Experimento de Cavendish, medida da força da atração gravitacional entre pares de esferas de chumbo, que permite o cálculo do valor da constante gravitacional, G. Na lei da gravitação universal de Newton, a força atrativa entre dois objetos (F) é igual a G vezes o produto de suas massas (m 1 m 2) dividido pelo quadrado da distância entre elas (r 2); isto é, F = Gm 1 m 2 / r 2. O experimento foi realizado em 1797–98 pelo cientista inglês Henry Cavendish. Ele seguiu um método prescrito e usou um aparelho construído por seu compatriota, o geólogo e astrônomo John Michell, que havia morrido em 1793.
O aparelho apresentava um equilíbrio de torção: uma haste de madeira era suspensa livremente de um fio fino e uma esfera de chumbo pesando 0,73 kg (1,6 libras) pendia de cada extremidade da haste. Uma esfera muito maior, pesando 158 kg (348 libras), foi colocada em cada extremidade da balança de torção. A atração gravitacional entre cada peso maior e cada um menor atraía as extremidades da haste ao longo de uma balança graduada. A atração entre esses pares de pesos foi neutralizada pela força restauradora de uma torção no fio, que fez com que a haste se movesse de um lado para o outro como um pêndulo horizontal.
Cavendish e Michell não conceberam seu experimento como uma tentativa de medir G. A formulação da lei da gravitação de Newton envolvendo a constante gravitacional não ocorreu até o final do século XIX. O experimento foi originalmente concebido para determinar a densidade da Terra.
Michell provavelmente pretendia mover os pesos manualmente, mas Cavendish percebeu que mesmo o menor distúrbio, como o da diferença de temperatura do ar entre os dois lados da balança, inundaria a pequena força que ele queria medir. Cavendish colocou o aparelho em uma sala selada projetada para poder mover os pesos de fora. Ele observou a balança com um telescópio. Medindo a distância que a haste se moveu de um lado para o outro e quanto tempo levou esse movimento, Cavendish conseguiu determinar a força gravitacional entre os pesos maiores e menores. Ele então relacionou essa força ao peso das esferas maiores para determinar a densidade média da Terra em 5,48 vezes a da água, ou, em unidades modernas, 5,48 gramas por centímetro cúbico - próximo ao valor moderno de 5,51 gramas por centímetro cúbico.
O experimento de Cavendish foi significativo não apenas para medir a densidade da Terra (e, portanto, sua massa), mas também para provar que a lei da gravitação de Newton trabalhava em escalas muito menores que as do sistema solar. Desde o final do século 19, refinamentos do experimento de Cavendish foi usado para determinar G.
