A Experiência de Cavendish

A experiência de Cavendish foi realizada no final do século XVIII, mais precisamente em 1797 e 1798. O físico e químico inglês Henry Cavendish, nascido em 1731, desenvolveu uma engenhosa maneira de medir a densidade do planeta Terra. O projecto da experiência foi feito por outro cientista, no ano de 1783, e envolveu a criação de uma balança de torção – capaz de medir momentos de força (torques)  relativamente fracos. Depois de um tempo, e levado pela sua curiosidade sobre o nosso planeta, aprimorou e construiu esta balança com o intuito de se obter a densidade do planeta.

A ideia da balança de torção vem do facto de que a medida da força gravitacional entre dois objectos era difícil, uma vez que o módulo desta é pequeno. Portanto, era preciso criar um instrumento bastante sensível para a poder detectar.

A balança de torção em que se baseou Cavendish para tirar suas conclusões consistia em uma haste, leve e rígida, com uma esfera de chumbo em cada uma de suas pontas. Esta haste foi suspensa por um fio na direcção vertical e foi colocado um espelho para reflectir um feixe de luz sobre uma escala pré-determinada. Então, fazia-se com que duas esferas maiores, do mesmo material, fossem trazidas para perto das esferas menores. Num primeiro instante, a distância entre as massas é d. Porém, ao trazer as bolas maiores para perto das menores, as forças gravitacionais de atração fizeram com que as massas menores fossem em direcção às maiores. Este deslocamento causa uma torção em um ângulo alfa no fio que sustenta a barra. Desta maneira, o feixe de luz incidente na escala permite saber a força exercida no sistema. Estas forças gravitacionais que agem no sistema obedecem à lei de acção e reacção: mesmo que as massas das esferas sejam diferentes, as forças que actuam em cada uma delas tem a mesma intensidade, a mesma direcção e sentidos opostos. Tal como foi possível determinar essas forças, também foi possível determinar a constante da gravitação universal G, presente na lei da gravitação universal de Newton, e verificar que ela é inversamente proporcional ao quadrado da distância.

Na realidade, Cavendish realizou a experiência com o intuito de “pesar” a Terra, mas o valor por ele encontrado foi o da constante gravitacional G. O valor obtido foi: G = 6,67 x 10^-11 N m^2/ kg^2 . Consequentemente, conseguiu determinar o valor da densidade da Terra, que foi de aproximadamente 5518 kg/m³.

A experiência de Cavendish foi considerada, em 2002, entre as dez mais belas experiências da física pela revista Physics World.

Bianca de Quadros Cerbaro

Referências:

[1] http://www.phys.lsu.edu/mog/mog13/node11.html Acesso em 20/03/2011.
[2] http://www.phys.lsu.edu/mog/mog13/node11.html Acesso em 20/03/2011.
[3] http://www.physicsclassroom.com/Class/circles/U6L3d.cfm Acesso em 20/03/2011.
[4] http://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_de_Cavendish Acesso em 20/03/2011.