Die Funktionsweise einer Gravitationsdrehwaage wird im Folgenden anhand einer heute in den Schulen verwandten Waage erklärt.
Das Grundprinzip von Cavendishs Apparatur ist die Messung kleinster Kräfte durch die Verdrillung eines dünnen Drahtes. Es gibt diverse Durchführungsformen für dieses Experiment.
An einem dünnen Draht hängt ein Hantel mit zwei kleinen Bleikugel (jeweils Masse m), die in einer horizontalen Ebene drehbar sind. Beleuchtet man den am Draht befestigten Hohlspiegel mit einem Lichtstrahl, können kleinste Drehwinkel nachgewiesen werden. Den kleinen Bleikugeln der Masse m stehen große Bleikugeln der Masse M gegenüber, es kommt aufgrund der Gravitation zu einer kleinen Anziehungskraft. Verändert man die Position der großen Bleikugeln, wie es in der Animation dargestellt ist, so wirken die Gravitationskräfte auf die kleinen Kugeln gerade in die umgekehrte Richtung, die Hantel setzt sich in Bewegung und führt eine Schwingung durch, die zu Beginn der Bewegung als konstant beschleunigte Bewegung angenähert werden kann.
Die Bewegung der Hantel mit den kleinen Massen \(m\) ist der Nachweis für das Wirken der Gravitationkraft. Sie ist in diesem Falle sehr klein, aber über die gute Versuchsidee von CAVENDISH sogar in der Schule nachweisbar.