雖然牛頓推導出了萬有引力定律F=GF1F2/r^2。但是這個常數G的大小牛頓並不知道。卡文迪什試驗由亨利·卡文迪什於1797年-1798年完成。這是第一個在實驗室裡完成的測量兩個物體之間萬有引力的實驗，並且較準確地求出了萬有引力常數和地球質量。該實驗是物理學史上的經典實驗之一。有了萬有引力常數，對於天體以及地球質量的估計才成為可能。卡文迪許實驗的難點在於如何排除環境的干擾，以及控制扭秤和光標的精度。卡文迪許在測量技巧上的創造性工作所獲得的結果精度，在後續的近百年時間裡一直沒有人能夠超越。下面就簡要介紹相關的實驗與數學分析
1.細金屬線扭動形成的扭力矩
一根彈簧被拉伸或者壓縮在力的一定的範圍內，彈力遵循胡克定律，扭擺是一條一端固定吊起來的細彈性金屬線，當金屬線被扭轉，金屬線內部就會產生試圖恢復原來形狀的彈力。
圖1給出了金屬線直觀變形的情況
圖2.有限元分析金屬線形變
圖3是一個距離固定點A長度為L的金屬線扭轉了一個角度，橫截面的變形情況。
圖3
從外觀看，下端面各半徑直線相對下底面轉過一個相同的角度φ，此角稱為扭轉角 ；側面軸向直線傾斜一個相同角度
這叫外層的切變角。距離軸中心座標為r的切變角則為：
恢復彈力可以看成截面之間沿著圓環狀表面產生的扭力的合成結果。
圖4
在一端固定的細彈性金屬絲下中點水平吊著一個長度為L水平杆，在水平杆的兩端各有一個質量為m的小球。
圖5
水平杆會繞中心點在水平面上來回轉動，假設瞬時的扭轉角為θ，水平杆的來回轉動的力矩與金屬絲線的扭力矩大小相等方向相反。質量為m的兩個小球球心在轉動中的運動軌跡是以軸心為圓心，L/2為半徑的圓，因此所產生的合力矩是：
，F是質點m受到的杆的推力。
現在將兩個質量為M的大球與小球相互接近，由於m-M之間的萬有引力作用，會改變上面阻尼方程解的θ角，使得擺動中心向M大球偏移
圖6
這個偏移值由m-M之間的萬有引力引起。m-M之間的萬有引力產生力矩為
卡文迪許試驗裝置
卡文迪許的實驗裝置如下圖，扭擺的轉角可以由光線平射到鏡面反射到紀錄標尺上的刻度轉換測得，不加大球M時的振動週期T可以通過通過過刻度的中心位置的次數測得，那麼固有角頻率可知，I是可以計算的量，結果扭擺的常數k可以測得，
圖7
下圖是扭角與光線反射角之間的關係。
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