Die kleine Kraft schwerer Körper

Skizze_Versuchsaufbau_Torsionswaage

Zur Lehrerausbildung gehört die Praxis: Als angehender Physiklehrer musste ich, wie üblich, Experimente vorführen. An eines dieser Demonstrationsexperimente erinnere ich mich noch sehr gut.

Gezeigt werden sollte die Wirkung der Gravitationskraft, also der Kraft, mit der sich zwei Massen gegenseitig anziehen. Dazu benutzt man die von Coulomb erfundene und später von  Cavendish benutzte Drehwaage – ein Gerät, das wegen seiner großen Schwingungsdauer nicht ganz einfach zu handhaben ist. Links eine Skizze dieses Geräts.

Ich hatte die Drehwaage am Vortag zwei Stunden lang auspendeln lassen, damit sie in der Unterrichtsstunde am Tag darauf eine definierte Ruhelage hatte. Dann geschah die Katastrophe: Vor Beginn der Unterrichtsstunde wollte mein Ausbildungslehrer „nur mal kurz nachprüfen, ob die Waage reagiert“, und schwenkte die Kugeln um. Damit war das Experiment schon vor Beginn des Unterrichts zu einem jähen Ende gekommen, die Stunde „gelaufen“. Denn die nachfolgenden 45 Minuten reichten zwar zum erneuten Auspendeln, aber für die Demonstration wäre keine Zeit mehr geblieben.

Nach diesem Erlebnis hatte ich das Gefühl, die Drehwaage einmal in aller Ruhe studieren zu müssen. Denn das kleine Gerät ist in der Tat faszinierend: Es ist in der Lage, eine Kraft zu messen, die der Gewichtskraft einer Masse von etwa 0,1 Mikrogramm entspricht. Das ist noch weniger als ein Feinsandkorn auf die Waage bringt – das wiegt ca. 0,3 Mikrogramm.

Hier das Ergebnis meiner Experimente mit der Gravitations-Drehwaage.