В 1784 ш кулон сконструировал чувствительный прибор

Крутильные весы

Крутильные весы — физический прибор, предназначенный для измерения малых сил или моментов сил. Были изобретены Шарлем Кулоном для изучения взаимодействия точечных электрических зарядов и магнитных полюсов. [1] В простейшем варианте состоит из вертикальной нити, на которой подвешен лёгкий уравновешенный рычаг.

Содержание

Принцип действия

Под действием измеряемых сил рычаг начинает поворачиваться в горизонтальной плоскости до тех пор, пока данные силы не уравновесятся силами упругости закрученной нити. По углу поворота рычага можно судить о крутящем моменте измеряемых сил, так как , где — длина нити, — модуль сдвига материала нити, — суммарный момент инерции рычага и нити.

Чувствительность весов увеличивается при увеличении длины нити.

См. также

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Крутильные весы» в других словарях:

КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ — чувствительный физ. прибор для измерений малых сил (малых моментов сил). К. в. были изобретены франц. физиком Ш. Кулоном в 1784 и применены им для исследования вз ствия точечных электрич. зарядов и магн. полюсов (см. КУЛОНА ЗАКОН). К. в.… … Физическая энциклопедия

КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ — (торсионные весы), чувствительный прибор для измерения слабых сил, гравитационных, магнитных или электрических. У крутильных весов имеется горизонтальное плечо, подвешенное в центре на тонкой проволоке или нити, которая закручивается вокруг… … Научно-технический энциклопедический словарь

КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ — чувствительный физический прибор для измерения малых сил (малых моментов сил). По углу поворота рычага крутильных весов можно определить крутящий момент действующих сил и сами силы … Большой Энциклопедический словарь

Крутильные весы — чувствительный физический прибор для измерения малых сил (малых моментов сил). К. в. были изобретены Ш. Кулоном в 1784 (см. Кулона весы). К. в. простейшей конструкции состоят из вертикальной нити, на которой подвешен лёгкий уравновешенный … Большая советская энциклопедия

крутильные весы — чувствительный физический прибор для измерения малых сил (малых моментов сил). По углу поворота рычага крутильных весов можно определить крутящий момент действующих сил и сами силы. * * * КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ, чувствительный физический … Энциклопедический словарь

крутильные весы — sukamosios svarstyklės statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Mikrosvarstyklės, kurių veikimas pagrįstas metalo arba kvarco spiralės ar siūlo priešinimusi sukimui arba lenkimui. atitikmenys: angl. Coulomb’s balance; torsion… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

крутильные весы — sukamosios svarstyklės statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Svarstyklės silpnoms elektrostatinėms, magnetinėms, gravitacinėms jėgoms matuoti. atitikmenys: angl. Coulomb’s balance; torsion balance vok. Coulomb Torsionswaage … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

крутильные весы — sukamosios svarstyklės statusas T sritis chemija apibrėžtis Mikrosvarstyklės, kuriose panaudojamas metalo (kvarco) spiralės ar siūlo priešinimasis sukimui arba lenkimui. atitikmenys: angl. torsion balance rus. крутильные весы; торзионные весы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

крутильные весы — sukamosios svarstyklės statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. torsion balance vok. Drehwaage, f; Torsionswaage, f; Verdrehungswaage, f rus. крутильные весы pranc. balance de torsion, f … Fizikos terminų žodynas

Крутильные весы — Этот прибор, впервые устроенный Кулоном (см.) в конце прошлого столетия, представляет применение закручивания и раскручивания проволок и других упругих нитей к измерению слабых сил в горизонтальной плоскости; К. весы могут быть однонитные… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Источник

Опыт Кулона по определению силы электростатического взаимодействия точечных зарядов

В 1784 году французский военный инженер Шарль Огюстен де Кулон, нашедший свое истинное призвание в физике, провел эксперимент, вошедший в историю науки под его именем. Знаменитый опыт Кулона положил начало точным количественным методам изучения различных проявлений электромагнетизма.

Предыстория события

Кулон, плодотворно занимавшийся наукой в течение многих лет, конечно, опирался как на результаты исследований в области электричества, полученные его предшественниками, так и на собственные наработки, позволившие ему добиться успеха в экспериментальном подтверждении уже сложившихся к тому времени представлений о силе взаимодействия электрически заряженных тел.

Ф. Эпинус, Д. Бернулли, Дж. Пристли и другие видные ученые второй половины XVIII века высказывали утверждение о том, что электрические силы подчиняются обратной квадратичной зависимости от расстояния, разделяющего заряды. Однако осуществить прямое измерение этих сил до опыта Кулона было весьма непросто.

Причина в том, что при наложении внешнего электрического поля тела поляризуются (электризуются) – в них происходит пространственное перераспределение плотности зарядов, то есть тела становятся электрическими диполями. Вследствие этого заряды на исследуемых телах будут взаимодействовать не только друг с другом, но и с различными элементами оборудования, нарушая чистоту опыта, и эту помеху необходимо учитывать. Кроме того, серьезную сложность представляло конструирование такого прибора, который позволил бы измерять малые величины сил электростатического отталкивания или притяжения.

Кулон изобрел как раз такой прибор, обладавший достаточной чувствительностью, – крутильные весы. Это удалось ему во многом благодаря тому, что ученый несколько лет посвятил исследованию механики кручения нитей из различных материалов. Именно величина закручивания металлической нити подвеса в опыте Кулона с крутильными весами легла в основу действия экспериментальной установки.

Устройство прибора

Главная часть конструкции – это подвешенное на чрезвычайно тонкой серебряной проволоке коромысло, выполненное из шеллака. На одном конце этого коромысла был укреплен позолоченный шарик, выточенный из сердцевины бузинового ствола (этот материал – очень сухой и легкий, что способствовало увеличению чувствительности прибора). Роль противовеса и стабилизатора коромысла играл закрепленный на другом конце кружок из бумаги, пропитанной скипидаром.

Весы размещались в цилиндрическом стеклянном сосуде; проволока при этом была пропущена через дополнительный узкий верхний цилиндр, поворотную крышку которого экспериментатор оснастил круговой градусной шкалой, чтобы иметь возможность сообщать проволоке подкрутку на известные углы. Основной цилиндр также был отградуирован по окружности на уровне коромысла. Крышка его имела особое отверстие, в которое мог вставляться на стержне еще один шарик – копия первого.

Описание опыта Кулона

Французский физик провел эксперимент следующим образом. Предварительно наэлектризованный шарик на стержне приводился в соприкосновение с шариком коромысла, установленного на нулевой отметке шкалы. При этом электрический заряд распределялся между шариками поровну, поскольку они имели равные диаметры и, соответственно, площади поверхностей.

Вследствие электростатического отталкивания шариков коромысло поворачивалось, закручивая серебряную нить на угол, величина которого зависит от силы отталкивания и от упругости нити, которая Кулону была хорошо известна. Затем экспериментатор придавал проволоке обратную закрутку и снова фиксировал углы отклонения коромысла по шкале на большом цилиндре. Зависимость силы от расстояния между зарядами ученый определял по соотношению между углом отклонения коромысла от нулевого положения и общим углом закручивания (с учетом подкрутки нити).

Выяснить взаимосвязь между силой отталкивания и величиной электрического заряда в опыте Кулон сумел, последовательно деля заряд наэлектризованного шарика пополам при помощи контакта с нейтральным шариком такого же размера на изолирующей рукоятке.

Установление физического закона

Прибор давал достаточно большую погрешность по ряду причин: утечка заряда, невозможность выставить коромысло точно по нулю шкалы, измерение расстояния в углах, а не напрямую между зарядами и так далее. Кулон, однако, сумел оценить и учесть эту погрешность и точно установить соотношение между электростатическими силами, величиной зарядов и расстоянием между ними. Установленный в серии опытов закон Кулона в формулировке самого ученого гласит: модуль силы, с которой взаимодействуют в вакууме два точечных электрических заряда, пропорционален произведению их величин и обратно пропорционален квадрату расстояния, на которое они удалены друг от друга. Математический вид этой зависимости таков: F

Современное определение добавляет лишь, что сила действует вдоль прямой линии, которая соединяет заряды. Кроме того, зависимость превращается в уравнение путем введения коэффициента пропорциональности, связанного с электрической постоянной: F = k(q₁∙q₂)/r 2 .

Опыт Кулона имел огромное значение для физики. Он впервые позволил не только выявить один из фундаментальных законов электромагнетизма, но и дать ему четкую математическую формулировку, давшую возможность количественно описывать обширный класс природных явлений.

Источник

ЧИТАТЬ КНИГУ ОНЛАЙН: Курс истории физики

НАСТРОЙКИ.

СОДЕРЖАНИЕ.

СОДЕРЖАНИЕ

Курс истории физики предназначен для студентов педагогических институтов. В нём изложена история мировой физики от древности до наших дней. Книга состоит из трёх частей. В первой освещена история становления физической науки, заканчивающейся Ньютоном. Последняя, третья часть посвящена истории становления квантовой, релятивисткой и ядерной физики.

Кудрявцев Павел Степанович

Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по физ. спец. — 2 изд., испр. и доп. — М. : Просвещение, 1982. — 448 с., ил

Павел Степанович Кудрявцев (1904-1975)

Павел Степанович Кудрявцев — один из известных советских специалистов по истории физики — вырос в семье сельских учителей; родители помогли ему получить среднее образование и с детства привили вкус к науке и искусству.

Будучи студентом физико-математического факультета Московского государственного университета, П. С. Кудрявцев выделялся среди товарищей исключительной памятью, способностью легко схватывать новые идеи, готовностью обсуждать их в коллективе, помогая окружающим усваивать неизвестный, иногда очень сложный материал. Живой, увлекающийся, П. С. Кудрявцев делил свое время между физикой, историей, театром и поэзией. Он и сам писал неплохие стихи.

После окончания МГУ (в 1929 г.) П. С. Кудрявцев работал в педагогических институтах Горького и Орла; с 1946 г. до кончины он преподавал в Тамбовском педагогическом институте, в котором возглавлял кафедру теоретической физики. Там он организовал курс истории физики, развернул единственный в стране музей по истории физики, создал школу молодых историков науки и добился открытия аспирантуры по этой дисциплине.

В 1944 г. за книгу о Ньютоне ему была присуждена ученая степень кандидата, а в 1951 г. — за первый том «Истории физики» — ученая степень доктора физико-математических наук.

Главный труд всей жизни П. С. Кудрявцева — трехтомная «История физики»; ее первый том появился в 1948 г., третий — в 1971 г. В ней была охвачена вся физика — от древних времен до наших дней. Автор впервые попытался осветить материал с марксистских позиций; одновременно в книге отдавалось должное русским физикам, чьи работы часто замалчивались иностранными историками.

При многих положительных качествах «Истории физики» и богатстве включенного в нее материала она, конечно, не могла быть учебным пособием по курсу истории физики (хотя бы из-за громадного объема).

Поэтому в последующие годы П С Кудрявцев пишет «Историю физики и техники» (совместно с И Я Конфедератовым), а затем 1974 г «Курс истории физики» для студентов педагогических институтов В этом курсе П С Кудрявцев учел недостатки и положительные стороны своих предшествующих работ и примерно рое сократил материал, включенный в «Историю физики»

Работникам педагогических институтов, школ, а также студентам и учащимся знакомы и другие труды П С Кудрявцева — книги о Торричелли, фарадее и Максвелле, статьи и выступления по вопросам истории физики Работы П С Кудрявцева известны за рубежом В знак признания его научных заслуг он был избран членом-корреспондентом Международной Академии истории наук.

Всю жизнь П С Кудрявцев ратовал за введение истории физики в учебные планы физических факультетов педагогических институтов Будем же надеяться, что переиздание «Курса истории физики» послужит толчком для воплощения в жизнь заветной мечты Павла Степановича.

Профессор, доктор физико-математических наук Н Н Малов

Предисловие к первому изданию

В настоящее время имеется достаточно книг советских и зарубежных авторов, излагающих историю физики от древности до наших дней Тем не менее издательство «Просвещение» предложило автору написать однотомный курс, который мог бы служить учебным пособием по истории физики для студентов педагогических институтов.

Главная трудность в преподавании истории физики заключается в диспропорции между ее огромным материалом и количеством часов, отводимых на изучение этого предмета Если говорить обо всем понемногу, то курс превратится в каталог имен и открытий и в лучшем случае может выполнить роль справочника по истории физики Если, как это часто предлагают, сосредоточить внимание на одной части курса, например на истории современной физики, то получается искаженная, односторонняя картина развития физической науки Между тем будущему учителю необходимо иметь достаточно полное представление о развитии науки, начиная с ее возникновения и кончая современным состоянием Ему приходится рассказывать учащимся об Архимеде и Эйнштейне, о Ньютоне и Резерфорде, о Ломоносове и Курчатове Эти сведения, по крайней мере в главных чертах, он должен получить из «Курса истории физики» Поэтому в предлагаемой книге дана картина развития физики на всем протяжении ее истории.

Книга состоит из трех частей В первой из них изложена история становления физической науки, начиная с накопления основных физических сведений в процессе повседневного опыта и кончая физикой Ньютона.

Во второй части рассмотрена история развития основных направлений классической физики в XVIII— XIX вв.

Последняя, третья часть посвящена изложению ведущих направлений физики XX в теории относительности, теории квантов, атомной и ядерной физике.

В книге достаточно полно раскрыта история формирования основных физических идей, приведены выдержки из трудов классиков физической науки, биографические сведения.

Основная задача всякой науки—открыть законы, действующие в той области, которой занимается эта наука. Основная задача истории науки заключается, таким образом, в том, чтобы найти законы, управляющие развитием науки. Может показаться на первый взгляд, что таких законов не существует. Нельзя предвидеть появление Архимедов. Ньютонов. Лобачевских, нельзя управлять мышлением и творчеством ученого. История науки внешне представляется как результат неконтролируемой деятельности отдельных гениальных мыслителей, поведение которых нельзя уподоблять поведению какого-нибудь камня, падающего в поле тяготения. Бесспорно, что наука — продукт деятельности людей, притом наиболее сложной и тонкой деятельности: познавательной, творческой. Однако развитие науки происходит в определенных исторических условиях, играющих важную, определяющую роль, и эти условия доступны научному анализу.

Исторический материализм впервые сделал возможным научное познание исторического развития человечества, открыл реальную основу деятельности людей, в том числе основу их духовной деятельности.

Источник