Pada tahun 1798, saintis Henry Cavendish menjalankan eksperimen dengan sfera di dalam bilik gelap yang tertutup, untuk menganggarkan anggaran ketumpatan Bumi.
Bumi dan Bulan. Foto: NASA
Pada akhir tahun 1600-an, saintis Isaac Newton telah merumuskan hukum graviti universal: Setiap zarah menarik setiap zarah lain di alam semesta dengan daya (F) yang ditentukan oleh jisimnya (M) dan kuasa dua jarak antara pusat objek (R). Dengan G sebagai pemalar graviti, persamaan untuk hukum ini ialah: F = G(M1xM2/ R2 ).
Oleh itu, jika seseorang mengetahui jisim salah satu objek dan maklumat lain daripada persamaan tersebut, seseorang boleh mengira jisim objek kedua. Memandangkan seseorang mempunyai jisim yang diketahui, orang ini boleh mengira jisim Bumi jika mereka tahu sejauh mana mereka berada dari pusat Bumi. Masalahnya ialah pada zaman Newton, saintis belum menentukan G, jadi menimbang Bumi adalah mustahil.
Mengetahui jisim dan ketumpatan Bumi akan sangat berguna kepada ahli astronomi kerana ia akan membantu mereka mengira jisim dan ketumpatan objek lain dalam sistem suria. Pada tahun 1772, Royal Society of London telah menubuhkan "Jawatankuasa Gravitasi" untuk mengkaji perkara ini.
Pada tahun 1774, sekumpulan pakar cuba mengukur ketumpatan purata Bumi melalui Gunung Schiehallion di Scotland. Mereka memerhatikan bahawa jisim Schiehallion yang sangat besar menarik pendulum ke arahnya. Oleh itu, mereka mengira ketumpatan Bumi dengan mengukur gerakan pendulum dan meninjau gunung tersebut. Walau bagaimanapun, pengukuran ini tidak begitu tepat.
Ilustrasi saintis Henry Cavendish dan eksperimen penimbangan Buminya. Foto: Wikimedia
Ahli geologi Reverend John Michell juga mengkaji jisim Bumi tetapi tidak dapat menyelesaikan kerjanya sebelum kematiannya. Saintis British Henry Cavendish menggunakan instrumen Michell untuk menjalankan eksperimen.
Dia membina sebuah dumbbell yang besar, dengan sfera plumbum selebar 5 cm yang dilekatkan pada kedua-dua hujung rod kayu sepanjang 183 cm. Rod itu digantung pada tali di tengah dan boleh berputar dengan bebas. Kemudian, dumbbell kedua, dengan dua sfera plumbum selebar 30 cm yang setiap satu seberat 159 kg, dibawa mendekati dumbbell pertama supaya sfera yang lebih besar menarik sfera yang lebih kecil, dengan sedikit daya pada rod tersebut. Cavendish memerhatikan ayunan rod itu dengan teliti selama berjam-jam.
Daya graviti antara sfera sangat lemah sehingga aliran udara yang sedikit pun dapat mengganggu eksperimen canggih ini. Cavendish meletakkan radas itu di dalam bilik tertutup untuk mengelakkan arus udara luar. Dia menggunakan teleskop untuk memerhati eksperimen melalui tingkap dan memasang sistem takal untuk menggerakkan pemberat dari luar. Bilik itu digelapkan untuk mengelakkan perbezaan suhu antara bahagian bilik yang berbeza, yang boleh menjejaskan eksperimen.
Pada bulan Jun 1798, Cavendish menerbitkan hasilnya dalam jurnal Transactions of the Royal Society dalam satu kajian bertajuk "The Determination of the Earth's Density". Beliau mengemukakan bahawa ketumpatan Bumi adalah 5.48 kali ganda daripada air, atau 5.48 g/cm³, agak hampir dengan nilai moden 5.51 g/cm³.
Eksperimen Cavendish penting bukan sahaja untuk mengukur ketumpatan dan jisim Bumi (dianggarkan kira-kira 5.974 kuadrilion kg) tetapi juga untuk membuktikan bahawa hukum graviti universal Newton berlaku pada skala yang jauh lebih kecil daripada sistem suria. Sejak akhir abad ke-19, versi eksperimen Cavendish yang dipertingkatkan telah digunakan untuk menentukan G.
Kha Thao (Menurut Sains IFL , APS )
[iklan_2]
Pautan sumber
Komen (0)