Experimento de Cavendish

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Física
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O experimento de Cavendish, realizado originalmente entre 1797 e 1798 por Henry Cavendish, baseado no trabalho de seu amigo John Michell, teve como objetivo determinar o valor da densidade da Terra, usando medições da força de atração entre massas.^[1][2] Os resultados de seu experimento foram publicados na Philosophical Transactions of the Royal Society, em 1798.

O valor obtido por Cavendish para a densidade da Terra foi 5,448 ± 0,033 vezes a densidade da água (por um pequeno erro aritmético, encontrado por Francis Baily em 1821, o valor que aparece em seus escritos é 5,480 ± 0.038)^[3]. O valor aceito para a densidade da Terra, hoje em dia, é 5,513 kg/m³.^[4]

Apesar do valor da constante gravitacional (G) ser desconhecido na época de Cavendish, seu experimento permitiu determinar o valor de G com uma diferença menor que 1% do valor aceito atualmente. Por isso, alguns físicos atribuem a Cavendish a primeira medição da constante gravitacional.

O experimento foi a primeira realizada em laboratório capaz de medir a força gravitacional entre massas. Também foi a primeira capaz de conseguir valores acurados para a constante gravitacional e para a massa da Terra. Porém, Cavendish tinha como objetivo determinar o valor da densidade da Terra, e foi esse valor que ele reportou como conclusão de seu experimento.

O experimento foi projetado um pouco antes de 1783 por John Michell, que construiu uma balança de torção para isso.^[5] Porém, Michell morreu em 1793 sem completar seu trabalho. Após sua morte, o aparelho foi passado para Francis John Hyde Wollaston e, então, para Henry Cavendish que reconstruiu o aparelho mas o manteve próximo do plano original de Michell. Cavendish realizou várias medições com o equipamento e, em 1798, reportou seus resultados no periódico Philosophical Transactions da Royal Society.

É comum encontrar livros que, erroneamente, descrevem o trabalho de Cavendish como uma medição da constante gravitacional (G) ou da massa da Terra. Esse erro foi apontado por vários autores. Na realidade, o objetivo de Cavendish era medir a densidade da Terra. Mais tarde, outras pessoas usaram seus resultados para calcular G. A primeira vez que essa constante foi usada foi em 1873, quase 100 anos depois do experimento de Cavendish. Os resultados de Cavendish também possibilitaram calcular a massa da Terra e ajudaram a confirmar a teoria da gravitação universal.

O dispositivo construído por Cavendish era uma balança de torção feita de um bastão de madeira, com 6 pés (1,83 m) de comprimento, suspenso por um fio, e em cada extremidade foi colocada uma esfera de chumbo com um diâmetro de 2 polegadas (51 mm) e peso de 1,61 libras (0,73 kg). Próximo a cada esfera foram posicionadas duas bolas de chumbo de 12 polegadas (300 mm) e 348 libras (158 kg), a uma distância cerca de 9 polegadas (230 mm), prendidas no lugar com um sistema de suspensão independente. O experimento permitiu medir a fraca atração gravitacional entre as esferas pequenas e as maiores, o que acabou por defletir a balança de torção por 0,16 polegadas (4,064 milímetros), ou 0,03 polegadas (0,762 milímetros), quando se usava o fio suspensor.^[6]

• Balança de torção