مديریت كیفیت در مراكز آزمایشگاهی

نحوه محاسبه شتاب گرانش در نقاط مختلف

اشتراک گذاری

در اندازه شناسی برای برخی از آزمون ها و کالیبراسیون مانند نیرو، وزن و فشار دانستن مقدار دقیق گرانش محلی از اهمیت زیادی برخودار است. به عنوان مثال برای کالیبراسیون فشارسنج‌ها و یا زمانی که اندازه‌گیری‌های مقایسه‌ای که شامل نیروی تحت تاثیر گرانش هستند، را در آزمایشگاه انجام می‌دهید دانستن  شتاب گرانش زمین به صورت دقیق برای تجزیه تحلیل داده‌های بدست آمده مورد نیاز است.  

در سومین کنفرانس عمومی اوزان و اندازه گیری که در سال ۱۹۰۱ برگزار گردید، گرانش استاندارد بر روی زمین ۹٫۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه یا ۳۲٫۱۷۴ فوت بر مجذور ثانیه است. مقدار گرانش استاندارد (۹٫۸۰۶۶۵) برای یک آزمایشگاه در سطح دریا و عرض چغرافیایی ۴۵ قابل اعمال می‌باشد. به احتمال زیاد آزمایشگاه‌های زیادی موجود دارند که مقدار گرانش محلی آنها با مقدار استاندارد (۹٫۸۰۶۶۵) متفاوت است. به طور کلی هر چه از استوا بطرف قطب روی نصف النهار جلو می‌رویم مقدار g افزایش می‌یابد، به عنوان مثال اگر رکورد پرش طول یک ورزشکار در برلین که g = 9.8128 m/s۲ است برابر ۸٫۰۹۹ متر است. رکورد او در ملبورن انگلستان که g = 9.7999 m/s۲ است، یک سانتیمتر بیشتر می‌شود.

بر اساس آنچه که گفته شده ممکن است شما بخواهید شتاب گرانش در محل آزمایشگاه خود را به صورت دقیق تعیین نمایید. برای اینکه بایستی سه مرحله زیر را انجام دهید:

گام ۱: طول و عرض جغرافیایی خود را پیدا کنید

از آنجا که گرانش محلی تحت تاثیر عرض جغرافیایی قرار دارد، باید مختصات جغرافیایی موقعیت مکانی خود را پیدا کنید. با استفاده از تکنولوژی GPS و اینترنت، این کار بسیار آسان شده است. تنها کاری که بایستی انجام دهید آن است که به نقشه گوگل بروید، آدرس فیزیکی محل خود را تایپ کرده و مختصات طول و عرض جغرافیایی خود را از نوار آدرس مرورگر خود مشخص کنید. 

لینک رفتن به گوگل (Google Map)

در شکل زیر طول و عرض جغرافیایی یک نقطه مشخص در میدان آزادی تهران بر روی نقشه گوگل مشخص شده است.

 

گام ۲:ارتفاع خود را بالاتر از سطح دریا پیدا کنید

متغیر بعدی که برای اندازه گیری شتاب گرانش زمین به آن نیاز دارید ارتفاع محل مورد نظر شما از سطح دریا است. در گذشته بدست آوردن از سطح دریا کار دشواری بود زیرا بایستی به نقشه‌های توپوگرافی کتابخانه‌های محلی یا ادارات دولتی مراجعه می‌گردید و با استفاده از آنها ارتفاء محل مشخصی را از سطح دریا تعیین نمود.  امروزه تکنولوژی و اینترنت این کار را بسیار ساده تر کرده است. برای این کار تنها کافی است که روی لینک زیر کلیک کنید و آدرس فیزیکی خود را برای پیدا کردن ارتفاع خود را از سطح دریا مشخص نمایید یا آن را از روی نقشه انتخاب نمایید:

مشخص نمودن ارتفاء یک نقطه مشخص از سطح دریا

 

در شکل زیر طول و عرض جغرافیایی و همچنین ارتفاء از سطح دریا برای یک نقطه مشخص در میدان آزادی تهران بر روی تصویر مشخص شده است.

 

گام ۳: گرانش محلی را محاسبه کنید

پس از تعیین طول، عرض جغرافیایی و همچنین ارتفاء محل مورد نظر از سطح دریا، بایستی گرانش محلی را محاسبه شود. یک روش آن است که با استفاده از معادلات مربوطه گرانش محلی را محاسبه نمایید. راه آسانتر آن است که از اینترنت و ماشین حساب‌ها تهیه شده در سایت‌های معتبر بین‌المللی گرانشی محلی به سادگی برای انجام این کار استفاده کنید. اگر می‌خواهید از یک ماشین حساب آنلاین استفاده کنید، توصیه می‌کنم که سایت‌ها زیر را امتحان کنید:

http://www.ptb.de/cartoweb3/SISproject.php 

 

https://geodesy.noaa.gov/cgi-bin/grav_pdx.prl 

 

در شکل شتاب گرانش محاسبه شده در سایت ptb آلمان و عدم‌قطعیت آن را برای طول و عرض جغرافیایی و همچنین ارتفاء از سطح دریا برای یک نقطه مشخص در میدان آزادی تهران بر روی تصویر مشخص شده است. شتاب گرانش نقطه انتخاب شده برابر ۹٫۷۹۴۲۴۳ متر بر مجذور ثانیه با و عدم قطعیت آن برابر ۰٫۰۰۰۰۷۱ متر بر مجذور ثانیه بدست آمده است.

 

اگر شما مایل به محاسبه  گرانش محلی خود با استفاده از معادلات هستید، از معادله پیشنهاد شده توسط آزمایشگاه ملی فیزیکی انگلستان (National Physical Laboratory (NPL می‌توانید استفاده کنید. NPL برای بدست آوردن یک مقدار تقریبی برای g،  برای یک عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا مشخص، استفاده از فرمول زیر را پیشنهاد می دهد:

g = 9.780 327 (1 + A sin۲ L – B sin۲ ۲L) – 3.086 × ۱۰ H m·s

where:

A = ۰.۰۰۵ ۳۰۲ ۴
B = ۰.۰۰۰ ۰۰۵ ۸
L = latitude
H = height in metres above sea level

The uncertainty in the value of g so obtained is generally less than ±۵ parts in 10۵.

 

‏3 دیدگاه در نوشته‌ی “نحوه محاسبه شتاب گرانش در نقاط مختلف

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *