Eine Torsionswaage ist ein Gerät, das erfunden wurde, um sehr kleine Kräfte wie Gravitationskräfte zwischen kleinen Massen oder magnetische Kräfte zwischen geladenen Kugeln zu messen. Die Torsionswaage besteht aus einem horizontalen Stab mit einer identischen Kugel an beiden Enden. Der horizontale Stab dreht sich auf einem Draht, der ihn in seiner Mitte trägt. Feste, kleine Kugeln gleicher Masse oder Ladungen werden in der Nähe der Kugeln an den Enden des rotierenden Stabes platziert, ziehen sie an und bewirken, dass sich der Draht verdreht. Der Drallbetrag im Draht kann dann mathematisch in den Kraftbetrag zwischen den stationären Kugeln und denen auf der beweglichen Stange umgerechnet werden.
Wenn die Massen der Kugeln in einer Torsionswaage bekannt sind, können Wissenschaftler eine Gravitationskonstante berechnen, um sie in Newtons inverses quadratisches Gravitationsgesetz einzufügen. Aus diesen Ergebnissen lassen sich kleine Kräfte zwischen Kugeln unbekannter Masse ableiten. Die Kräfte zwischen stationären Kugeln unbekannter Masse und den sich bewegenden Kugeln bekannter Masse werden ermittelt, indem man beobachtet, wie oft der horizontale Stab in einer bestimmten Zeit hin und her schwingt. Die Frequenz der Hin- und Herbewegung des Stabes hängt mit der Torsionsspannung im Draht zusammen, aus der die unbekannten Kräfte berechnet werden können.
Im Jahr 1783 veröffentlichte der Physiker Charles-Augustin de Coulomb seine Entdeckung, dass das inverse quadratische Gesetz, das zuerst von Newton zur Beschreibung der Gravitationskräfte vorgeschlagen wurde, auf anziehende oder abstoßende magnetische Ladungen angewendet werden kann. Im Coulomb-Gesetz erforderten anziehende oder abstoßende Kräfte zwischen Objekten aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften eine Konstante, die Coulomb-Kraftkonstante. Wenn die Ladungen auf den beweglichen und festen Kugeln der Torsionswaage bekannt sind, kann die Konstante berechnet werden. Anschließend könnten feststehende Kugeln unbekannter Ladung installiert und anziehende oder abstoßende Kräfte zwischen ihnen und den beweglichen Kugeln durch Messen der Frequenz der Hin- und Herbewegung des horizontalen Stabes berechnet werden.
Aufeinanderfolgende Torsionswaagen sind in ihren Messungen anspruchsvoller und präziser geworden. Die Wissenschaftler stellten fest, dass der extrem kleine Widerstand der Metallatome in dem dünnen Draht, der den Stab trägt, durch einen anfänglichen Schub auf den horizontalen Stab in der Waage dazu führen könnte, dass er sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit horizontal hin und her dreht. Die Beziehung zwischen den Torsionsspannungen im Metalldraht, wenn er den infinitesimalen Kräften zwischen kugelförmigen Körpern ausgesetzt ist, misst weiterhin erfolgreich die Unbekannten in Gleichungen des inversen quadratischen Gesetzes.