Cavendishův experiment s torzními vahami

Podobné dokumenty
Cavendishův experiment

2. Ve spolupráci s asistentem zkontrolujte, zda je torzní kyvadlo horizontálně vyrovnané.

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Cavendishův experiment

pohyb hvězdy ve vesmírném prostoru vlastní pohyb hvězdy pohyb, změna, souřadné soustavy vzhledem ke stálicím precese,

Po stopách Isaaca Newtona

Pohyby HB v některých význačných silových polích

GRAVITAČNÍ POLE. Všechna tělesa jsou přitahována k Zemi, příčinou tohoto je jevu je mezi tělesem a Zemí

3. Diskutujte výsledky měření z hlediska platnosti Biot-Savartova zákona.

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL VÝUKOVÝ MATERIÁL

Určení hmotnosti zeměkoule vychází ze základního Newtonova vztahu (1) mezi gravitačním zrychlením a g a hmotností M Z gravitačního centra (Země).

[GRAVITAČNÍ POLE] Gravitace Gravitace je všeobecná vlastnost těles.

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_B

ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA

Gravitační vlny detekovány! Gravitační vlny detekovány. Petr Valach ExoSpace.cz Seminář ExoSpace.

03 - síla. Síla. Jak se budou chovat vozíky? Na obrázku jsou síly znázorněny tak, že 10 mm odpovídá 100 N. Určete velikosti těchto sil.

Popis tíhové síly a gravitace. Očekávaný výstup. Řešení základních příkladů. Datum vytvoření Druh učebního materiálu.

Měření momentu setrvačnosti prstence dynamickou metodou

Za hranice současné fyziky

Nabídka vybraných pořadů

VY_32_INOVACE_FY.19 VESMÍR

Černé díry ve vesmíru očima Alberta Einsteina

ČLOVĚK A ROZMANITOST PŘÍRODY VESMÍR A ZEMĚ. GRAVITACE

MOMENT SETRVAČNOSTI 2009 Tomáš BOROVIČKA B.11

Úvod do fyziky. 1. Co je fyzika? 3. Měření 4. Prostor, čas, pohyb. 6. Základní fyzikální konstanty 7. Zákony zachování. 9.

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

3. Vypočítejte chybu, které se dopouštíte idealizací reálného kyvadla v rámci modelu kyvadla matematického.

Mgr. Jan Ptáčník. Astronomie. Fyzika - kvarta Gymnázium J. V. Jirsíka

Finále 2018/19, kategorie GH (6. a 7. třída ZŠ) řešení. A Přehledový test. (max. 20 bodů)

Astronomie, sluneční soustava

1) Tělesa se skládají z látky nebo menších těles mají tvar, polohu a rozměry všechna tělesa se pohybují! 2) Látky se skládají z atomů a molekul

Černé díry: brány k poznávání našeho Vesmíru

Vzdálenosti ve vesmíru

číslo a název klíčové aktivity V/2 Inovace a zkvalitnění výuky v oblasti přírodních věd Planety sluneční soustavy VENUŠE

VY_52_INOVACE_CVSC2_12_5A

Zařazení materiálu: Šablona: Sada: Inovace a zkvalitnění výuky v oblasti přírodních věd (V/2) Název materiálu: Autor materiálu: Pavel Polák

Obecná teorie relativity pokračování. Petr Beneš ÚTEF

Balmerova série, určení mřížkové a Rydbergovy konstanty

7. Gravitační pole a pohyb těles v něm

1. Změřte momenty setrvačnosti kvádru vzhledem k hlavním osám setrvačnosti.

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Vesmír. Studijní text k výukové pomůcce. Helena Šimoníková D

1 Newtonův gravitační zákon

FYZIKA I. Gravitační pole. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

B. Hvězdy s větší hmotností spalují termojaderné palivo pomaleji,

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Měření modulů pružnosti G a E z periody kmitů pružiny

Odpor vzduchu. Jakub Benda a Milan Rojko, Gymnázium Jana Nerudy, Praha

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Fyzikální praktikum II

Chyby měřidel a metody měření vybraných fyzikálních veličin

Fyzika I. Něco málo o fyzice. Petr Sadovský. ÚFYZ FEKT VUT v Brně. Fyzika I. p. 1/20

GRAVITAČNÍ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

Ukázkové řešení úloh ústředního kola kategorie GH A) Příklady

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 1: Kondenzátor, mapování elektrického pole

Nabídka vybraných pořadů

Návrh a realizace úloh do Fyzikálního praktika z mechaniky a termiky

Měsíc přirozená družice Země

STANOVENÍ TÍHOVÉHO ZRYCHLENÍ REVERZNÍM KYVADLEM A STUDIUM GRAVITAČNÍHO POLE

Předmět:: Zeměpis. Úvod do zeměpisu Informační a dokumentační zdroje v geografii

Elektřina. Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

TEORIE ROKU Miroslav Jílek

Úloha 1: Kondenzátor, mapování elektrostatického pole

Základní jednotky v astronomii

ANOTACE vytvořených/inovovaných materiálů

Měrný náboj elektronu

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Astronomie jednoduchými prostředky. Miroslav Jagelka

ŠKOLNÍ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM

Fakulta výrobních technologií a managementu HISTORIE VESMÍRNÉHO VÝZKUMU

Mechanika - síla. Zápisy do sešitu

Fyzikální veličiny a jednotky, přímá a nepřímá metoda měření

OSMILETÉ GYMNÁZIUM BUĎÁNKA, o.p.s. TEMATICKÉ PLÁNY TEMATICKÝ PLÁN (ŠR 2010/11)

Složení hvězdy. Hvězda - gravitačně vázaný objekt, složený z vysokoteplotního plazmatu; hmotnost 0,08 M ʘ cca 150 M ʘ, ale R136a1 (LMC) má 265 M ʘ

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

1.6.9 Keplerovy zákony

Projekt z volitelné fyziky Výtok kapaliny otvorem ve stěně

O tom, co skrývají centra galaxíı. F. Hroch. 26. březen 2015

4.1.7 Rozložení náboje na vodiči

ČÁST V F Y Z I K Á L N Í P O L E. 18. Gravitační pole 19. Elektrostatické pole 20. Elektrický proud 21. Magnetické pole 22. Elektromagnetické pole

SCLPX 11 1R Zákon zachování mechanické energie

Základní škola, Ostrava Poruba, Bulharská 1532, příspěvková organizace

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Optika. Co je světlo? Laser vlastnosti a využití. Josef Štěpánek Fyzikální ústav MFF UK

Fyzika pro 6.ročník. mezipředmětové vztahy. výstupy okruh učivo dílčí kompetence. poznámky. Ch8 - atom

RYCHLOST SVĚTLA PROSEMINÁŘ Z OPTIKY

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.9.A.34 EU OP VK

F5 JEDNODUCHÁ KONZERVATIVNÍ POLE

Magnetické pole drátu ve tvaru V

Interpretace pozorování planet na obloze a hvězdné obloze

1. Teorie. jednom konci pevně upevněn a na druhém konci veden přes kladku se zrcátkem

Gaussovo dělo GYMNÁZIUM CHEB. Soutěž projektů žáků a studentů, PŘÍTECH. kategorie: druhá. tematické zaměření projektu: fyzika

Fyzika pro 6.ročník. výstupy okruh učivo mezipředmětové vztahy poznámky. Stavba látek-vlastnosti, gravitace, částice, atomy a molekuly

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: fyzika. Třída: sekunda. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Průřezová témata.

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

Planety sluneč. soustavy.notebook. November 07, 2014

Transkript:

Cavendishův experiment s torzními vahami Jakub Klečka Michal Špaček

Obsah Úvod do problematiky Newton Jiné postupy měření Henry Cavendish Postup Výsledek, skutečná hodnota Závěr Poděkování, použitá literatura

Gravitace Základní interakce zodpovědná za pohyb planet, hvězd a galaxií Působí na všechna tělesa bez výjimky a je tak jedinou skutečně univerzální interakcí První pozorovaný vliv na planety Tycho Brahe Pomocí jeho pozorování zformuloval Johannes Kepler tři zákony nebeské mechaniky Význam až u větších těles (např mezi protony je gravitační přitahování 10 36 slabší než elektrostatické odpuzování)

Obecný gravitační zákon Sir Isaac Newton - 1678 Potřeba znát konstantu úměrnosti Snaha určit pomocí hustoty Země

Odklon od svislice Nevhodné pro laboratorní podmínky Horské masivy Pierre Bouguer - 1738 - Chimborasso Nevil Maskelyne a Charles Hutton - 1774 Schiehallion Problém zjištění rozměrů a hmotnosti kopce

Metoda kyvada Hodnota gravitačního zryhlení by v hloubce měla klesat, ale neklesá Měření v hloubkách George Biddell Airy - 1854 - šachta uhelného dolu ve Walesu ( houbka 383 m) Haughton a Sterneck - šachta sv. Vojtěcha u Příbrami (hloubka 1 000 m)

Jollyho váhy Philipp Johann Gustav von Jolly 1879-1880 Mnichov Misky s 5 kg rtuti Olověná koule o hmotnosti 5 775 kg Náchylné na vnější vlivy (změna teploty, vzdušné proudy, atd.) Zdokonalil John Henry Poynting 1891

Henry Cavendish 10. říjen 1731 24. únor 1810 Britský vědec

Perličky ze života Studium v Cambridge - nedostudováno Plachý a roztržitý, strach z žen Speciální schodiště Se služebnictvem komunikoval jen přes vzkazy na papíře Kvůli své stydlivosti mnohdy ani nepublikoval mnoho věcí publikováno díky Maxwellovi Stydlivost mohla být způsobena Aspergerovým syndromem

Další Cavendishova práce Izoloval ze vzduchu vodík Určení měrných tepel mnoha sloučenin Pozoroval elektrické jevy později objevené Coulombem a Faradayem Přesné určení složení atmosféry

Cavendish a gravitační konstanta Aparatura navržena a postavena Johnem Michellem, který ji však již nestihl použít Pokus převzal Francis John Hyde Hollister Aparatura poslána Cavendishovi, který v roce 1797 pokus uskutečnil Experimentální ověření Newtonovy gravitační teorie

Cavendishova aparatura 6 stop dlouhá dřevěná tyč Obrovské kovové koule na koncích tyče Tyč pověšena na drátu Dvě 350 liber těžké koule na rozpohybování Umístěno v neprodyšné místnosti Pozorováno teleskopem

Princip pokusu Rozkmitání kolem rovnovážné polohy Silový moment potřebný ke stočení o daný úhel je přímo úměrný čtvrté mocnině poloměru vlákna Sledoval změnu úhlu pomocí paprsku odraženého od zrcátka

Perlička z Cavendishova experimentu Henry Cavendish ve skutečnosti neměřil gravitační konstantu Zjišťoval poměr hustoty Země a vody Často se vyskytující chyba v různých knihách Gravitační konstanta poprvé použita až téměř 100 let po pokusu, a to v roce 1873

Námi použitá aparatura

Postup měření Nastavení laseru, aby se paprsek odrážel na měřidlo na protější stěně Odaretování Nastavení koulí do první polohy Cca 40 min zaznamenávání polohy paprsku Nastavení koulí do druhé polohy Cca 40 min zaznamenávání polohy paprsku Dopočet

Zaznamenávání polohy paprsku Zaznamenávání polohy stopy odraženého paprsku na stěně v závislosti na čase Stejný způsob jako používal Cavendish, jen vylepšený Poloha odraženého paprsku odpovídá zakroucení drátu Nutné mít alespoň 4 periody Jedna perioda trvá přes 8 minut

Graf 1

Graf 2

Vzorec a význam veličin v něm použitých

Vzorec a hodnoty veličin v něm použitých Hodnoty dané výrobcem Hodnoty naměřené ΔS S = 124,3 mm T = 500,6 s L = 5,9 m

Výsledek G = 6,068 10-11 2 kg m3 s 1

Porovnání se skutečnou hodnotou Námi zjištěná hodnota G = 6,068 10-11 m3 s 2 kg 1 Tabulková hodnota G = 6,674 10-11 m3 s 2 kg 1

Možné důvody nepřesností Poměrně špatně změřitelná vzdálenost zrcátka ode zdi L, na níž celý výsledek nepřímo úměrně závisí Možné nepřesnosti při odečítání polohy odraženého paprsku Únava experimentátorů Tramvaj č. 17 při každěm projetí okolo budovy se bod odraženého paprsku na zdi viditelně vertikálně rozkmital

Problémy při experimentu Časová náročnost na jedno měření Po potřebném nastavení jsme museli asi 80 minut zaznamenávat každých 20 vteřin polohu Otočení koulí z polohy I do polohy II Nutné otočit tak, abychom kmitání nezpomalili Špatně nasměrovaný odražený laser Ze začátku se nám bod pohybující se po zdi dostával na jedené straně mimo měřítko

Důsledky plynoucí ze znalosti gravitační konstanty můžeme spočítat hmotnost Země můžeme spočítat hmotnost Slunce a pak i hmotnosti všech ostatních těles ve sluneční soustavě můžeme určit hustotu Země a všech dalších těles můžeme sestavovat fyzikální modely pro celou galaxii můžeme modelovat lety umělých kosmických těles do vesmíru můžeme studovat tělesa jako neutronové hvězdy, černé díry, pulsary atd. přináší to další zbraň pro studium světla

Zlatý hřeb z předchozího slidu můžeme díky obecné teorii relativity modelovat vesmír jako celek včetně jeho zrodu a odhadu jeho budoucnosti přes všechen čas i prostor a vůbec všechno, co v něm je

Použitá literatura [1] Václav Kaizr: Měření univerzální gravitační konstanty [online]. [2007-05-10]. Dostupný z WWW: <http://www.aldebaran.cz/bulletin/2004_s2.html> [2] Henry Cavendish - Wikipedia, the free encyclopedia [online]. [2007-05-10]. Dostupný z WWW: <http://en.wikipedia.org/wiki/henry_cavendish> [3] Cavendish experiment - Wikipedia, the free encyclopedia [online]. [2007-05-10]. Dostupný z WWW: <http://en.wikipedia.org/wiki/cavendish_experiment> [4] Manuál k aparatuře od firmy PASCO [online]. [2007-03- 26]. Dostupný z WWW: <http://rumcajs.fjfi.cvut.cz/fyzport/fundkonst/cavendish/cav endishen.pdf>

Poděkování panu asistentu Vojtěchu Svobodovi a Davidu Koňaříkovi

Děkujeme za pozozrnost Kubaq von Nóblhóch Jakub Klečka kubaq@centrum.cz ICQ: 326-859-418 M.P.G. Michal Špaček emcdva@seznam.cz ICQ: 393-217-358