經典物理:從鏡子中發現的萬有引力

物理 地球 亨利·卡文迪什 物致理 2019-04-13

萬有引力最新由偉大的物理學家牛頓在綜合前人的研究後將其提出,並將這一定律推廣到了所有物體之間。也就是是說,不只地球對地球上的物體有萬有引力,而且,地球上的任何物體之間都存在著萬有引力。在這裡需要指出的是,引力常量G是非常小的,所以人與人之間的萬有引力是不好被發現的。

經典物理:從鏡子中發現的萬有引力

根據這一說法,一百年後, 又一位偉大的實驗物理學家卡文迪許首次通過實驗的方法觀察到了萬有引力,而且還比較精確的計算出了萬有引力常量。在介紹卡文迪許萬有引力實驗方法前,咱們不妨先了解一個很簡單的物理放大現象。

經典物理:從鏡子中發現的萬有引力

我們知道,一個物體對另一個物體之間的彈力的前提是物體要發生形變,並且還要小於極限形變,此時的受力物體才會給施力物體一個彈力,其方向為恢復原狀的方向。但是,有些物體的形變是不容易觀察到的,但是它有彈力的產生。那麼,如何才能觀察到微弱的彈力呢?

經典物理:從鏡子中發現的萬有引力

要想觀察到物體又沒有彈力,則只需看到物體的形變。對於物體形變難以界定的情況下,則需把物體的形變進行巧妙的放大。在此,本叔就給大家介紹一箇中學課本上微弱形變放大的經典實驗。

首先,在桌面上放上兩塊鏡子,然後在一面鏡子旁邊放一塊刻度尺,接著用一束光其中的一塊鏡子,經過另一塊鏡子反射後,其光電就會落在刻度尺上。這時,您可以立馬的記住光電的位置。然後你用力壓桌面,就會發現光點在刻度尺上進行移動。

經典物理:從鏡子中發現的萬有引力

這一實驗充分說明了,桌面是發生了形變的,只是人們用肉眼觀察不出來。從這個實驗的背後就可以得出,它是一個經典的放大實驗。由此,人們將這個實驗進一步擴展,於是將其用到了觀察兩個物體之間微弱的萬有引力上了。

經典物理:從鏡子中發現的萬有引力

在真空的狀態下,用一根帶有鏡子的金屬絲懸掛一根質量很輕的金屬棒,然後在金屬棒的兩側懸掛兩個質量較小的球,再在距離兩個小球很近的位置以此放上兩個質量較大的球,接著用一束光照射金屬絲上的鏡子。

如果兩個小球之間有萬有引力的存在,則會使金屬絲髮生扭轉變形,從而使光點在刻度尺上移動。如果沒有,則光點不會移動。果不其然,光點在刻度尺上有移動的現象發生。在沒有外力的情況下,使金屬絲變形的力就只能是大球與小球之間的萬有引力了。

經典物理:從鏡子中發現的萬有引力

從彈力的發現到萬有引力的發現,它們都是用實驗證明出來的,也都是通過對現象的放大來直觀的表現出來的。在有限的條件裡,我們只有將身邊的物體進行最大化的利用,才能最大化的體現出它們的價值,在現在高科技的時代,有時我們迴歸到原始狀態,從自然中吸取能量,也許就能得到不一樣的答案。

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