Создай короткое пошаговое видео сборки самодельного гравитоскопа. Без озвучки. Видео должно показывать: 1) Крупный план металлической крышки с припаянной петлей. 2) Горизонтальное…

Краткий ответ

Прибор — это крутильные весы (схема Кавендиша). Коромысло на тонкой нити поворачивается, когда рядом появляется массивное тело: гравитация тянет ближний грузик сильнее, возникает момент силы, нить закручивается на крошечный угол, а зеркальце с «зайчиком» этот угол умножает и делает видимым. Вакуум нужен не «для красоты»: без него воздух и конвекция полностью маскируют эффект.

---

1. Физика в трёх формулах

Сила притяжения грузика \(m\) к гире \(M\) на расстоянии \(r\):

\[F = G\frac{mM}{r^2}\]

Оценка для вашей установки: \(m = 0{,}25\) кг, \(M = 16\) кг (пудовая гиря), \(r = 0{,}1\) м:

\[F = 6{,}67\cdot10^{-11}\cdot\frac{0{,}25\cdot16}{0{,}01} \approx 2{,}7\cdot10^{-8}\ \text{Н}\]

Это десятки наньютонов — примерно вес пылинки.

Момент на плече \(L = 0{,}15\) м: \(\tau = F\cdot L \approx 4\cdot10^{-9}\) Н·м.

Упругость нити: \(\tau = k\theta\), где \(k = \dfrac{\pi G_{\text{кр}} r_{\text{н}}^4}{2\ell}\) — крутильная жёсткость. У капрона \(G_{\text{кр}} \approx 10^9\) Па; для нити \(d = 0{,}2\) мм и длиной \(0{,}3\) м получаем \(k \sim 5\cdot10^{-7}\) Н·м/рад, откуда

\[\theta \approx \frac{4\cdot10^{-9}}{5\cdot10^{-7}} \approx 0{,}008\ \text{рад} \approx 0{,}5^\circ\]

Глазом не видно. Зеркальце и есть усилитель: поворот зеркала на \(\theta\) разворачивает луч на \(2\theta\), а на экране в 2 м от зеркала «зайчик» смещается на \(2\theta\cdot2 \approx 3\) см — это уже видно. Отсюда правило: чем длиннее нить, тоньше нить и дальше экран, тем чувствительнее прибор.

---

2. Зачем в конструкции именно эти детали

Элемент	Роль
Тонкая длинная капроновая нить	Малая \(k\) → большой угол при малом моменте. Ещё она не даёт магнитного взаимодействия
Дюралюминий	Лёгкий и не магнитный — исключаем магнитные силы
Свинец + парафин, массы равны	Контрольный опыт: гравитация действует на массу, а не на материал. Значит, при равных массах вклад одинаков
Вакуум	Вот главное. В воздухе на парафин (\(V \approx 330\) см³) действует архимедова сила \(\approx 3{,}9\) мН, на свинец (\(V \approx 27\) см³) — лишь \(0{,}3\) мН. Разница \(\approx 3{,}6\) мН — в сто тысяч раз больше гравитационного эффекта. В вакууме эта разница исчезает, и коромысло выравнивается
Петля на крышке	Точка подвеса строго над центром масс, иначе маятник будет качаться, а не крутиться

---

3. Раскадровка видео (без озвучки — только титры и крупные планы)

Всего ~70–90 с. Снимайте на штатив, шаги монтируйте короткими склейками 2–4 с.

Кадр 1 — 0:00–0:06. Крышка с петлёй. Макро-план: металлическая крышка для консервирования, изнутри припаяна проволочная петля. Медленный проход камерой. Титр: «Петля — точка подвеса. Центр петли = ось банки».

Кадр 2 — 0:06–0:16. Коромысло на нити. Крупный план: дюралюминиевый стержень, нить привязана ровно за середину. Коромысло качается и замирает горизонтально. Титр: «Сначала балансируем без грузов: коромысло должно стоять ровно».

Кадр 3 — 0:16–0:26. Два грузика. Рядом в кадре свинцовый и парафиновый цилиндры, на весах — одинаковые 250 г. Показать, что объёмы разные (парафиновый заметно крупнее). Титр: «Массы равны, объёмы разные. В вакууме разница в объёме не влияет».

Кадр 4 — 0:26–0:38. Герметизация. Крышка на банке; сверление отверстия, вставка трубки, пайка/эпоксидка, проверка на просвет. Отдельный кадр — вакуумный шланг на трубке. Титр: «Главное — герметичность: любая щель убивает вакуум».

Кадр 5 — 0:38–0:46. Откачка. Насос Комовского, стрелка манометра ползёт к 0,2 атм. Титр: «0,2 атм: убираем воздух и конвекцию».

Кадр 6 — 0:46–0:54. Готовый прибор на столе. Общий план: банка в центре стола, подальше от стен и мебели; рядом пудовые гири, зеркальце, лазерная указка, шкала-линейка на стене. Титр: «Прибор — вдали от массивных предметов. Отмечаем нуль».

Кадр 7 — 0:54–1:10. Демонстрация. Таймлапс: гири подносят к одному концу коромысла, «зайчик» медленно ползёт по шкале. Затем гири убирают — зайчик возвращается. Титр: «Отклонение есть → есть притяжение. Убрали гири → вернулось».

Кадр 8 — 1:10–1:20. Считывание. Крупный план шкалы и двух положений зайчика, стрелкой показать \(\Delta x\). Титр: «\(\theta = \Delta x / (2L_{\text{луч}})\)» — но отсюда видно, что угол ничтожен, и без оптического рычага опыт не прочитать.

Обязательный финальный титр: «Стеклянная банка под вакуумом может схлопнуться — работать в защитных очках, за экраном, со взрослым/учителем».

---

4. Как проверить, что вы измеряете именно гравитацию

Одиночный «поворот коромысла» ничего не доказывает — сработать может что угодно. Нужны контроли (и их стоит показать в видео):

1. Убрать гири — зайчик вернулся на нуль. Значит, это не «сползание» прибора.
2. Поднести гирю с другой стороны — отклонение в противоположную сторону.
3. Поднести гирю на то же расстояние сверху/снизу (без плеча) — вращения нет, только натяжение. Подтверждает, что работает момент, а не «притягивание вообще».
4. Заменить гири на такой же массы неметаллический груз (например, мешок с песком в той же таре) — эффект должен остаться. Если исчез — вы ловили магнетизм.
5. Парафин vs свинец — уже встроенный контроль: электростатика на диэлектрике и на металле ведёт себя по-разному, гравитация — одинаково.

Проверка результата по числам: если при 16 кг на 10 см зайчик сместился на сантиметры — порядок величины сходится с оценкой из п. 1. Если «эффект» виден сразу и на десятки сантиметров — почти наверняка это электростатика или сквозняк, а не гравитация.

Типичные провалы опыта: толстая или короткая нить (мало чувствительности), неотцентрированное коромысло (качается вместо поворота), гиря стоит на столе, который касается банки (механическая передача), близко железные предметы и сквозняк от окна.

---

Итог: прибор регистрирует не «силу тяжести», а крутящий момент \(M = F L\), уравновешенный упругим моментом нити \(k\theta\); вся конструкция — способ сделать \(\theta\) измеримым, а разные материалы и вакуум — способ доказать, что причина именно гравитационная.