Bilancia di Cavendish della Leybold, matr. 332 10, per la misura della costante gravitazionale G.
Si trova al n° 5000 dell’inventario D posteriore al 1964, ma per ragioni indipendenti dalla mia volontà non l’ho ancora potuto consultare. So comunque che è stata acquistata nel dicembre del 1970 al costo di ₤ 102.250.
È una bilancia di torsione mossa dalla coppia generata dall’attrazione gravitazionale tra le sfere grandi e le sfere piccole. La torsione del filo provoca la coppia antagonista che tende ad equilibrare il sistema dopo lente oscillazioni smorzate.
La bilancia è sensibile a forze dell’ordine di 10-9 N.
Sul filo è posto uno specchietto che, illuminato da un raggio collimato di luce, riflette la luce su uno schermo lontano amplificando la percezione delle oscillazioni (leva ottica).
Per la curiosità del visitatore ho riportato le istruzioni 332 10 della della E. Leybold’s Nachfolger Köln – Bayental del 1960.
Ho insegnato fisica al Montani dal 1983 al 2009 e non sono a conoscenza che qualcuno l’abbia mai usata.
Del resto una sola misura richiede tempi lunghi ed è oggettivamente complessa per allievi del primo anno. Anche una dimostrazione qualitativa richiede comunque tempi lunghi.
All’indirizzo
https://www.youtube.com/watch?v=vj0fNxhyh-Y
vi è la spiegazione dell’uso di questo particolare tipo della bilancia di Cavendish, costruito dalla Leybold.
Come si spiega nel video, si può usare il laser con lo schermo posto circa a 10 metri. Una oscillazione dura circa 10 minuti, quindi occorre almeno un’ora per eseguire una sola misura.
All’indirizzo
https://www.ld-didactic.de/literatur/hb/i/p1/p1131_i.pdf
si trovano le istruzioni della Leybold’s di una bilancia più recente.
In rete si trovano numerosissime informazioni su questa bilancia. Ad esempio all’indirizzo: https://it.wikipedia.org/wiki/Esperimento_di_Cavendish.
Oppure si può scrivere:
espfiscavendish.pdf
e si trova una lezione di M. Calvi.
La figura che segue è tratta da Notebook “A” Mechanics Lecture Demonstrations U.C. BerkeleyPhysicis Departement.
Mentre all’indirizzo
https://www.youtube.com/watch?v=r77YRlgykCM
si trova un video ormai diventato un classico.
La sua realizzazione, insieme a molti altri film, faceva parte del progetto P.S.S.C. del MIT, iniziato nel lontano 1956.
Io, che scrivo queste note, ho fatto parte di un gruppetto di studenti che eseguì un esperimento simile al primo anno della Facoltà di Fisica di Bologna. Si era poco dopo la metà degli anni ’60 e questo film esisteva già da anni, ma non ne sapevamo nulla, né sapevamo di dover schermare elettrostaticamente la bilancia e neppure di evitare le inopportune correnti d’aria.
Le due grandi masse erano costituite da numerosi mattoni di piombo, posti su due carrelli e usati normalmente per schermare le radiazioni nel laboratorio di fisica nucleare.
La bilancia era fatta di una lunga asta di legno che portava appeso ad ognuno dei due estremi un cilindretto di piombo.
Essa era sospesa nel baricentro con un lungo nastro magnetico, allora in uso nei registratori elettronici di acustica.
Probabilmente il Prof. Randi, che ci aveva assegnato questo esperimento, voleva vedere a quali risultati potevamo arrivare solo con le nostre conoscenze.
Per determinare la costante elastica di torsione del nastro magnetico di sospensione ricorremmo alla sua misura mediante le oscillazioni di un’asta di metallo (di cui era facile misurare il momento di inerzia) appesa ad un nastro identico lungo un metro. Nonostante tutto ottenemmo risultati accettabili.
Da professore di fisica proiettai numerosissime volte il film del P.S.S.C, in varie scuole e ovviamente alla prima proiezione mi resi conto che l’esperimento eseguito nella Facoltà di Fisica era chiaramente ispirato al film.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni ricerche e testo di Fabio Panfili.
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