Gravimetría, Las unidades de medida, ¿Cómo se mide la gravedad, Microgravimétrica, Historia


Gravimetría es la medición de la fuerza de un campo gravitatorio. Gravimetría se puede utilizar cuando sea la magnitud del campo gravitatorio o las propiedades de la materia responsable de su creación son de interés. La gravimetría plazo o gravimétrico también se utiliza en la química para definir una clase de procedimientos analíticos, llamados análisis gravimétrico confiando en peso de una muestra de material.

Las unidades de medida

La gravedad se mide generalmente en unidades de aceleración. En el sistema SI de unidades, la unidad estándar de la aceleración es de 1 metro por segundo cuadrado. Otras unidades incluyen el galón, lo que equivale a 1 centímetro por segundo al cuadrado, y la g, igual a 9,80665 m/s2. El valor de la GN es aproximadamente igual a la aceleración debida a la gravedad en la superficie de la Tierra.

¿Cómo se mide la gravedad

Un instrumento utilizado para medir la gravedad es conocido como un gravímetro, o gravitómetro. Desde la relatividad general se refiere a los efectos de la gravedad como indistinguibles de los efectos de la aceleración, gravímetros pueden ser considerados como acelerómetros para fines especiales. Muchas balanzas pueden considerarse gravímetros simples. En una forma común, un resorte se utiliza para contrarrestar la fuerza de la gravedad tirando de un objeto. El cambio en la longitud del resorte puede ser calibrado a la fuerza requerida para equilibrar la fuerza gravitatoria. La medida resultante podrá realizarse en unidades de fuerza, pero se hace con mayor frecuencia en las unidades de galones.

Gravímetros más sofisticados se utilizan cuando se necesitan mediciones precisas. Al medir el campo gravitatorio de la Tierra, las mediciones se hacen con la precisión de microgals para encontrar las variaciones de densidad de las rocas que componen la Tierra. Existen varios tipos de gravímetros para hacer estas mediciones, incluyendo algunos que son esencialmente versiones más refinadas de la balanza de resorte descrito anteriormente. Estas mediciones se utilizan para definir anomalías de la gravedad.

Además de la precisión, la estabilidad es también una propiedad importante de un gravímetro, ya que permite el seguimiento de los cambios de gravedad. Estos cambios pueden ser el resultado de desplazamientos masivos dentro de la Tierra, o de los movimientos verticales de la corteza terrestre en la que se realizan las mediciones: recordar que la gravedad disminuye 0,3 mGal por cada metro de altura. El estudio de los cambios de gravedad pertenece a la geodinámica.

La mayoría de los gravímetros modernos utilizan especialmente diseñada metal o de cuarzo muelles de longitud cero para soportar la masa de ensayo. Cero resortes de longitud no siguen la ley de Hooke, sino que tienen una fuerza proporcional a su longitud. La propiedad especial de estos resortes es que el período de resonancia natural de oscilación del sistema de muelle-masa se puede hacer muy larga - acercarse a un millar de segundo. Este desajusta la masa de ensayo de la mayoría de vibración local y el ruido mecánico, el aumento de la sensibilidad y la utilidad de la gravímetro. Manantiales de cuarzo y metal son elegidos por diferentes razones; muelles de cuarzo están menos afectados por los campos magnéticos y eléctricos, mientras muelles metálicos tienen una deriva mucho menor con el tiempo. La masa de ensayo se selló en un recipiente hermético para que pequeños cambios de presión barométrica de soplar el viento y otras condiciones meteorológicas no cambian la flotabilidad de la masa de prueba en el aire.

Gravímetros primavera son, en la práctica, los instrumentos relativos que miden la diferencia de gravedad entre diferentes ubicaciones. Un instrumento de relación también requiere calibración comparando las lecturas del instrumento tomadas en lugares con valores totales o absolutas conocidas de la gravedad. Gravímetros absolutos ofrecen estas mediciones mediante la determinación de la aceleración gravitatoria de una masa de prueba en vacío. Se permite un masa de ensayo a caer libremente en el interior de una cámara de vacío y su posición se mide con un interferómetro láser y tiempo de espera con un reloj atómico. La longitud de onda de láser se conoce a 0.025 ppb y el reloj es estable a 0,03 ppb así. Gran se debe tener cuidado para reducir al mínimo los efectos de las fuerzas de perturbación tales como la resistencia residual de aire, vibración, y las fuerzas magnéticas. Tales instrumentos son capaces de una precisión de alrededor de dos partes por mil millones o 0.002 mGal y hacen referencia a su medición a los estándares atómicos de longitud y el tiempo. Su uso principal es para la calibración de los instrumentos relativos, el seguimiento deformación de la corteza, y los estudios geofísicos que requieren alta precisión y estabilidad. Sin embargo, los instrumentos absolutos son algo más grandes y mucho más caros que gravímetros relativos resorte, y son por lo tanto relativamente raro.

Gravímetros han sido diseñados para montar en los vehículos, incluyendo aviones, barcos y submarinos. Estos gravímetros especiales aislar la aceleración del movimiento del vehículo, y restarlo de mediciones. La aceleración de los vehículos es a menudo cientos o miles de veces más fuerte que los cambios que se miden. Un gravímetro se desplegó también en la superficie de la Luna durante la misión Apolo 17, pero no funcionó debido a un error de diseño. Un segundo dispositivo funcionó como se esperaba.

Microgravimétrica

Microgravimétrica es una rama ascendente e importante desarrollada sobre la base de la gravimetría clásica. Microgravedad investigaciones se llevan a cabo con el fin de resolver diversos problemas de la geología de ingeniería, principalmente ubicación de huecos y su seguimiento. Mediciones muy detalladas de alta precisión se indican los huecos de cualquier origen, siempre que el tamaño y la profundidad son lo suficientemente grandes como para producir efecto de la gravedad es más fuerte que el nivel de confianza de la señal de la gravedad correspondiente.

Historia

El gravímetro moderno fue desarrollado por Lucien Lacoste y Arnold Romberg en 1936.

También inventaron más refinamientos posteriores, incluyendo el gravímetro nave de montaje, en 1965, los instrumentos resistentes a la temperatura para pozos profundos, y los instrumentos a mano realizadas ligeros. La mayoría de sus diseños siguen siendo funcionando con mejoras en la recopilación de datos y procesamiento de datos.