Cavendish analiz (2.1.22)
- Cavendish'in analizini 3 bölüme ayırabiliyoruz: 1. Bölümde, kolu bir ölçek derecesi oynatacak Newtoncu çekim gücünü hesaplıyor ve
ifadesini buluyor.
- Burada bir sorun var. \(W_b\) topun ağırlığı, yani bugün \(W_b = mg\) diye yazdığımız şey. \(F_R\) da telin geri döndürücü gücü (restoring force). Bir de \(F_N\) var, ağırlığın topu çekerek sarkaç kolunu oynattığı güç. (1)'de
şeklinde yazdığımız ilişki, yani telin kolu bir ölçek derecesi döndürdüğü bu gücü Cavendish
\begin{equation} \frac{F_N}{W_b}=\frac{1}{818\,N^2} \end{equation}diye yazıyor, yani sarkaç kolunu bir ölçek derecesi döndürmek için toplara uygulanması gereken güç, diyor.Yani, telin geri döndürücü gücü \(F_R\) ile ağırlığın Newtoncu çekim gücü \(F_N\)'i eşitliyor, yani \(F_R=F_N\) varsayımını yapıyor.
- 2. Bölümde Cavendish ağırlığın top çekimi ile dünyanın topu çekimini oranlıyor ve
ilişkisini yazıyor. Burada \(D\) = dünyanın yoğunluğu
- Cavendish burada da bir kelime oyunu yapıyor. 4. paragrafta, ağırlığının topu çekimini dünyanın topu çekimi ile oranlayacağını söylemişti ama bu 5. paragrafta, ağırlığın topu çektiği gücü hesaplamıyor, topun merkezinde olduğu varsayılan bir birim maddeyi çektiği gücü hesaplıyor. Yani Cavendish, uzayda uzantısı olan ve ağırlığı olan, topu bir matematiksel noktaya indirgemiş oluyor. Burada topun tek görevi, onu çeken ağırlık ile arasındaki çekim mesafesini belirlemek ki, Newtoncular, "Newton'un ters kare yasasını" yazabilsinler.
- Çekim mesafesini belirlemek için topu kullanıyorlar ama topun ağırlığı yok ve yarıçapı falan gibi uzayda uzantısı yok. Fakat, topun ağırlığı olmadığı doğru, çünkü sarkacın simetrisinden dolayı toplar ağırlıksızmış gibi davranıyorlar. Fakat, Cavendish
yazarak toplara ağırlık vermiş oluyor çünkü,
\begin{equation} F_N = W_b \; \frac{1}{8,739,000\,D} \end{equation}Yani, aynı tel sertliği için, topun ağırlığı arttıkça, \(F_N\)'nin artması gerekir, ama bu doğru değil, çünkü toplar ağırlıksız.
- 3. Bölümde de, Cavendish, ilk bulduğu kolu bir ölçek derecesi döndürecek güçle, yani \(1/818\;N^2\), ağırlığın topu çektiği gücü oranlayacak ve kolun \(B\) ölçek derecesi döndüğünde Newtoncu gücün uyguladığı gücü bulmuş oluyor, bu da,
veya,
\begin{equation} D=\frac{N^2}{10,683\,B} \end{equation}ve, Cavendish, \(N\)'yi ve \(B\)'yi ölçüyor ve dünyanın yoğunluğu \(D\)'yi hesaplamış oluyor.
- \(B\), ağırlıklar bir yakın pozisyondan diğer yakın pozisyona getirlidiğinde, sarkacın orta noktasının (Cavendish, sarkacın "doğal pozisyonu" diyor) ağırlıklara doğru opnadığı ölçek derecesi.
- Ama daha ilk paragrafta, Newtoncu çekim gücünün sarkacın dönemini belirlediğini söylemişti ama demek ki Newtoncu güç sarkacın dönemi ile ilgili değilmiş.