Способ определения гравитационной постоянной Советский патент 1975 года по МПК G01V7/00 

1

Изобретение относится к области метрологии, а именно к гравиметрическим измерениям.

Известен способ определения гравитационной постоянной с помощью крутильных весов, работающих в динамическом режиме, в котором немагнитную пробную массу юстируют в азимутальном и поперечном направлениях 2допь линии равновесия весов, измеряют периоды колебаний весов и расстояния между взаимодействующими массами. Гравитационная постоянная определяется по измеренным значениям возмущенных периодов и расстояниям между массами.

1Целью изобретения является повышение

точности измерений.

Для этого немагнитную пробную массу юстируют в двух или более точках, измеряют в каждой из этих точек период колебак НИИ весов, приращение расстояния от первоначальной точки и составляют систему уравнений, рассчитывая расстояния между взаимодействующими массами и гравитационную постоянную. Расстояние.от центра npo6

ной массы до центра коромысла в положении, когда пробная масса (Отъюстирована, определяется приближенно. Однако изменение расстояния фиксируется весьма точно. Для этого необходимо переместить пробную массу в направлении горизонтальной осевой Л1гаии на величину -6 и измерить новое значение периода колебаний весов. Линия перемещения пробной массы определяется с помощью засечек в двух точках, в каждой из которых проводится юстироасв положения пробной массы как по .азимуту, так и по вертикали. Если шаг перемещения пробной масс/ы равен д6, то споёоб позволяет получитьj -независимых урав|1ений, рещая которые можно уточнить приближенно измеренное расстояние и определить абсолютное значение гравитапвонной постоянной.

Исходя из точности определения грави{тационной постоянной и пренебрегая членами высших порядков, получаем значеj ние гравитационной постоянной из уравнения

WfT.--r.-J.7 7 7 -/irp-Mf,

To Tr-WmL где f-,()uf, ,J; период невоэмущенных колебаний весов; Т - период колебаний весов, возмущенн пробной массой; J момент инерции коромысла с грузами относительно вертикальной оси; L - длина плеча коромысла; щ - масса коромысла, ненагруженного массами гл ; J - амплитуда крутильных колебаний. Периоды 7 и Т{ определяются в процессе работы с прибором с точностью IrlO. Величина 7 определяется дистанционно с помошью двух фотоприемников, входящих в устройство оптической индикации периода колебаний весов. Таким образом, приведенное уравнение содержит следующие не иавестяше, которые не измеряются непосре ственно: t if- Следовательно, для определения ( необходимо перюмещать пробную массу М по крайней мере один раз и производить замеры периодов. Сгаэсоб поясняется чертежом, где 1 устройство возбуждения крутильных колебаний весов; вакуумированные крутильные весы; 3 - устройство оптической индикации периода колебаний весов; 4 - устройство перемещения пробной массы; 5 пробная масса (М); 6 - масса одного груза коромысла весов (т ); L - расстояние от оси вращения весов до центра масс гру зов коромысла; f - расстояние от оси вращения до центра масс пробного тела; л фиксированный шаг перемещения пробной массы. Способ заключается в следующем. С помощью устройства 1 весам 2 сообщают крутильные колебания. Период колебаний весов в отдельности регистрируется оптической системой индикации 3. С помощью устройства 4 центр пробной шаровой массы 5 из немагнитного материала располагается в горизонтальной плоскости, проходящей через коромысло крутильных весов вблизи одного из грузов 6 коромысла. Требуемое положение пробной массы контролируется по реакции весов. При отсутствии пробной массы обе половины периода должны быть равны, что достигается подбором места расположения фотоприемника системы индикации. Расположение пробной массы строго по линии равновесия коромьгсла весов не нарущит равновесия полупериодов, а только изменит абсолютное значение периода колебаний, В случае нарушения равенства полупериодов пробная масса с помощью устройства 4 должна быть перемешена по азимуту. Далее опять проводится оценка совпадении полупериодов. Указанная процедура должна продолжаться до тех пор, пока полупериоды колебаний весов не совпадут. После эюго производится юстировка положения пробной массы по вертикали - по получении максимальной реакции весов. Формула изобретения Способ определегтя гравитациогшой постоянной с помощью крутильных весов, работающих в динамическом режиме, в нематнитную П1эобкую массу ю :;тируют в азимутальном и поперечном направльяиях вдоль лин:ии равнов есия весов, измеряют периоды колебаний весов и расстояния между взаимодействующими массами, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, нем 1гнитную пробную массу юстируюаг в двух вши нескольких точках, измеряюпг в калсдой из этих точек период колебаний весов, приращение расстояния от первона1чальн6й точки, составляя уравнений, рассчитывают расстояния между взаимодействующими массами и гравитадионн.ую постоянную.

X/

iK

.f.

I

.k

N

.

-i.

/