Für unser webgesteuertes Cavendish-Experiment verwenden wir als Gravitations­dreh­waage eine ältere Version des Modells 332 101 der Firma Leybold aus dem Jahre 1997 (Bild 1). In den zu dieser Torsions­drehwaage ver­öffentlichten Versuchs- und Ge­brauchs­anleitungen finden Sie die gerätespezifischen Daten und Anweisungen zur Durchführung des Versuchs. Diese Informationen und Angaben, die wir darüber hinaus für bedeutsam hielten, haben wir ergänzt und hier für Sie zusammengestellt.

• Gravitationsdrehwaage 332 101 der Firma Leybold

Die Firma Leybold hat das Vorgängermodell 332 10 bereits in den 1950er Jahren entwickelt, produziert und weltweit (u.a. in den USA) vertrieben. Ab 1995 wurde die ursprünglich rechteckige Gehäuseform durch ein Rundgehäuse ersetzt. Im Gegensatz zur Konkurrenz –wie etwa die Firma Pasco in den USA, deren Modell SE-9633 einer Gravitational Torsion Balance bis 2009 dem aktuellen Leybold-Modell sehr ähnlich war und die 2009 grundlegend zum aktuellen Modell AP-8215A weiterentwickelt wurde– hat die Firma Leybold ihr Modell (außer der Farbe) nicht mehr verändert. Ebenso unverändert geblieben sind die leider teilweise fehlerhaften und widersprüchlichen Anleitungen. Die aktuellen Versuchsanleitungen der Firma Leybold zur Gravitationsdrehwaage 332 101 können Sie hier herun­ter­laden:

• Eigene Funktionserweiterungen zur Fernbedienbarkeit der Versuchssteuerung

Um eine Steuerung des Versuchs sowohl manuell mit einer handelsüblichen Infrarot-Fernbedienung Vor-Ort als auch online mit Hilfe des Browsers eines Computers über das Internet zu er­mög­lichen, haben wir die Drehwaage der Firma Leybold so erweitert und ergänzt, dass die Ver­stellung des Trägerarms mit den großen Kugeln (Feldmassen) über einen fern­be­dien­­baren Stell­motor aktiviert werden kann (Bild 2). Die dazu von uns entwickelten Hardware-Ergänzungen an der Drehwaage und das Design der Steuerelektronik ist ausführlich in dem Abschnitt Technik unserer Homepage dokumentiert.

Die Skala zur optoelektronischen Erfassung der Lichtmarkenbewegung ist die zweite wesentliche Er­gänzung, die wir speziell für unseren Cavendish-Versuch entwickelt haben (Bild 3). Für die Erfassung der jeweiligen Position der Lichtmarke auf der Skala ist in der Mitte eines jeden Teilstrichs ein Foto­transistor eingebaut. Der Abstand der kleinen Teilstriche beträgt 1 cm, der zwischen den großen 10 cm. Damit ergibt sich zwischen den äußeren Teilstrichen +32 und -32 eine Skalenbreite von 64 cm mit insgesamt 64 Fototransistoren. Auch dazu gibt es eine ausführliche Dokumentation der Hard- und Software-Entwicklungen zur Realisierung der Mechanik, Elektronik und Programmiertechnik dieser Skala im Abschnitt Technik dieser Homepage.

Als Quelle für den Lichtzeiger dient uns eine fokussierbare 1 mW Laserdiode der Laserklasse 2 (Pho­to­nics-Modell IMM1255FB-635-1-EG-L). Zwei Axis-Webcams liefern LiveView-Bilder von der Drehwaage und der Skala. Um eine ausreichende Helligkeit auch bei Nacht zu gewährleisten, können die beiden Hauptkomponenten unseres Cavendish-Experiments mit zwei ebenfalls online steuerbaren LED-Spots angestrahlt werden.

Eine Übersicht über die von uns entwickelten Komponenten unseres webgesteuerten Cavendish-Experiments finden Sie auf unserer Technik-Seite.

Fortsetzung: Die für die Durchführung und Auswertung des Versuchs relevante Daten unserer Dreh­waage finden Sie hier.

Downloads und Links

• Versuchsanleitung zur Anordnung und Durchführung unseres Online-Versuchs
  
  
• Versuchsauswertung (Kurzanleitung): Verwendung der Messdaten für die Bestimmung der Gravitationskonstanten G.
  
  Ausführliche Hinweise zur Versuchsauswertung zur Verwendung der Messdaten für die Bestimmung der Gravitationskonstanten G.
  
  
• Video-Empfehlung: Wolfgang Rueckner von der Harvard University erläutert in dem Video Cavendish Gravity Experiment sehr anschaulich die Endausschlagmethode mit einer Torsions­drehwaage, die der unseren sehr ähnlich ist.