중력측정 방법 - 절대측정, 상대측정

절대중력

절대중력을 측정하는 데는 진자 방법과 추낙하방법이 있다.

- 추낙하방법

자유 낙하하는 물체의 속도와 변위를 측정

z = v0t + (gt2)/2

z = 물체 낙하 거리

t = 거리 z만큼 낙하하는데 걸린 시간

v0 = 물체의 초기속도

g = 절대중력

 

따라서 절대 중력은

g =2(z-v0t)/t2

 

- 진자방법

중력가속도가 진자 길이와 주기의 함수임을 이용하는 방법

T = 진자의 진동주기

l =  진자의 길이

g = l(4π2/T2)

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상대중력

절대중력을 측정을 위해서는 많은 시간과 비용이 소모된다. 반면에 상대중력 측정은 말 그대로 측점 간의 중력의 상대적인 차를 측정하는 방법으로, 스프링 길이를 측정하는 도구를 이용하여 간단하게 진행할 수 있다. 스프링에 걸린 물체의 질량이 일정하니까 관측지점에 따른 중력가속도의 변화를 스프링에 작용하는 힘의 변화로 바꿀 수 있다.

동일한 질량(추)이 관측점에서의 중력에 의해 무게가 더 나가거나 덜 나가게 된다. 안의 스프링이 중력이 큰 곳에서는 늘어나고 작은곳에서는 줄어든다. 중력계는 주어진 스프링 길이의 변화가 일정한 중력변화를 나타내도록 정하고, 가속도g는 기점의 절대중력에 중력의 변화정도를 더함으로써 계산할 수 있다. 즉, 기점에서의 절대중력을 알고 있으면 다른 측점에서의 중력을 절댓값으로 나타낼 수 있다.

 

- Lacoste - Romberg 중력계

중력 자체의 변화로 스프링의 변화가 매우 미비하기 때문에 제2의 힘을 유도하여 zero - length 스프링의 변위를 증가시키는 불안정 중력계이다. 중력 변화로 인해 zero - length 스프링의 길이가 바뀌니까 측정 나사를 조정하여 빔의 위치를 월래 상태로 돌아가게 한 후에 그때의 수치를 읽는다.

 

- Worden 중력계

이 중력계는 가장 많이 중력탐사에 사용되고 있고, Lacoste - Romberg 중력계와 똑같이 zero - length 스프링을 사용한다. 중력계는 5mg의 추를 이용하고 온도와 압력의 영향을 줄이기 위해 외부 원통을 진공상태로 만들었다. 스프링 상단은 고정이 되어 있고 하단은 회전이 가능한 막대와 연결되어 있어, 질량이 매달려 있는 막대는 틀에 연결되어 있어 중력의 변화로 회전 하면서 스프링 길이가 변하게 된다.