Esperimento cavendish, misurazione della forza di attrazione gravitazionale tra coppie di sfere di piombo, che consente il calcolo del valore della costante gravitazionale, G. Nella legge di gravitazione universale di Newton, la forza attrattiva tra due oggetti (F) è uguale a G volte il prodotto delle loro masse (m 1 m 2) diviso per il quadrato della distanza tra loro (r 2); cioè F = Gm 1 m 2 / r 2. L'esperimento fu eseguito nel 1797-1798 dallo scienziato inglese Henry Cavendish. Seguì un metodo prescritto e usò un apparecchio costruito dal suo connazionale geologo e astronomo John Michell, che era morto nel 1793.
L'apparato presentava un equilibrio di torsione: un'asta di legno era sospesa liberamente da un filo sottile e una sfera di piombo del peso di 0,73 kg (1,6 libbre) era appesa a ciascuna estremità dell'asta. Una sfera molto più grande, del peso di 158 kg (348 libbre), è stata posizionata ad ogni estremità della bilancia torsionale. L'attrazione gravitazionale tra ciascun peso più grande e ciascuno più piccolo disegnava le estremità dell'asta lungo una scala graduata. L'attrazione tra queste coppie di pesi è stata contrastata dalla forza di ripristino da una torsione del filo, che ha causato lo spostamento dell'asta da un lato all'altro come un pendolo orizzontale.
Cavendish e Michell non concepirono il loro esperimento come un tentativo di misurare G. La formulazione della legge di gravitazione di Newton che coinvolge la costante gravitazionale non ebbe luogo fino alla fine del XIX secolo. L'esperimento fu originariamente ideato per determinare la densità della Terra.
Probabilmente Michell aveva intenzione di spostare i pesi a mano, ma Cavendish si rese conto che anche il più piccolo disturbo, come quello della differenza di temperatura dell'aria tra i due lati della bilancia, avrebbe sommerso la piccola forza che voleva misurare. Cavendish mise l'apparato in una stanza sigillata progettata in modo da poter spostare i pesi dall'esterno. Osservò l'equilibrio con un telescopio. Misurando fino a che punto l'asta si spostava da un lato all'altro e quanto tempo impiegava quel movimento, Cavendish poteva determinare la forza gravitazionale tra i pesi più grandi e più piccoli. Quindi ha collegato quella forza al peso delle sfere più grandi per determinare la densità media della Terra come 5,48 volte quella dell'acqua, o, in unità moderne, 5,48 grammi per centimetro cubo, vicino al valore moderno di 5,51 grammi per centimetro cubo.
L'esperimento Cavendish fu significativo non solo per misurare la densità della Terra (e quindi la sua massa) ma anche per dimostrare che la legge di gravitazione di Newton funzionava su scale molto più piccole di quelle del sistema solare. Dalla fine del XIX secolo, i perfezionamenti dell'esperimento Cavendish hanno stato usato per determinare G.
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