Лекция 4. Ауырлық күшін есептеу

4.1 Ауырлық күшін есептеу тәсілдері.

Қазіргі кезде ауырлық күшін есептеудің үш жағдайы қолданылады: маятниктік, еркін түсу және таразыдағы өлшеу. Маятниктік жағдай математикалық маятникті қолдану жолдарын қарастырады. Маятниктік әдістің басты артықшылығы процестің қайталануы және изохронизм қасиеті, яғни маятниктің периодын бір ауытқу арқылы емес бірнеше арқылы анықтауға болады,ал біреуінің ұзақтағын барлық интервалдарды ауытқу санына бөлу арқылы табуға болады.

Периодты анықтау дәлдігі жіптің ұзындығына тікелей сәйкес келеді, яғни жай ғана жіптің ұзындығын арттыру арқылы маятниктің ауытқу периодының анықтау дәлдігін арттыруға болады.Осы тәсіл арқылы гравитациялық күшінің абсолюттік ғана емес салыстырмаы мәнін алуға болады.

Ауырлық күшін анықтау үшін дененің еркін түсуінің заңына негізделуге болады. Ол заңда күштердің өрісіндегідененің еркін түсуінің жүрілген жолы S мен уақыты t қарастырылады.

gt2 S=.(4.1)

Бұл әдіс тек абсолютті болып табылады және нақты уақытты анықтауды талап етеді.

Ауырлық күшінің өлшеу әдісі F=mg күшінің компенсация қағидасына негізделген. Осы әдісте гравиметрлерге арналған ауырлық күшін өлшеуге арналған түрлі приборлар көрсетілген. Бұл әдіс әрқашан салыстырмалы.

4.2 Кварцевалық астазирлық гравиметр (ГАК)

Ауырлық күшін өлшеу үшін динамикалық және статикалық приборлар қолданады. Динамикалық приборларға математикалық және физикалық маятник жатады. Гравиметр-статикалық прибор. Олардың классификациясы:

A) Гравиметрдің серпімді жүйесінің әсеріне негізделген;

B) Материалдан, гравиметрдің серпімді жүйесі жасалған;

C) Сыртқы әсерлерді жою жолында.

Гравиметрдің, гравиметрлердің серпімді жүйесінің әрекеті негізінде бөлінеді.

1) Гравитация күшінің өзгеруіне байланысты массаның осы өзгерістің пропорционалды қозғалысы баржүйелер,яғни () 0 mg = t (4.2) онда салмақтың салмағы,гравитацияның үдеуін жеделдету және серіппелі серпімді коэффиценті, серіппелі ұзындықтың бастапқы ұзындығы.

2)Гравимтрлердің жүйелері, онда жүктеме белгілі бір суспензия нүктесіне айналмалы қозғалыстарды орындайды, яғни () 0 mg/cosg =t q-q.(4.3)Алғашқы жүйелерде сызықтықауқым бар, яғни ұзындығының өзгеру.Пропорциядағы серіппелер қолданылатын күш. Екіншіден, жүйелік масштабтау сызықты болады,егер g-const шкаланың желілік деңгейін сақтайтын болса,онда жүйе санау әдісін қолданады.Онда жүйе үнемі біреуіне түседі,де «нөлдік» позиция,яғни тепе-теңдік балансы.Мұндай жүйелердің сезімталдығы өте жақсы болуы мүмкін Құрылғының сезімталдығы жасанды түрде арттыру астазирование деп аталады.Бұл принципті қарап өтейік,мысалға АВ ауқымын пышаққа сүйеніңіз (3.1cурет).Бір жағынан салмақ күшейтіледі, ал екінші жағынан теңгерімды сақтайды.Пышақтардағы баланс қосымша масса орнатылғантеңгерім тепе-теңдік жағдайында болса,онда қосымша масса тек с пышағына қысым түсіреді.

(3.і суреттегі схема)

Теңгерімді біркелкі емес гравитациялық өріске орнатсаңыз, теңгерім бір бағытта немесе басқа бағытқа қарай еңкейе бастайды. Тұтқамен бірге Cm ¢ шнуры мен қосымша масса μ да еңкейе бастайды. m¢g siny тартылыс күші өзгергенде, иінағаш неғұрлым қатты бұралса, күш моменті соғұрлым көбірек болады. Бұл сәтте теңгерімнің қисық сызығына айналуы, масштабтың бұрышын жоғарылатады. Бұл өсудің шамасы қосымша m¢ массасының шамасына байланысты болады. Астасизация қағидатын төмендегідей түсіндіруге болады, бұл ауырлық күшінің сәл өсуі ауыр салмақты аздап бейімдеу арқылы анықталуы керек, бірақ шын мәнінде, гравитацияның шамалы өсуі баланстың бейімділігінің үлкен бұрышымен анықталуы мүмкін. Бұл құрылғының сезімталдығының өсуі.

Серпімді жүйе жасалған материалдың негізінде, гравиметрлер металл, кварц және газға бөлінеді. Металл гравиметрлері элинвар деп аталатын қорытпадан жасалған. Элинвардың құрамына 36% никель, 63% темір және көптеген қоспалар жатады. Эллинвардың икемді қасиеттері өте жоғары, бірақ температура жоғарылаған кезде элинвар өзінің қасиеттерін жоғалтады. Ең қолайлы материал - икемділік коэффициентінің жоғары болуына байланысты, кварц болып табылады. Кварцтан жасалған серіппелер, олардың созылу қасиеті болса да, ол кішкентай және уақытқа сәйкес келеді. Кварцтың да кемшіліктері бар: температураның жоғарылауына байланысты серпімді қасиеттердің нашарлауы, гигроскопия, ауаға үйкелгенде электрлендіру сияқты.

Газ гравиметрлерінде серпімді элемент газ болып табылады, яғни ауырлық күшінің өзгеруі газдың серпімді қасиеттері арқылы өтеледі.

Гравиметрлер сыртқы әсерлерді жою әдісімен де жіктеледі. Сыртқы әсерлерге температураның, қысымның, магнит өрісінің өзгеруі жатады.

Магнит өрісі негізінен металл гравиметрлеріне әсер етеді.

Температураның әсері термостат арқылы азайтылуы мүмкін және қалдық әсерлері температура есебімен ескерілетін гравитацияның бақыланатын мәндеріне түзету енгізу арқылы жойылады.

Негізгі әдебиет 1 Ос [94-203], 2 Осн [99-195]

Қосымша әдебиет 1 қосымша [169-279]

Сынақ сұрақтары:

1. Гравитацияны анықтау үшін қандай әдістер қолданылады?

2. Гравиметрлердің жіктелуі.

3.Кварц астты гравитометрдің жұмысының құралы мен принципі.

4. Сіз астты ГАК көмегімен не нәрсеге ұмтылуға тырысасыз?

5. Гравитациялық потенциалдың екінші туындыларын қандай құралдар арқылы өлшеуге болады?

5 дәріс. Гравитацияның екінші туындыларын өлшеу әдістері. Кейбір жағдайларда гравитация емес, оның туындылары өлшенеді. Бұл шамалар үнемі статикалық түрде өлшенеді. Екінші гравитация туындысын біріктіру арқылы әрқашан ауырлық күшінің мәніне ауыса аламыз. Өлшеу бұралу серпімді жүйесінің тепе-теңдік ережелерін салыстыру принципіне негізделген, гравитациялық өріс әсерінен екі жақын нүктелерде орналасқан жүйенің массасы.

Ілгерілеуші ​​жіптегі ұштардағы массасы бар мойынтіректер тоқтап тұр. Гравитациялық өрістің біртекті дәрежесі мен бұралу талшығының икемділігі анықтайтын белгілі бір тепе-теңдік жағдайында белгіленеді. Әр түрлі нүктелерде

өрістің әртүрлі дәрежелері әртүрлі бұрыштарда, тепе-теңдік гравитациялық потенциалдың екінші туындыларына бағынады. Осы қағидаға негізделген аспаптар варомометрлер немесе градиометрлер деп аталады.

Негізгі әдебиет 1 Ос [94-203], 2 Осн [99-195]

Қосымша әдебиет 1 қосымша [169-279]

Сынақ сұрақтары:

1. Гравитацияны анықтау үшін қандай әдістер қолданылады?

2. Гравиметрлердің жіктелуі.

3. Гравитометрдің асты кварц жұмысының құралы мен принципі.

4. Сіз ГАК-та не нәрсеге ұмтылуға тырысасыз?

5. Гравитациялық потенциалдың екінші туындыларын қандай құралдар өлшеуге болады?