비틀림 저울

비틀림 저울 (Torsion balance)은 매우 작은 힘을 정밀하게 측정하는 데 사용되는 과학 기기이다. 이 저울은 가는 실이나 섬유 (일반적으로 석영 섬유 또는 금속선)에 매달린 막대 또는 구조물로 구성된다. 힘이 가해지면 막대가 회전하고, 이때 실 또는 섬유가 꼬이게 된다. 꼬이는 각도는 가해진 힘의 크기에 비례하며, 이 각도를 측정하여 힘의 크기를 결정한다.

비틀림 저울은 정전기력, 중력, 자기력과 같은 매우 약한 힘을 측정하는 데 특히 유용하다. 쿨롱의 법칙을 실험적으로 증명하는 데 사용된 쿨롱 비틀림 저울과, 캐번디시가 중력상수를 측정하고 지구의 밀도를 결정하는 데 사용한 캐번디시 비틀림 저울이 대표적인 예이다.

작동 원리는 꼬임 진동자의 비틀림 복원력을 이용하는 것으로, 가해지는 힘에 의해 비틀림 각도가 증가하면 실 또는 섬유는 원래 위치로 돌아가려는 복원력을 발생시킨다. 힘과 비틀림 각도 사이의 관계는 후크의 법칙을 따르며, 이를 통해 힘의 크기를 정확하게 측정할 수 있다.

비틀림 저울은 섬세한 구조와 외부 진동 및 온도 변화에 민감하기 때문에 주의 깊게 사용해야 한다. 현대에는 더욱 정밀하고 편리한 다른 측정 장비들이 개발되었지만, 비틀림 저울은 과학사적으로 중요한 의미를 가지며, 여전히 특정 연구 분야에서 사용되고 있다.