Крутильные весы

---

Были изобретены Шарлем Кулоном в 1777 году (по другим данным, в 1784 году) для изучения сил взаимодействия точечных электрических зарядов и сил взаимодействия магнитных полюсов^[1].

В простейшем варианте прибор состоит из упругой вертикальной нити, на которой подвешен лёгкий уравновешенный стержень.

Под действием измеряемых сил стержень начинает поворачиваться в горизонтальной плоскости до тех пор, пока эти силы не уравновесятся силами упругости закрученной нити. По углу поворота стержня (${\displaystyle \alpha }$) можно судить о крутящем моменте (${\displaystyle M}$) измеряемых сил, так как:

Величина ${\displaystyle \kappa ={\frac {GI_{\mathrm {T} }}{l}}}$ является крутильной, или торсионной жёсткостью подвеса, через ${\displaystyle \kappa }$ измеряемый момент выражается как:

По измеренному моменту и длине плеча силы, равной половине длины стержня (${\displaystyle L/2}$) можно вычислить силу (${\displaystyle F}$) взаимодействия, например, заряженных шариков:

Торсионную жёсткость нити в опытах можно измерить с высокой точностью по измеренному периоду (${\displaystyle T_{n}}$) крутильных колебаний крутильного маятника и вычисленному по известным геометрическим размерам и массе стержня и шариков на его концах моменту инерции (${\displaystyle J}$) стержня с шариками относительно вертикальной оси, проходящей через его центр:

---