длина и направление.

Формула позволяет найти одну из характеристик вектора F — модуль (длину) вектора.

Чтобы определить вторую характеристику вектора F – его направление, нужно воспользоваться правилом: Мысленно соединить два неподвижных точечных заряда прямой линией. Сила, с которой они взаимодействуют, будет направлена вдоль этой прямой линии.

Примечание: Еще один пример центральной силы — сила тяжести.

Что такое коэффициент k с точки зрения физики

Постоянная величина \(k \), входящая в формулу силы взаимодействия зарядов, имеет такой физический смысл:

Значение постоянной k равно девяти миллиардам!

Это значит, что заряды взаимодействуют с большими силами.

Константу k можно вычислить опытным путем, расположив два известных заряда (не обязательно по 1 Кулону каждый) на удобном для измерений расстоянии (не обязательно 1 метр) и измерив силу из взаимного действия.

Нужно подставить известные величины зарядов, расстояние между ними и измеренную силу в такую формулу:

Величина k связана с электрической постоянной \(\varepsilon\) такой формулой:

Поэтому дробь из правой части этой формулы можно встретить в различных справочниках физики, где она заменяет коэффициент k.

Решение

Рис. 3. Поворот гантельки на нерастяжимых нитях за счет гравитационного притяжения к неподвижным грузам; вид сверху (слева) и вид с другого боку (справа). Величина углов отклонения на этих рисунках сильно преувеличена. На рисунке справа дальние грузик и нить показаны пунктиром

Решение через моменты сил. Сила гравитационного притяжения в каждой паре грузов равна . Поскольку R много меньше L, взаимодействием тел с дальними грузами можно пренебречь. Для того чтобы найти возвращающую силу подвеса, сравним исходное и новое положение гантельки (рис. 3). Вид сверху (рис. 3, слева) показывает, что при повороте на угол α точки крепления нитей к стержню сместились в горизонтальной плоскости на расстояние Δx = αd/2 (это едва видимое на рисунке смещение крестиков, которые показывают точки крепления нитей). Поскольку верхние концы нитей зафиксированы, выходит, что каждая нить отклонилась от вертикали на угол .

Подчеркнем, что все углы здесь выражаются через радианную меру; именно в этих единицах для малых углов справедливо приближение, что синус или тангенс угла примерно равен самому углу.

Через каждую нить передается сила, равная силе тяжести одного груза, mg. А поскольку нить наклонилась, то у этой силы появляется компонента в горизонтальной плоскости: .

Итак, оба типа сил найдены, осталось домножить их на плечо действия этих сил и приравнять моменты сил (условие равновесия относительно вращения): .

Подставляя все выражения, находим равновесный угол поворота .

Заметим, что масса грузов, установленных на гантельке, сократилась. Первый множитель здесь — это очень маленькая величина, показывающая отношение сил гравитационного притяжения со стороны груза и со стороны Земли. Второй множитель, наоборот, большой, это чисто геометрический эффект, который и делает поворот гантельки заметным.

Решение через потенциальные энергии. Взглянем на рис. 3, справа, где смещение гантельки показано с другого бока; луч зрения здесь идет вдоль первоначального направления стержня. Из-за того что нити нерастяжимы, их длина остается неизменной. Поэтому точки крепления нити к стержню смещаются не строго горизонтально, а идут по дуге, и значит, они чуть-чуть приподнимаются. Если длина нити равна l, то этот подъем вычисляется так же, как и для обычного математического маятника: .

Изменение потенциальной энергии гантельки за счет подъема в поле земного притяжения равно .

С другой стороны, поворот гантельки сближает каждую пару грузов на расстояние ΔR = αL/2 и, как следствие, изменяет потенциальную энергию гравитационного притяжения в каждой паре на величину –FΔR. Значит, потенциальная энергия взаимодействия всей гантельки с неподвижными грузами равна ΔE = –FαL.

Последнее слагаемое здесь — это просто константа, она от угла поворота не зависит. Поэтому минимум потенциальной энергии достигается, когда выражение в скобках зануляется. Это и дает искомый ответ, который совпадает с полученным ранее.

Если подставить числа, то угол поворота получится примерно 0,33 миллирадиана, или же примерно одна угловая минута; концы метрового стержня сдвинутся при таком повороте всего на 1/6 миллиметра. Если же мы хотим измерить гравитационную постоянную с относительной погрешностью 10 –4 , то нам придется не просто зарегистрировать этот поворот, а измерить его как минимум с такой же точностью, то есть на уровне одной сотой доли угловой секунды!

Где закон Кулона применяется на практике

Основной закон электростатики — это важнейшее открытие Шарля Кулона, которое нашло своё применение во многих областях.

Работы известного физика использовались в процессе изобретения различных устройств, приборов, аппаратов. К примеру, молниеотвод.

При помощи молниеотвода жилые дома, здания защищают от попадания молнии во время грозы. Таким образом, повышается степень защиты электрического оборудования.

Молниеотвод работает по следующему принципу: во время грозы на земле постепенно начинают скапливаться сильные индукционные заряды, которые поднимаются вверх и притягиваются к облакам. При этом на земле образуется немаленькое электрическое поле. Вблизи молниеотвода электрическое поле становится сильнее, благодаря чему от острия устройства зажигается коронный электрический заряд.

Далее образованный на земле заряд начинает притягиваться к заряду облака с противоположным знаком, как и должно быть согласно закону Шарля Кулона. После этого воздух проходит процесс ионизации, а напряжённость электрического поля становится меньше возле конца молниеотвода. Таким образом, риск попадания молнии в здание минимален.

На основе закона Кулона было разработано устройство под названием “Ускоритель частиц”, которое пользуется большим спросом сегодня.

В данном приборе создано сильное электрическое поле, которое увеличивает энергию попадающих в него частиц.

Подсказка

Гравитационное взаимодействие между грузами вычислить легко; сложнее сосчитать возвращающую силу, которая противодействует гравитационному притяжению. Здесь можно воспользоваться двумя методами расчета, в соответствии с тем, который кажется вам удобнее.

Первый использует непосредственно моменты сил. Выясните, что произойдет с нитями при повороте гантельки на маленький угол α, какие возникнут горизонтальные силы в местах крепления нитей к стержню и какой момент сил они создадут, и затем выясните, когда он сбалансирует момент сил притяжения.

Второй метод — энергетический. Докажите, что при повороте на некоторый угол гантелька вдобавок приподнимается в поле тяжести. Найдите потенциальную энергию этого подъема, а также потенциальную энергию притяжения грузов друг к другу. Поскольку смещение грузов за счет поворота будет много меньше R, эту потенциальную энергию можно вычислять по той же простой формуле, по которой вычисляется потенциальная энергия тела в поле Земли: она линейно растет с удалением от тела. После всего этого выясните, какой угол поворота обеспечивает минимум суммарной потенциальной энергии.

Как выбрать крутильные весы

Первым шагом при выборе крутильных весов является определение точности и диапазона измерений, необходимых для вашей работы. Это позволит выбрать модель с подходящей грузоподъемностью и разрешением.

Важным фактором является также удобство использования и функциональность крутильных весов

Обратите внимание на наличие удобного интерфейса, интуитивно понятных кнопок и наличие дополнительных функций, таких как автоматическая тарировка или возможность работы с различными единицами измерения

Не менее важным фактором является надежность и долговечность крутильных весов. Исследуйте характеристики модели, такие как материал корпуса, наличие антивандальной защиты или влагозащитного покрытия. Также узнайте о гарантии на товар и возможности сервисного обслуживания.

Кроме того, стоит учесть возможность подключения крутильных весов к компьютеру или другому управляющему устройству. Это позволит вам автоматизировать процесс взвешивания и сэкономить время при обработке данных.

Важным фактором является также цена крутильных весов

Обратите внимание на соотношение стоимости и качества товара. Приобретение дешевой модели может привести к проблемам в будущем, поэтому стоит выбирать крутильные весы от проверенных производителей с хорошей репутацией

Итак, при выборе крутильных весов необходимо учесть точность и диапазон измерений, удобство использования, надежность и долговечность, возможность подключения к управляющему устройству и соотношение цены и качества. Анализируйте представленную на рынке продукцию, проводите сравнительные исследования и выбирайте модель, наилучшим образом отвечающую потребностям вашей лаборатории или производства.

Направление сил в законе Кулона

Как и говорилось выше, направление взаимодействующих сил двух точечных электрических зарядов зависит от их полярности. Т.е. одноимённые заряды будут отталкиваться, а разноимённые притягиваться.

Кулоновские силы также можно назвать радиус-вектором, т.к. они направлены вдоль линии, проведённой между ними.

В некоторых физических задачах даются тела сложной формы, которые не получается принять за точечный электрический заряд, т.е. пренебречь его размерами. В сложившейся ситуации рассматриваемое тело необходимо разбить на несколько мелких частей и рассчитывать каждую часть по отдельности, применяя закон Кулона.

Полученные при разбиении вектора сил суммируются по правилам алгебры и геометрии. В результате получается результирующая сила, которая и будет являться ответом для данной задачи. Данный способ решения часто называют методом треугольника.

Закон Кулона для зарядов в веществе

Если два точечных заряда находятся в веществе, то сила их взаимного действия будет меньше, чем в вакууме. Для зарядов в веществе закон Кулона выглядит так:

\(F \left( H \right) \) – сила взаимодействия зарядов в веществе;

\(|q| ; |Q| \left( \text\right) \) – величины зарядов;

\(r \left( \text\right) \) – расстояние между зарядами;

\( k = 9\cdot 10^ \) – постоянная величина;

\( \varepsilon \) – диэлектрическая проницаемость вещества, для разных веществ различается, ее можно найти в справочнике физики;

Рис. 4. Два заряда -q и +Q, расположенные в вакууме на расстоянии r, притягиваются сильнее, нежели те же заряды, расположенные на таком же расстоянии в диэлектрике

Силы, с которыми заряды действуют друг на друга в веществе, отличаются от сил взаимодействия в вакууме в \( \varepsilon \) раз:

Примечание: Читайте отдельную статью, рассказывающую, что такое диэлектрическая проницаемость и электрическая постоянная.

КРУТИ́ЛЬНЫЕ ВЕСЫ́, при­бор для из­ме­ре­ния ма­лых сил (мо­мен­тов сил). Изо­бре­те­ны в 1784 Ш. Ку­ло­ном для из­ме­рения сил тре­ния ме­ж­ду жид­ко­стя­ми и твёр­ды­ми те­ла­ми и при­ме­не­ны им впо­след­ст­вии для изу­че­ния сил маг­нит­но­го и элек­трич. взаи­мо­дей­ст­вий (см. Ку­ло­на за­кон ). К. в. пред­став­ля­ют со­бой го­ри­зон­таль­ный ры­чаг, под­ве­шен­ный на длин­ной ни­ти (рис.). Ма­лую го­ри­зон­таль­ную си­лу, дей­ст­вую­щую на ры­чаг, оп­ре­де­ля­ют по уг­лу по­во­ро­та ры­ча­га в но­вое по­ло­же­ние рав­но­ве­сия, при ко­то­ром мо­мент из­ме­ряе­мой си­лы урав­но­ве­ши­ва­ет­ся мо­мен­том си­лы уп­ру­го­сти за­кру­чен­ной ни­ти. С по­мо­щью усо­вер­шен­ст­во­ван­ных К. в. в 1798 Г. Ка­вен­диш изме­рил гра­ви­та­ци­он­ную по­сто­ян­ную и оп­ре­де­лил мас­су и ср. плот­ность Зем­ли. К. в. яв­ля­ют­ся осн. эле­мен­том гра­ви­та­ци­он­но­го ва­рио­мет­ра , при по­мо­щи ко­то­ро­го Л. фон Эт­вёш на ру­бе­же 19–20 вв. про­вёл пре­ци­зи­он­ную про­вер­ку ра­вен­ст­ва гра­ви­та­ци­он­ной и инерт­ной масс с от­но­сит. по­греш­но­стью 2 · 10 –9 . Чув­ст­ви­тель­ные К. в. по­зво­ли­ли рос. фи­зи­кам В. Б. Бра­гин­ско­му и В. И. Па­но­ву в 1971 ус­та­но­вить ра­вен­ст­во гра­ви­та­ци­он­ной и инерт­ной масс с от­но­сит. по­греш­но­стью 10 –12 . Прин­цип К. в. реа­ли­зо­ван так­же в совр. тор­си­он­ных ве­сах, ко­то­рые рас­счи­та­ны на взве­ши­ва­ние ма­лых масс. В этих ве­сах из­ме­ряе­мая си­ла тя­же­сти за­кру­чи­ва­ет го­ри­зон­таль­ную уп­ру­гую нить или спи­раль­ную пру­жи­ну.

На тонкой упругой проволочке или кварцевой ниточке подвешено за серединку горизонтальное «коромысло», т. е. небольшой лёгкий стержень. На концах стержня закреплены, например, шарики. Эта система первоначально находится в покое. Если один из шариков зарядить электрическим зарядом, а затем поднести к нему одноимённый заряд, то шарик оттолкнется и повернет коромысло вокруг оси нити, причем угол отклонения будет пропорционален силе взаимодействия. А сила эта пропорциональна величине зарядов. Так можно измерять эти (очень слабые) силы, которые трудновато измерять другими способами. Особенно полезны крутильные весы при исследовании столь слабых сил, как всемирное тяготение и давление света.

Крутильные весы — физический прибор, предназначенный для измерения малых сил или моментов сил. Были изобретены Шарлем Кулоном для изучения взаимодействия точечных электрических зарядов и магнитных полюсов. В простейшем варианте состоит из вертикальной нити, на которой подвешен лёгкий уравновешенный рычаг.

Разновидности крутильных весов

Крутильные весы – это устройства, которые используются для измерения моментов силы или крутящих моментов и являются неотъемлемой частью многих экспериментов и исследований в физике и инженерии. Существует несколько разновидностей крутильных весов, которые различаются по принципу работы и специфичным применениям.

Строительные крутильные весы

Строительные крутильные весы используются в строительстве и позволяют измерять моменты силы при выполнении различных строительных работ, например, при затягивании гаек или болтов. Они обычно имеют большую нагрузочную способность и могут выдерживать сильные вращательные силы.

Научные крутильные весы

Научные крутильные весы используются в научных исследованиях и лабораторных условиях для измерения моментов силы в различных экспериментах. Они имеют большую точность и чувствительность, что позволяет измерять даже малые значения моментов силы. В научных крутильных весах часто используется специальное оборудование, такое как лазеры или оптические системы, для увеличения точности измерений.

Медицинские крутильные весы

Медицинские крутильные весы применяются в медицине для измерения и оценки силы мышц пациентов. Они позволяют определить уровень мышечной силы и сравнить ее с нормальными значениями в зависимости от пола, возраста и здоровья пациента. Медицинские крутильные весы часто используются в реабилитационной терапии, спортивной медицине и других областях, связанных с физической активностью.

Индустриальные крутильные весы

Индустриальные крутильные весы применяются в промышленности для контроля и измерения крутящих моментов в различных системах и механизмах. Они помогают определить нагрузку и эффективность оборудования, а также обеспечивают безопасную работу механизмов. Индустриальные крутильные весы могут быть встроены непосредственно в механизмы или быть отдельными устройствами, которые устанавливаются на оборудование для измерений.

Автомобильные крутильные весы

Автомобильные крутильные весы используются для измерения веса транспортных средств, особенно автомобилей. Они позволяют определить равномерность распределения нагрузки на каждое колесо и общий вес автомобиля. Это важная информация при проектировании и тестировании автомобилей, а также при контроле веса грузовых транспортных средств на дорогах.

Коэффициент пропорциональности k и электрическая постоянная

В формуле закона Кулона есть параметры k — коэффициент пропорциональности или — электрическая постоянная. Электрическая постоянная представлена во многих справочниках, учебниках, интернете, и её не нужно считать! Коэффициент пропорциональности в вакууме на основе можно найти по известной формуле:

Здесь — электрическая постоянная,

— число пи,

— коэффициент пропорциональности в вакууме.

Чтобы подытожить вышесказанное, необходимо привести официальную формулировку главного закона электростатики. Она принимает вид:

Сила взаимодействия двух покоящихся точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Причём произведение зарядов необходимо брать по модулю!

В данной формуле q₁ и q₂ — это точечные заряды, рассматриваемые тела; r2 — расстояние на плоскости между этими телами, взятое в квадрате; k — коэффициент пропорциональности ( для вакуума).

Послесловие

Обратите снова внимание на полученный нами ответ. Зависимость от расстояния между двумя нитями появляется в формуле в знаменателе и к тому же в квадрате

Поэтому возникает естественное желание увеличить угол отклонения с помощью уменьшения d. Более того, можно вообще взять одну достаточно тонкую нить, которая еще держит килограммовую массу, и подвесить на нее гантельку ровно за центр тяжести. Собственно, именно так и ставились первые экспериментф с крутильными весами, — да и большинство нынешних.

Однако как только мы переходим от двух нитей к одной, сразу меняется механика возвращающей силы. В нашей задаче мы могли считать нити нерастяжимыми, поскольку возвращающий момент сил возникал чисто геометрически, за счет ненулевого плеча сил. В случае одной нити так делать уже нельзя, это уже будет нефизичное приближение. Здесь возвращающая сила возникает как раз за счет скручивания, деформации этой нити. Это значит, что возвращающий момент сил определяется механическими свойствами материала, из которого нить сделана. И вот эта чувствительность к механике материалов уже является источником беспокойства среди экспериментаторов, которые занимаются гравиметрией с крутильными весами.

Во-первых, эти свойства трудно точно измерить, ведь упругость материалов вовсе не ограничивается простым законом Гука. Во-вторых, эти упругие свойства материалов могут меняться с течением времени или зависеть от внешних условий, особенно, если нить очень тонкая или если крутильный маятник колеблется с большой амплитудой. Правда, тут есть одна маленькая хитрость: не вычислять возвращающую силу из свойств материала, а измерить период свободных колебаний такого крутильного маятника, и выразить возвращающую силу через него, но увы, механика деформируемого материала вмешивается и тут.

В экспериментах французской группы все эти тонкости не играют существенной роли. Дело в том, что вместо нити там использовалась тонкая и узкая металлическая лента (длина 16 см, ширина 2,5 мм, толщина 30 микрон); две нити нашей задачи — это упрощенная модель такой ленты. Лента создает возвращающую силу преимущественно за счет геометрических эффектов, а вовсе не за счет деформации материала. По оценке авторов работы, вклад деформации в возникающую силу составляет всего 4%. Это значит, что наша модель с двумя нерастяжимыми нитями является довольно хорошим приближением для этой ленты. А с точки зрения эксперимента, даже если упругие или пластические свойства материала известны не слишком хорошо, эта погрешность не будет играть существенной роли в точности измерений. Слабая зависимость результата от этих свойства материала — один из плюсов этих экспериментов.

• Роль школы в политической социализации

    

• Психология лечебного процесса и медицинской среды кратко

    

• Охарактеризуйте основные этапы создания публикаций в ms publisher кратко

    

• Эффективность социальной политики организации кратко

    

• Календарно тематическое планирование по математике 1 класс школа 2100

Интересные факты о крутильных весах

Крутильные весы – это измерительный прибор, который используется для измерения массы различных предметов. Они работают по принципу момента силы, создаваемого весом измеряемого объекта.

1. Принцип работы

Крутильные весы состоят из горизонтально закрепленной оси и подвешенного к ней маятника, на котором находится груз. Под действием силы тяжести груз начинает поворачиваться и создает момент силы, который уравновешивается противодействующим моментом силы упругости.

2. Измерение массы

Крутильные весы позволяют измерять массу объектов путем сравнения момента силы приложенного объекта с известным моментом. Чем больше масса объекта, тем больше будет момент силы, и наоборот. Для более точного измерения, крутильные весы обычно имеют шкалу на оси и указатель, который указывает на значение массы.

3. Применение

Крутильные весы могут быть использованы в различных областях, включая науку, инженерию и производство. В лабораториях они используются для измерения массы химических веществ и материалов. В инженерии они помогают определить вес различных деталей и механизмов. В производстве они находят применение при контроле качества продукции и формовке материалов.

4. Виды крутильных весов

Существуют различные виды крутильных весов, включая одноразовые и многоразовые. Одноразовые весы обычно имеют фиксированную шкалу и служат для однократного использования. Многоразовые весы могут иметь сменные грузы, что позволяет измерять массу различных объектов.

5. История

Понятие момента силы и крутильных весов было разработано английским физиком Робертом Гуки в XVII веке. Он провел множество экспериментов с маятниками и создал учение о механике, на котором основаны крутильные весы.

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Крутильные весы» в других словарях:

КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ — чувствительный физ. прибор для измерений малых сил (малых моментов сил). К. в. были изобретены франц. физиком Ш. Кулоном в 1784 и применены им для исследования вз ствия точечных электрич. зарядов и магн. полюсов (см. КУЛОНА ЗАКОН). К. в.… … Физическая энциклопедия

КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ — (торсионные весы), чувствительный прибор для измерения слабых сил, гравитационных, магнитных или электрических. У крутильных весов имеется горизонтальное плечо, подвешенное в центре на тонкой проволоке или нити, которая закручивается вокруг… … Научно-технический энциклопедический словарь

КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ — чувствительный физический прибор для измерения малых сил (малых моментов сил). По углу поворота рычага крутильных весов можно определить крутящий момент действующих сил и сами силы … Большой Энциклопедический словарь

Крутильные весы — чувствительный физический прибор для измерения малых сил (малых моментов сил). К. в. были изобретены Ш. Кулоном в 1784 (см. Кулона весы). К. в. простейшей конструкции состоят из вертикальной нити, на которой подвешен лёгкий уравновешенный … Большая советская энциклопедия

крутильные весы — чувствительный физический прибор для измерения малых сил (малых моментов сил). По углу поворота рычага крутильных весов можно определить крутящий момент действующих сил и сами силы. * * * КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ, чувствительный физический … Энциклопедический словарь

крутильные весы — sukamosios svarstyklės statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Mikrosvarstyklės, kurių veikimas pagrįstas metalo arba kvarco spiralės ar siūlo priešinimusi sukimui arba lenkimui. atitikmenys: angl. Coulomb’s balance; torsion… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

крутильные весы — sukamosios svarstyklės statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Svarstyklės silpnoms elektrostatinėms, magnetinėms, gravitacinėms jėgoms matuoti. atitikmenys: angl. Coulomb’s balance; torsion balance vok. Coulomb Torsionswaage … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

крутильные весы — sukamosios svarstyklės statusas T sritis chemija apibrėžtis Mikrosvarstyklės, kuriose panaudojamas metalo (kvarco) spiralės ar siūlo priešinimasis sukimui arba lenkimui. atitikmenys: angl. torsion balance rus. крутильные весы; торзионные весы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

крутильные весы — sukamosios svarstyklės statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. torsion balance vok. Drehwaage, f; Torsionswaage, f; Verdrehungswaage, f rus. крутильные весы pranc. balance de torsion, f … Fizikos terminų žodynas

Крутильные весы — Этот прибор, впервые устроенный Кулоном (см.) в конце прошлого столетия, представляет применение закручивания и раскручивания проволок и других упругих нитей к измерению слабых сил в горизонтальной плоскости; К. весы могут быть однонитные… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Одна из важных задач современной экспериментальной физики — это аккуратное измерение фундаментальных констант. Физиков интересует, во-первых, численное значение этих величин, поскольку они входят в огромное количество физических формул и, значит, определяют наше понимание разных эффектов. А во-вторых, очень полезно проверять, действительно ли они остаются постоянными во всех мыслимых условиях или же могут как-то меняться.

В большинстве этих экспериментов используются установки, очень напоминающие крутильные весы — тот самый прибор, с помощью которого Кавендиш выполнил свои измерения (рис. 1). В них легкое коромысло с двумя грузами на краях подвешено на нити за середину, а сбоку к грузам подносят два массивных тела. Тела притягиваются друг к другу за счет гравитации, и из-за этого крутильные весы чуть-чуть поворачиваются. Измеряя угол поворота и зная массы тел, все расстояния и упругие свойства нити, можно вычислить гравитационную постоянную. (Существует и другой вариант этого эксперимента: крутильные весы свободно вращаются туда-сюда, а наличие гравитирующих тел влияет на период вращения, но мы не будем на нём останавливаться.)

Рис. 2. Крутильные весы на двух нитях; вид сбоку (слева) и вид сверху (справа). Крестики показывают точки крепления нитей

В этой задаче предлагается рассчитать простой вариант крутильных весов, подвешенных не на одной, а на двух нитях (рис. 2). Эта задача познакомит с некоторыми особенностями механики крутильных весов, которые играют роль в современных экспериментах.