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BALANZA DE TORSION

El invento de la balanza de torsión – también conocido con el nombre de “experimento de Cavendish”, ya ampliaremos sobre esto – fue una de las piezas fundantes de la permanente gravitación universal. A partir de la Ley de gravedad elaborada por Newton y de las características orbitales de los cuerpos integrantes del Sistema Solar, se trató de una de las primeras determinaciones de la masa de los planetas y también de la masa del Sol mismo.

Una de las primeras versiones de este experimento que nos ocupa fue propuesta por John Michell. Él fue el responsable absoluto de de la construcción de una balanza de torsión con la cual se podía estimar el valor de la constante de la gravedad. Desafortunadamente, Michell falleció sin poder terminar la balanza de torsión debidamente, razón por la cual su experimento se vio inconcluso. El heredero del instrumento en cuestión fue Francis John Hyde Wollaston quien, a su vez, se lo cedió a Herny Cavendish.

El descubrimiento de Cavendish

Henry Cavendish se mostró, desde el comienzo, sumamente interesado en la creación de Michell y comenzó a trabajar en un proyecto de reconstrucción del operador, que implicaba una serie de experimentos sumamente delicados. El resultado fue un instrumento muy importante que consistía de una balanza de torsión que poseía una vara horizontal de seis pies de longitud.

balanza-torsion-cavendishEn los extremos de la mencionada vara se encontraban colocadas dos esferas realizadas en metal. La vara, a su vez, estaba colgada mediante una suspensión de un extenso hilo. Cerca de las esferas, el inventor colocó otras esferas – dos para ser más exactos – pero en este caso de plomo y de un peso superior a los 170 kilogramos. La acción gravitatoria de estas pesas lo que debía lograr era la atracción de las masas de la balanza, justamente produciendo un giro pequeño sobre la misma. Como la corriente de aire podía provocar numerosos imprevistos, Cavendish emplazó la balanza en su cuarto a prueba de todas las incidencias del viento, para luego medir la torsión pequeña de la medidora con la ayuda de un telescopio.

Uno de los grandes logros de Cavendish radicó en haber conseguido calcular el valor de la constante de la gravitación universal. Esto fue posible gracias a las fuerzas de torsión en el hilo y en las masas de las esferas que les colocó a su instrumento. Como la fuerza de gravedad de la Tierra sobre cualquier objeto puede ser medida de manera directa, justamente fue la medida de la constante de la gravitación lo que determinó la masa de la Tierra, hecho inusitado hasta ese momento, como también lo fueron las determinaciones de las masas de los cuerpos del Sistema de Solar, de la Luna y también del Sol.

Funcionamiento de la balanza de torsion

balanza-torsionLa balanza de torsión es considerada como una de las herramientas de mayor sencillez de funcionamiento. En sí, consiste de una barra que se encuentra suspendida de un hilo, que puede llegar a torcerse. Cuando la barra logra girar, entonces el hilo va a tender – como respuesta refleja – a regresarla a su posición original. En el momento en el que llegamos a conocer la fuerza de torsión que el alambre va a ejercer directamente sobre la barra, vamos a obtener un mecanismo muy sensible para llevar a cabo el proceso de medición de fuerzas.

Se puede, por mencionar un ejemplo, colocar una partícula determinada cargada en uno de los extremos de la barra. Una vez puesta allí, se le acerca un imán o alguna otra carga específica. Justamente gracias a este dispositivo de tan simple funcionamiento se pudieron efectuar invalorables inventos físicos.

Uno de esos inventos fue el de Charles Coulomb, cuya balanza de torsión fue puesta al servicio de la electricidad. Lo que buscaba este investigador era mejorar la calidad de la brújula de los marinos, lo cual lo llevó a la experimentación permanente con cargas eléctricas. Lo que hizo fue colocar una pequeña esfera cargada en la barra de la balanza, para luego a distintas distancias poner otra esfera cargada de idéntica manera. Posteriormente, procedió a medir las fuerzas que se producían entre ambas, sin nunca olvidarse de percibir el ángulo sobre el cual la barra realizaba sus movimientos giratorios.

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