Balanza de torsión
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Balanza de torsión. Consiste de una barra que cuelga de un hilo que puede torcerse. Si la barra gira, el hilo tiende a regresarla a su posición original.
Funcionamiento
Cuando se llega a conocer la fuerza de torsión que el alambre ejerce sobre la barra, se tiene un mecanismo muy sensible para medir fuerzas. Se puede, por ejemplo, colocar una partícula cargada en uno de los extremos de la barra y acercarle un imán u otra carga. Con este dispositivo tan sencillo se han hecho tres experimentos de gran importancia en la historia de la física.
Charles-Augustin de Coulomb , ingeniero militar francés, inventó la balanza de torsión en 1777, y puso este delicado instrumento al servicio de la electricidad. Coulomb buscaba mejorar la brújula de los marinos y para ello experimentaba con cargas eléctricas.
Colocó una pequeña esfera cargada en la barra de la balanza y luego, a diferentes distancias, otra esferita igualmente cargada. Entonces midió la fuerza entre ellas, fijándose en el ángulo en que la barra giraba. Así encontró en 1785 la ley que rige la fuerza entre dos cargas eléctricas, ley que llamamos de Coulomb en su honor, y que afirma que la fuerza es proporcional al producto de las cargas y disminuye con el cuadrado de la distancia entre ellas.
Como en la naturaleza existen dos tipos de cargas, que por convención llamamos positivas y negativas, la Ley de Coulomb nos dice también que cargas iguales se repelen y las de signo contrario se atraen. Además, la fuerza eléctrica es, como toda fuerza, un vector que tiene dirección, ésta apunta a lo largo de la línea que une las dos cargas.
La ley que Coulomb, al igual que la de la gravitación universal descubierta por Newton (antecesor de Dirac en la Cátedra Lucasiana de Matemáticas en Cambridge) a principios del siglo XVII, ocupa un lugar de privilegio en la ciencia. Es simple y bella, y es de aplicación muy general. Ha resistido hasta el presente los embates de miles de físicos en todo tipo de circunstancias y experimentos. Por ello es una de las leyes fundamentales de la física.
Tipos
Los materiales más empleados como torsores suelen tener una forma alargada en forma de chapa, cable, barra, etc.
- Gomas de torsión: se emplean en los relojes de péndulo de torsión.
- Barras de torsión (o sway bars): se emplean para dar soporte a los componentes de suspensión (Automóvil) de los automóviles, permitiendo que estos componentes (que indirectamente se soportan sobre las ruedas) sean las responsables de amortiguar los movimientos verticales cuando se conduce un vehículo. El DeLorean DMC-12 emplea barras a temperaturas criogénicas para asistir la apertura de las puertas.
Usos y aplicaciones
La balanza de torsión es un dispositivo creado por el físico Charles-Augustin de Coulomb en el año 1777, con el objeto de medir fuerzas débiles. Coulomb empleó la balanza para medir la fuerza electrostática entre dos cargas. El encontró que la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las magnitudes de las cargas eléctricas e inversamente al cuadrado de la distancia entre las cargas. A este descubrimiento lo denominó Ley de Coulomb.
La balanza de torsión consiste en dos bolas de metal sujetas por los dos extremos de una barra suspendida por un cable, filamento o chapa delgada. Para medir la fuerza electrostática se puede poner una tercera bola cargada a una cierta distancia. Las dos bolas cargadas se repelen/atraen unas a otras, causando una torsión de un cierto ángulo. De esta forma se puede saber cuanta fuerza, en newton (unidad), es requerida para torsionar la fibra un cierto ángulo.
La balanza de torsión se empleó para definir inicialmente la unidad de carga electrostática, hoy en día se define como la carga que pasa por la sección de un cable cuando hay una corriente de un amperio durante un segundo de tiempo, la fórmula para hacer esto es: 1 C = 1 A·s. Un Culomb representa una carga aproximada de 6.241506 x 1018 e, siendo "e" la cantidad de carga que posee un electrón.
Una balanza de torsión se empleó en el experimento de Cavendish realizado en 1798 para medir la constante de gravedad con la mayor precisión posible. Las balanzas de torsión se siguen empleando hoy en día en los experimentos de física.
Fuentes
- Jfinternational
- Wikipedia
- Libro de Texto. 11no grado.
