비틀림저울
[ torsion balance ]
- 요약
가는 줄의 비틀림을 이용하여 짝힘(couple)을 재는 장치이다. 저울의 줄의 반지름을 짧게하면 비례상수가 매우 작아져 작은 모멘트의 변화에도 비틀림각이 커지게 되므로 이를 이용하여 정밀한 측정을 할 수 있다.
철사 또는 용융수정(熔融水晶)의 가는 줄 끝에 물체를 매달아 짝힘을 작용시켰을 때의 비틀림각 θ을 측정해서 짝힘모멘트 M을 구하는 장치로서, M과 θ가 비례한다는 성질을 이용한 것이다. 비례상수인 비틀림강성(剛性)은 원기둥(그림의 장치에서의 가는 줄)의 반지름의 4제곱에 비례하므로 반지름을 작게 하면 비례상수는 극히 작아지며, 따라서 미소한 모멘트에 의해서도 θ가 커진다. 1750년경 J.미첼이 고안한 것인데, 1785년 샤를 쿨롱(Charles Coulomb)이 이 장치를 이용해서 전기력 및 자기력에 관한 쿨롱의 법칙을 발견했으며, 이어 1798년 헨리 캐번디시(Henry Cavendish)가 지구밀도 측정에 이용했다. 보통 비틀림각을 측정하는 데는 가는 줄에 작은 거울을 달아 램프스케일 방법 등을 쓴다.
