BALANZA DE TORSIONHace muchos aos, el fallecido reverendo John Michell, de esta sociedad, ide un mtodo para determinar la densidad de la tierra, mostrando de forma sensible la atraccin de pequeas cantidades de materia, pero, como se dedicaba a otras actividades, no complet el aparato hasta un poco antes de su muerte, y no vivi para realizar experimentos con l.As empieza la publicacin en la que Cavendish describe los experimentos para determinar la densidad de la Tierra. En estas palabras vemos que la idea del experimento se debi a John Michell (1724-1793), un fsico y gelogo, amigo de Cavendish. Tanto la idea de Michell sobre experimento como el inters de Cavendish sobre el mismo se remontan varias dcadas atrs de la fecha en la que se realiz. As, Jungnickel y McCormmach(12) mencionan una carta escrita por Cavendish en 1783 y dirigida Michell. Cavendish saba que, por entonces, Michell estaba construyendo un telescopio de tamao considerable y que tena dificultades en dicha construccin, por lo que escribi: si su salud no le permite continuar con esto[construccin del telescopio],espero que al menos le permita la ms fcil y menos laboriosa tarea de pesar el mundo.Cuando Cavendish complet el experimento, entre 1797 y 1798, contaba ya con una edad avanzada, 67 aos, lo cual puede ser una muestra del inters que tena en la realizacin del mismo. Determinar la densidad de la Tierra era por entonces importante por varios motivos(10,12) , en primer lugar afianzaba la fsica newtoniana al conectar el principio de la gravitacin universal, que haba unificado la mecnica celeste y terrestre, con la geologa. En segundo lugar, en el campo de la geologa, a finales del siglo XVIII exista una controversia entre dos ideas sobre la composicin interna de la Tierra: la teora neptuniana de Abraham Gottlob Werner, que consideraba al ocano, al agua, como responsable de la formacin del reino mineral, y la teora plutoniana de James Hutton que atribuye las principales formaciones geolgicas terrestres al calor interno de la Tierra. Por lo tanto, la determinacin de la densidad media terrestre permitira dilucidar sobre la solidez o fluidez del interior del planeta y, con el mtodo utilizado, admitir la validez de la teora de gravitacin newtoniana.Michell falleci en 1793 no pudiendo terminar la construccin de la balanza de torsin. A partir de aqu el camino seguido por la balanza es mencionado brevemente en el primer prrafo del trabajo publicado por Cavendish, aunque Jungnickel y McCormmach(12) ofrecen algunos detalles ms. Es probable que algunos aparatos de Michell fueran abandonados en su antiguo colegio, el Queens College de Cambridge, hacindose cargo de ellos el reverendo F. J. H. Wollaston, tambin profesor de filosofa natural en Cambridge y miembro de una familia dedicada a la ciencia. Tanto Wollaston como Michell y Cavendish tenan conexiones cientficas al ser miembros de la Royal Society y al estar vinculados a la universidad de Cambridge donde no es de extraar que acabaran los instrumentos y aparatos de Michell, entre ellos la balanza de torsin que Cavendish conoca y que finalmente utiliz al no poder Wollaston experimentar con ella.Elinvento de la balanza de torsin tambin conocido con el nombre de experimento de Cavendish, ya ampliaremos sobre esto fue una de las piezas fundantes de la permanente gravitacin universal. A partir de la Ley de gravedad elaborada por Newton y de las caractersticas orbitales de los cuerpos integrantes del Sistema Solar, se trat de una de las primeras determinaciones de la masa de los planetas y tambin de la masa del Sol mismo.Una de las primeras versiones de este experimento que nos ocupa fue propuesta por John Michell. l fue el responsable absoluto de de la construccin de una balanza de torsin con la cual se poda estimar el valor de la constante de la gravedad. Desafortunadamente,Michell falleci sin poder terminar la balanza de torsin debidamente, razn por la cual su experimento se vio inconcluso. El heredero del instrumento en cuestin fue Francis John Hyde Wollaston quien, a su vez, se lo cedi a Herny Cavendish.El descubrimiento de CavendishHenry Cavendish se mostr, desde el comienzo, sumamente interesado en la creacin de Michell y comenz a trabajar en un proyecto de reconstruccin del operador, que implicaba una serie de experimentos sumamente delicados.El resultado fue un instrumento muy importante que consista de una balanza de torsin que posea una vara horizontal de seis pies de longitud.En los extremos de la mencionada vara se encontraban colocadas dos esferas realizadas en metal. La vara, a su vez, estaba colgada mediante una suspensin de un extenso hilo. Cerca de las esferas, el inventor coloc otras esferas dos para ser ms exactos pero en este caso de plomo y de un peso superior a los 170 kilogramos. La accin gravitatoria de estas pesas lo que deba lograr era la atraccin de las masas de la balanza, justamente produciendo un giro pequeo sobre la misma. Como la corriente de aire poda provocar numerosos imprevistos, Cavendish emplaz la balanza en su cuarto a prueba de todas las incidencias del viento, para luego medir la torsin pequea de la medidora con la ayuda de un telescopio.Uno de los grandes logros de Cavendish radic en haber conseguido calcular el valor de la constante de la gravitacin universal. Esto fue posible gracias a las fuerzas de torsin en el hilo y en las masas de las esferas que les coloc a su instrumento. Como la fuerza de gravedad de la Tierra sobre cualquier objeto puede ser medida de manera directa, justamente fue la medida de la constante de la gravitacin lo que determin la masa de la Tierra, hecho inusitado hasta ese momento, como tambin lo fueron las determinaciones de las masas de los cuerpos del Sistema de Solar, de la Luna y tambin del Sol.Funcionamiento de la balanza de torsionLa balanza de torsin es considerada comouna de las herramientas de mayor sencillez de funcionamiento. En s, consiste de una barra que se encuentra suspendida de un hilo, que puede llegar a torcerse. Cuando la barra logra girar, entonces el hilo va a tender como respuesta refleja a regresarla a su posicin original. En el momento en el que llegamos a conocer la fuerza de torsin que el alambre va a ejercer directamente sobre la barra, vamos a obtener un mecanismo muy sensible para llevar a cabo el proceso de medicin de fuerzas.Se puede, por mencionar un ejemplo, colocar una partcula determinada cargada en uno de los extremos de la barra. Una vez puesta all, se le acerca un imn o alguna otra carga especfica. Justamente gracias a este dispositivo de tan simple funcionamiento se pudieron efectuar invalorables inventos fsicos. Figura 1

DESCRIPCION Y MANEJO DE LA BALANZA DE TORSION (APLICACIN)El aparato consta de tres cuerpos; el inferior o peana, el central o alidada para el giro azimutal y el superior o cuerpo de balanzas propiamente dicho (fig. 3.*). La alidada puede girar azimutalmente merced a un pin accionado por un aparato de relojera que rueda sobre una cremallera de forma circular hasta encontrar uno de los cinco tepes, regularmente espaciados, colocados a su alrededor. Estos topes se levantan por un electro imn cuyo circuito se cierra por medio de un reloj elctrico cada vez que su minutero pasa por el minuto 60 de la esfera. El mismo reloj enciende la luz del aparato registrador durante todo el minuto 59. Por consiguiente, la balanza esta detenida contra un tope el tiempo que tarda la aguja del reloj en dar una vuelta completa a BU esfera y en el ltimo minuto de la misma estn encendidas las lmparas elctricas, de que ya hablaremos.

El cuerpo de balanzas est constituido por una triple envolvente metlica, en cuyo interior se hallan aquellas. Con la figura se ve el hilo de suspensin, el brazo AB de una de ellas y el contrapeso G colocado en el interior de un tubo triple. Los hilos de platino, con 10 por 100 de iridio, tienen un dimetro de 40 micrones. De cada hilo pende el brazo de su correspondiente balanza, formado por un tubo de aluminio de 40 centmetros de longitud, unido rgidamente por su centro a una varilla vertical, donde va fijo un espejito rectangular. En uno de los extremos del brazo hay un contrapeso cilndrico de oro de 30 gramos de peso, y en el opuesto pende de un alambre de latn, de 62 centmetros de longitud, otro contrapeso de latn, relleno de plomo, con igual peso. Las cabezas de torsin son susceptibles de moverse, segn dos direcciones perpendiculares entre t-i, en el plano horizontal; pueden girar alrededor de un eje vertical y pueden elevarse o descender.

En la parte superior del cuerpo de las balanzas esta colocado el aparato registrador, provisto de dos lmparas elctricas que envan su luz, por medio de prismas de reflexin total, a dos espejos planos regulables, llamados espejos de caballete por la forma de su montaje, uno de los cuales esta designado con la letra s en la figura. Los rayos luminosos reflejados en ese espejo inciden en los colocados en el brazo de la balanza y en la envolvente ms interna, despus de atravesar una pequea lente. Devueltos los rayos luminosos al espejo s, este los enva a la placa fotogrfica, donde quedan impresos dos puntos: el de la balanza y el de referencia, que corresponde al colocado en la envolvente interna. Para la otra balanza hay otro espejo anlogo al s que impresiona en la placa otros dos puntos, correspondientes al espejo de su varilla y al de un espejo termmetro, unido a una placa de cobre y hierro curvada en ngulo recto.

La placa fotogrfica est montada en un bastidor que se desplaza 3 milmetros por hora, por medio de un mecanismo de relojera, con lo cual quedan separadas las lneas de puntos registradas de hora en hora.