Experimento de Cavendish, medición de la fuerza de atracción gravitacional entre pares de esferas de plomo, que permite el cálculo del valor de la constante gravitacional, G. En la ley de gravitación universal de Newton, la fuerza de atracción entre dos objetos (F) es igual a G veces el producto de sus masas (m 1 m 2) dividido por el cuadrado de la distancia entre ellos (r 2); es decir, F = Gm 1 m 2 / r 2. El experimento fue realizado en 1797-1798 por el científico inglés Henry Cavendish. Siguió un método prescrito y utilizó un aparato construido por su compatriota el geólogo y astrónomo John Michell, quien había muerto en 1793.
El aparato presentaba una balanza de torsión: una varilla de madera estaba suspendida libremente de un cable delgado, y una esfera de plomo que pesaba 0,73 kg (1,6 libras) colgaba de cada extremo de la varilla. Se colocó una esfera mucho más grande, que pesaba 158 kg (348 libras), en cada extremo de la balanza de torsión. La atracción gravitacional entre cada peso más grande y cada uno más pequeño atrajo los extremos de la barra a lo largo de una escala graduada. La atracción entre estos pares de pesas fue contrarrestada por la fuerza restauradora de un giro en el alambre, lo que hizo que la varilla se moviera de lado a lado como un péndulo horizontal.
Cavendish y Michell no concibieron su experimento como un intento de medir G. La formulación de la ley de gravitación de Newton que involucra la constante gravitacional no se produjo hasta finales del siglo XIX. El experimento fue originalmente diseñado para determinar la densidad de la Tierra.
Michell probablemente tenía la intención de mover las pesas a mano, pero Cavendish se dio cuenta de que incluso la perturbación más pequeña, como la de la diferencia de temperatura del aire entre los dos lados de la balanza, hundiría la pequeña fuerza que quería medir. Cavendish colocó el aparato en una habitación sellada diseñada para poder mover las pesas desde el exterior. Observó el equilibrio con un telescopio. Al medir qué tan lejos se movió la barra de lado a lado y cuánto tiempo tomó ese movimiento, Cavendish pudo determinar la fuerza gravitacional entre los pesos más grandes y más pequeños. Luego relacionó esa fuerza con el peso de las esferas más grandes para determinar la densidad media de la Tierra como 5,48 veces la del agua o, en unidades modernas, 5,48 gramos por centímetro cúbico, cerca del valor moderno de 5,51 gramos por centímetro cúbico.
El experimento de Cavendish fue significativo no solo para medir la densidad de la Tierra (y, por lo tanto, su masa) sino también para demostrar que la ley de gravitación de Newton funcionó en escalas mucho más pequeñas que las del sistema solar. Desde finales del siglo XIX, los refinamientos del experimento de Cavendish han sido utilizado para determinar G.
