실험의 아틀라스 / 1798

캐번디시

지구의 무게를 재다 · 사료에 기반한 재구성

뉴턴 역학 · SI 단위

물리와 출처

로그인

01 / 대질량 구2 × 158.045 kg

큰 질량을 외함 주위로 움직입니다. 이 제어는 비틀림 철선을 직접 구동하지 않습니다.

02 / 시간과 운동

표시 가속

가속은 실제 1초마다 고정된 0.5 s RK4 단계를 더 많이 실행하는 것이며, 힘이나 각도를 확대하지는 않습니다.

완전한 자유진동 주기

점성 감쇠 ζ

위쪽 클램프 영점 θ₀

초기 조건

값을 바꿀 때마다 새 보정 구간이 시작됩니다. 이전 샘플은 흐리게 표시되어 기록에 남지만 맞춤에서는 제외됩니다. 저울 각도 자체는 움직이지 않습니다. 새 A / B 실행은 문서화된 보정값을 복원합니다.

03 / 기구 보기

구성 요소 이름표중력 벡터방 / 원격 관측망원경 조준선

카메라 초점

기하 구조와 운동은 항상 실제 축척(1:1)입니다. 힘 화살표는 눈금이 매겨진 주석이지, 보이는 실제 물체가 아닙니다. 보기를 바꿔도 실험 자체는 절대 바뀌지 않습니다.

04 / 가상 측정

제어된 자유진동, 접근, 반전 과정입니다. 기록된 각도만으로 G, 철선 강성, 감쇠를 재구성합니다.

현재 보정 구간에는 아직 맞춤이 없습니다. A / B 측정을 실행하거나, 질량원 위치를 바꿔 가며 기록을 맞추세요.

노트

성공한 맞춤은 실행 및 보정 정보와 함께 여기 남습니다.

장치 초기화와 새 A / B 실행은 위치 기록을 대체합니다. 노트의 맞춤 결과는 직접 지우기 전까지 남아 있으며, 보기 전환·가이드·레이아웃으로는 지워지지 않습니다.

현대의 레이저 저울이 아닙니다.두 망원경은 유리창을 통해 양 끝의 눈금을 관측합니다. 절단면 보기와 디지털 그래프는 오늘날의 교육 보조 자료입니다.

키보드 단축키

먼저 3D 보기에 포커스하세요. 스페이스로 실행/일시정지 · A / B로 질량원 정지점 · M으로 중간 · X로 외함 보기 전환 · R로 장치 초기화 · H로 기본 보기 · Esc로 키보드 해제.

세로 방향 외함 단면

백만 분의 1 뉴턴보다 작은 힘.

독립된 지지대. 가느다란 철선. 납 구 네 개.

드래그로 회전 · 스크롤 / 핀치로 확대
오른쪽 드래그 / 두 손가락으로 이동 · 부품 클릭으로 선택

00:00:00

캐번디시 / 1798

비틀림 저울을 조립하는 중

내장 형상, 재질, 물리 솔버를 준비하고 있습니다.

저울 / 실시간 상태

각변위 θ(이상값)

끝단 눈금 이동

각속도

가장 가까운 쌍의 힘

중심 간 거리

채택된 모델 상태에서 나온 이상적인 진단값이며, 망원경 관측값이 아닙니다.

망원경으로 본 모습

가장 가까운 버니어 눈금

5등분 버니어: 분해능 0.254 mm. 아래 각도는 이상적인 모델 값이며, 이 확대 화면은 광선 추적한 접안렌즈 상이 아니라 개략도입니다.

무엇이 저울을 움직이나요?

중력

철선

감쇠

순 토크

I θ̈ = τ(중력) − κ(θ − θ₀) − b θ̇

변위 현미경: 청록색 움직임을 40배 확대했습니다. 이 확대 화면만 각도를 과장합니다.

구성 요소 검사기

미첼–캐번디시 비틀림 저울

장면에서 구성 요소를 선택하세요. 시험용 저울은 자신의 철선에 매달려 있고, 훨씬 무거운 질량원은 천장 피벗에 매달려 있습니다. 둘은 구동 연결이 아니라 중력으로만 상호작용합니다.

수치 자체 검사

열어서 900 s 보정에 대한 결정론적 검사를 실행하세요.

물리 경과 시간에 따른 각도

θ(t)정적 평형

피크 간 시간은 한 번의 완전한 진동입니다. 흐린 궤적은 이전 보정에 속합니다.

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1798년 · 물리학

캐번디시 비틀림 저울 — 지구의 무게 재기

문헌을 바탕으로 재현한 캐번디시의 비틀림 저울: 납 질량을 움직이고, 망원경 눈금을 읽고, 기록된 각도에서 G를 맞춰 보세요.

1798년 헨리 캐번디시는 밀폐된 상자 안에서 작은 납 구 두 개를 매단 가벼운 목재 팔을 긴 철선에 매달고, 별도의 현가장치에 매단 무거운 납 구 두 개를 그 가까이로 흔들었습니다. 인력이 팔을 미세한 각도만큼 비틀었고, 그는 방 밖에서 상아 눈금과 버니어를 겨눈 망원경으로 그 각도를 읽었습니다.

이 전시물은 문서화된 치수와 질량으로 그 장치를 재현하고, 고정 단계 룽게-쿠타 해석기로 하나의 비틀림 자유도를 계산합니다. 두 질량원 구 모두 두 시험 구에 힘을 미치며, 목재 팔·은선 보강대·구리 지지대도 함께 포함됩니다. 시간 가속은 더 많은 물리 단계를 실행할 뿐이며, 힘이나 각도를 결코 확대하지 않습니다.

A / B 측정은 물리 시간 2초마다 중간 자유진동과 두 질량원 위치를 기록한 뒤, 그 각도만으로 G, 철선 강성, 감쇠를 맞춥니다. 시뮬레이션 데이터는 이상적이고 잡음이 없으므로, 결과는 캐번디시 자신의 데이터 처리나 역사적 불확도가 아니라 뉴턴 이상화의 수치적 일관성 검사입니다.

사양

발표: 지구 밀도를 결정하는 실험, Phil. Trans. 88 (1798)
질량원: 납 2 × 2,439,000그레인 (158.045 kg)
시험 질량: 73.3인치 폭에 매달린 2 × 11,262그레인 (0.730 kg)
비틀림 철선: 40인치 (1.016 m) · 450 s 또는 900 s 주기로 강성 보정
판독: 5등분 버니어를 갖춘 상아 눈금, 1/100인치 분해능
모델링: 뉴턴 토크, SI 단위 RK4, 접촉 정지, 각도만 쓰는 최소제곱 맞춤

전체 전시물

비틀림 저울을 조립하는 중

물리 경과 시간에 따른 각도

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