Способы измерения силы тяжести
Первым величину земного ускорения экспериментально определил Галилей в 1590 г., наблюдая за падением тел с верхнего этажа Пизанской башни. Если измерить время падения t и пройденный телом путь S то значение g можно рассчитать из формулы:
S=gt² / 2
Во времена Галилея этот способ позволял получить только очень приближенные значения силы тяжести. К нему вернулись лишь недавно, когда появилась возможность измерять время с точностью до 10־10 с и повысить точность измерения пройденного пути. Баллистические гравиметры, использующие эти достижения, дают возможность определять абсолютное значение ускорения свободного падения с погрешностью до 10-9 его величины. Однако, эти приборы пока очень дорогие и громоздкие.
Ускорение свободного падения можно измерять с помощью колеблющегося маятника, исходя из соотношения:
T = π√l / g
где Т - период качания маятника; l - длина маятника.
Чтобы измерить ускорение свободного падения с предельной для маятниковых гравиметров точностью ± 1 мГл, приходится проводить наблюдения на одном пункте в течение 13 ч, так как лишь при большом числе колебаний можно оценить период Т с требуемой точностью.
Указанные методы позволяют осуществлять абсолютные измерения силы тяжести и используются в гравиметрии в научных целях.
В разведочной геофизике осуществляют относительные измерения силы тяжести – пружинными гравиметрами. Эти приборы портативны и позволяют получать значение ускорения свободного падения со средней квадратической погрешностью до ±0,02 мГал, затрачивая на каждое наблюдение 1...2 мин.
В гравиметрах используют принцип пружинных весов (рис. 4.3). Если на чувствительной пружине подвесить грузик массой m, то под действием силы тяжести, т. е. веса грузика (Р = mg), пружина растянется на некоторую длину l. Если в каком-то другом пункте измерения сила тяжести возрастет, то растяжение пружины увеличится, если же сила тяжести уменьшится - растяжение сократится. Таким образом, измеряемая величина Δg приращения силы тяжести по отношению к исходной точке (в милиГалах) будет пропорциональна изменению длины пружины l (в сантиметрах).
Для измерения силы тяжести на море созданы донные гравиметры с дистанционным управлением, а также приборы, работающие на движущихся судах с точностью до первых миллиГал.
Для воздушной съемки разработаны аэрогравиметры, позволяющие измерять поле силы тяжести со среднеквадратической погрешностью до ± 0,4 мГал.
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1146;