(3)
卡文迪许扭秤的某种现代简化模型如图2所示,两个质量为
的小球固定在一根总长度为
L的轻杆两端,用一根石英悬丝将轻杆水平的悬挂起来,距离小球
r处放置两个质量为
的大球。根据万有引力定律,固定小球的轻杆会受到一个力矩而转动,从而使石英悬丝扭转。引力力矩与悬丝的弹性恢复力矩大小相等,已知引力力矩大小可以表示为引力的大小乘以作用点到支点的距离,弹性恢复力矩可以表示为常数
k乘以悬丝旋转角。激光水平入射到固定于悬丝上的平面镜上,弧形标尺到平面镜的距离为
d。从静止释放轻杆到最终平衡的过程中,弧形标尺上反射光点移动的距离为
s , 则万有引力常数的表达式为
.(用题干中已知的物理量表示)