Vääntövaa'at

Vääntövaaka on fyysinen instrumentti , joka on suunniteltu mittaamaan pieniä voimia tai voimien momentteja .

Charles Coulomb keksi ne vuonna 1777 (muiden lähteiden mukaan vuonna 1784) tutkiakseen pistesähkövarausten vuorovaikutusvoimia ja magneettinapojen vuorovaikutusvoimia [1] .

Yksinkertaisimmassa versiossa laite koostuu joustavasta pystykierteestä, johon on ripustettu kevyt tasapainotettu tanko.

Kuinka se toimii

Mitattujen voimien vaikutuksesta tanko alkaa pyöriä vaakatasossa, kunnes kierretyn kierteen elastiset voimat tasapainottavat nämä voimat. Tangon kiertokulman perusteella voidaan arvioida mitattujen voimien vääntömomentti, koska: $\alpha$ $M$

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

missä on langan pituus,

l

G

on filamenttimateriaalin leikkausmoduuli ,

I_{\mathrm {T} }

on kierteen poikkileikkauksen napahitausmomentti suhteessa keskustaan pyöreälle kierteelle :

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

Arvo on jousituksen vääntö- tai vääntöjäykkyys, josta mitattu momentti ilmaistaan seuraavasti: $\kappa ={\frac {GI_{\mathrm {T} }}{l}}$

M=\kappa \alpha .

Mitatun momentin ja puolet sauvan pituudesta vastaavan voimavarren pituuden perusteella voidaan laskea esimerkiksi varautuneiden pallojen vuorovaikutusvoima: $L/2$ $F$

F=2M/L.

Kierteen vääntöjäykkyys kokeissa voidaan mitata suurella tarkkuudella mitatusta vääntöheilurin vääntövärähtelyjaksosta ja tangon hitausmomentista palloilla sen keskipisteen läpi kulkevaan pystyakseliin nähden laskettuna tunnetuista geometrisista mitoista ja tangon ja sen päissä olevien pallojen massa : $T_{n}$ $minä$

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

missä:

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

Vaa'an herkkyys kasvaa langan pituuden kasvaessa, sen paksuuden pienentyessä ja sen materiaalin leikkausmoduulin pienentyessä.

Tieteellinen merkitys

Vuonna 1785 vääntövaakojen avulla löydettiin kokeellisesti kahden lepopistevarauksen vuorovaikutuksen laki - Coulombin laki [2] .

Myös vuosina 1797-1798 G. Cavendish käytti vääntövaakojen suunnittelua mittaamaan maan gravitaatiovakiota ja keskimääräistä tiheyttä [3] .

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Vääntövaa'at - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta .
↑ Vääntövaa'at - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta .
↑ Katso Cavendish Experiment saadaksesi lisätietoja.

Kirjallisuus

Fyysinen tietosanakirja / Ch. toim. A. M. Prokhorov. Ed. Kreivi D. M. Alekseev, A. M. Bonch-Bruevich, A. S. Borovik ja muut - M .: Sov. Encyclopedia, 1983. - S. 333. - 982 s. - 100 000 kappaletta.

Linkit

Vääntötasapainot - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta .