Bonjour à tous. Je suis un peu étonné devant les dimensions des boules utilisées pour l'expérience de Cavendish. Pourquoi ne pas avoir choisi un différentiel bien plus important entre les grosses et les petites masses ? J'imagine qu'il doit bien y avoir une raison. Pouvez-vous m'éclairer ? Merci.
Après de nombreuses expériences (17), Cavendish a choisi des grosses sphères de 158 kg (pour 30 cm de diamètre, ce qui est déjà pas mal) et des petites de 730 g, . Le rapport des masses est de 216. On peut supposer que c'était, pour lui, le meilleur compromis pour que l'angle de torsion soit le plus grand possible.
Mais on peut faire une balance de Cavendish avec des sphères de masses plus faibles et dans un rapport 10 fois plus petit.
Ce qui compte c'est d'avoir un angle de torsion le plus grand possible donc d'avoir une grande période d'oscillation du fléau. Pour cela il faut un fil, qui maintient le fléau auquel sont fixées les petites sphères, présentant une constante de torsion la plus faible possible. Ce fil doit avoir un petit diamètre. Cavendish utilisait un fil d'argent de 50µm de diamètre. L'expérience a été améliorée par Sir Charles Vernon Boys en 1895 en réduisant les dimensions de la balance et en employant un fil de quartz de 2µm de diamètre. La constante de torsion varie comme la puissance quatrième du diamètre donc ce fil présentait une constante de torsion (50/2)^4 = 390 000 fois plus faible que le fil de Cavendish. Même si ce fil ne peut supporter que des charges bien plus faibles ( 600 fois plus faibles, la rupture variant comme le carré du diamètre), la sensibilité est tout de même 650 fois plus grande (390000/600). En réduisant la masse des grosses sphères on réduit aussi leur diamètre et donc la distance entre celles-ci et les petites sphères, ce qui permet aussi d'augmenter l'angle de torsion.
Donc, le rapport des masses ne fait pas tout dans la précision de cette expérience mais il faut tenir compte du diamètre du fil, de la distance entre les sphères (donc de leurs masses) et même du fléau (longueur, masse).
Bonjour et merci. Effectivement, c'est donc un compromis tenant compte de la qualité des matériaux et de la distance entre les boules. (ah, ce que j'aimerais trouver un livre décrivant les expériences fondamentales de la physique avec la méthodologie utilisée et leur justification !).
A t-on effectué des essais, concernant les grosses masses, d'utiliser des cubes plutôt que des boules ? cela permettait pour le même encombrement de quasi doubler la masse, bien que cela ait pu compliquer les calculs... Merci
L'expérience fonctionne très bien avec des petites masses, par exemple 2kg pour les grosses sphères et moins de 100 g pour les plus petites. Utiliser des cubes n'apporterait rien de plus je pense.
Concernant les expériences de physique et leur description, il est toujours possible de fouiner sur le site de Gallica (https://gallica.bnf.fr/accueil/fr/co...r?mode=desktop). Il y a énormément de documents en ligne.
Bonjour à vous deux ,
L'expérience fonctionne bien , peut être , à condition d'avoir le fil qui va bien ...
La mienne ne fonctionne pas : à la place du fil , j'ai pris une bande magnétique de mini cassette ( largeur 6.35 mm ) , même avec plus d'un mètre de ruban , le couple de torsion est trop élevé .
Bonjour,
Ça doit fonctionner si tu as fait comme Georges Paturel : (https://cral.univ-lyon1.fr/labo/fc/c...alance_bup.pdf)
Excellent cet article. Un grand merci de nous l'avoir transmis !
