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扭秤原理

扭秤是一種用於測量微小作用力的實驗裝置,其基本原理是利用槓桿原理扭轉效應來放大微小的力,使其能夠被測量。

在扭秤的設計中,通常有一根剛性桿或細絲懸掛的輕棒,兩端連線著相同質量的重物或金屬球。當這些質量塊受到力的作用時,例如靜電力萬有引力,它們會繞著懸掛點轉動,產生一個扭轉力矩。這個扭轉力矩與懸絲或細絲的彈性恢復力相平衡。通過測量這個扭轉角度,可以間接地計算出作用在質量塊上的力。

扭秤的一個關鍵特點是它的高靈敏度。由於懸絲很細,即使是很小的力也能產生顯著的扭轉角度。這種高靈敏度使得扭秤能夠測量非常微小的物理量,如電荷之間的靜電力或物體之間的萬有引力。歷史上,扭秤被用來進行著名的庫侖靜電力實驗卡文迪許的萬有引力實驗,這些實驗對理解這些基本物理相互作用起到了重要作用。