Les balances de torsion

Les balances de torsion

Une force peut être mesurée en mesurant la déformation du fil de torsion d'une balance de torsion.

Pysique

Mots clés

pendule de torsion, fil de torsion, Coulomb, Cavendish, Eötvös, constante gravitationnelle, interaction électrostatique, pesanteur, gravitation, moment d'une force, force, masse, charge, masse inertielle, masse gravitationnelle, torsion, équilibre, télescope, gisement de minerai, gisement de pétrole, mécanique, physique

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Scènes

Balances de torsion

  • Balance de Coulomb - La balance de torsion construite par Charles Coulomb (1736-1806) sert à mesurer l'interaction électrostatique.
  • Balance de Cavendish - La balance de torsion construite par Henry Cavendish (1731-1810) sert à mesurer la force gravitationnelle.
  • Balance d'Eötvös - La balance de torsion construite par Lorand Eötvös (1848-1919) sert à mesurer la force gravitationnelle. Elle fut utilisée pour trouver du pétrole et des gisements de minerais et pour cartographier les caractéristiques du sous-sol. En utilisant la balance d'Eötvös, on a pu prouver avec une grande précision que la masse gravitationnelle et la masse inertielle d'un matériau sont proportionnelles. Cela est une des hypothèses de base de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

La balance de Coulomb
La balance de torsion construite par Charles Coulomb (1736 - 1086) sert à mesurer l'interaction électrostatique.

La balance de Cavendish
La balance de torsion construite par Henry Cavendish (1731 - 1810) sert à mesurer la force gravitationnelle.

La balance d'Eötvös
La balance de torsion construite par Lorand Eötvös (1848 - 1919) sert à mesurer la force gravitationnelle.
Elle fut utilisée pour trouver des gisements de pétrole et de minerais, et pour cartographier les caractéristiques du sous-sol. En utilisant la balance d'Eötvös, on a pu prouver avec une grande précision que la masse gravitationnelle et la masse inertielle d'un matériau sont proportionnelles. Cela est une des hypothèses de base de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Balance de Coulomb

  • charge expérimentale - Une charge plus important engendre une torsion plus importante du fil.
  • fil de torsion - Les forces d'attraction et de répulsion le font se tordre et entraînent une contrainte de torsion dedans. La force gravitationnelle engendre la torsion du fil et induit une contrainte de torsion dans celui ci. Quand la contrainte de torsion s'équilibre avec le couple qui résulte de la force gravitationnelle, la balance atteint l'équilibre. Quand la contrainte est plus grande, une plus grande torsion est requise pour la balance. L’ampleur de la force est proportionnelle à l'angle de la torsion.
  • sphère de cuivre chargée

La balance de torsion construite par Charles Coulomb (1736 - 1086) sert à mesurer l'interaction électrostatique.

L'interaction électrostatique engendre la torsion du fil et induit une contrainte de torsion dedans. Quand la contrainte de torsion équilibre le couple qui résulte de l'interaction électrostatique, la balance atteint l'équilibre. Les forces électrostatiques plus élevées demandent plus de torsion dans le fil de la balance, la magnitude de la force est donc proportionnelle à l'angle de la torsion.

Balance de Cavendish

  • fil de torsion - La force gravitationnelle entre les sphères le font se tordre et induisent une contrainte de torsion dedans. La force gravitationnelle engendre la torsion du fil et induit une contrainte de torsion dans celui ci. Quand la contrainte de torsion s'équilibre avec le couple qui résulte de la force gravitationnelle, la balance atteint l'équilibre. L’ampleur de la force est proportionnelle à l'angle de la torsion; si la masse des objets est connue alors la constante gravitationnelle peut être calculée.
  • télescope - La torsion de la balance est observée via celui-ci.
  • regarder dans le télescope

La balance de torsion construite par Henry Cavendish (1731 - 1810) sert à mesurer la force gravitationnelle.

La force gravitationnelle engendre la torsion du fil et induit une contrainte de torsion dans celui ci. Quand la contrainte de torsion s'équilibre avec le couple qui résulte de la force gravitationnelle, la balance atteint l'équilibre. Quand la force est plus grande, une plus grande torsion est requise pour la balance. La magnitude de la force est proportionnelle à l'angle de la torsion. La valeur de la constante gravitationnelle peut être déterminée à l'aide de la balance de Cavendish : elle fait environ 6,67 *10⁻¹¹ (N*m²)/kg².

Balance d'Eötvös

  • télescope - La torsion de la balance et donc le tournant du miroir peuvent être observés via celui-ci. Quand le miroir tourne, l'image de la balance est aussi décalée.
  • échelle - Son image est reflétée par le miroir dans le télescope. Quand le fil de torsion se tord, le miroir tourne et donc l'image de la balance vue par le télescope est aussi décalée.
  • miroir - Quand le fil de torsion se tord, il tourne et change l'ange de réflexion de la lumière. Par conséquent, l'image de la balance est aussi décalée, ce qui est observé via le télescope.
  • fil de torsion - À cause de la variation spatiale, de l'inégalité du champ gravitationnel, différentes forces affectent les deux masses. Le fil en platine-iridium se tord et une contrainte de torsion se produit dedans. Quand la contrainte de torsion s'équilibre avec le couple qui résulte de la force gravitationnelle, la balance atteint l'équilibre. L’ampleur de la force est proportionnelle à l'angle de la torsion.

La balance d'Eötvös est une variante améliorée et plus sensible des balances de torsion plus anciennes, développée par Lorand Eötvös (1848-1919), un physicien hongrois. Il écrivit que "C'est une balance de Coulomb un peu spéciale, c'est tout".

Le fil de torsion est fait de platine, sa torsion, bien que petite, peut être observée à l'aide d'un miroir. La rotation de la balance est engendrée par des changements de densité des roches sous-jacentes, c'est pourquoi elle fut largement utilisée dans l'exploration minérale et pétrolière.

La balance d'Eötvös est aussi appropriée pour déterminer le quotient de la masse lourde et de la masse inertielle d'une matière. Lorand Eötvös et ses expériences précises ont prouvé avec exactitude que ces deux masses sont en fait les mêmes. Ce résultat était l'hypothèse de base de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Animation

Narration

La balance de torsion construite par Charles Coulomb sert à mesurer l'interaction électrostatique.

L'interaction électrostatique engendre la torsion du fil et induit une contrainte de torsion dedans. Quand la contrainte de torsion équilibre le couple qui résulte de l'interaction électrostatique, la balance atteint l'équilibre. Les forces électrostatiques plus élevées demandent plus de torsion dans le fil de la balance, l’ampleur de la force est donc proportionnelle à l'angle de la torsion.

La balance de torsion construite par Henry Cavendish sert à mesurer la force gravitationnelle.

La force gravitationnelle engendre la torsion du fil et induit une contrainte de torsion dans celui ci. Quand la contrainte de torsion s'équilibre avec le couple qui résulte de la force gravitationnelle, la balance atteint l'équilibre. Quand la force est plus grande, une plus grande torsion est requise pour la balance. L’ampleur de la force est proportionnelle à l'angle de la torsion. La valeur de la constante gravitationnelle peut être déterminée à l'aide de la balance de Cavendish : elle fait environ 6,67 *10⁻¹¹ (N*m²)/kg².

Développée par le physicien hongrois Lorand Eötvös, la balance d'Eötvös est une variante améliorée et plus sensible des balances de torsion plus anciennes. Il écrivit que "C'est une balance de Coulomb un peu spéciale, c'est tout".

Le fil de torsion est fait de platine, sa torsion, bien que petite, peut être observée à l'aide d'un miroir. La rotation de la balance est engendrée par des changements de densité des roches sous-jacentes, c'est pourquoi elle fut largement utilisée dans l'exploration minérale et pétrolière.

La balance d'Eötvös est aussi appropriée pour déterminer le quotient de la masse lourde et de la masse inertielle d'une matière. Lorand Eötvös et ses expériences précises ont prouvé avec exactitude que ces deux masses sont en fait les mêmes. Ce résultat était l’hypothèse de base de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

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