Capitulo
6.2.
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Péndulo
La balanza de EÖTVÖS
Gravímetros estables
Gravímetro GULF
Gravímetro de HARTLEY
Gravímetros inestables
Gravímetro de THYSSEN
Gravímetro La Coste-Romberg
Loránd Eötvös
(*1848 - +1919)
Físico y geofísico Húngaro. Experto en física capilar, magnetismo y gravedad.
El comprobó que la fuerza gravitacional solamente depende de la masa - no
de su composición. Además descubrió la importancia de las diferencias en
la tierra de los campos gravimétricos. Realizó una serie de importantes
ensayos a respecto de la gravedad. Era ministro de educación, alpinista
reconocido. Era uno de los científicos más importantes de la historia de
Hungría.
6. Métodos e instrumentos de medición de la gravedad
6. Métodos e instrumentos
de medición de la gravedad
1. Péndulo
La medición de gravedad por medio de un péndulo (péndulo de reversión) es
un método absoluto. Para el péndulo físico vale:
En la prospección gravimétrica se han utilizado
tres tipos de instrumentos:
1) Péndulo
2) Balanza de torsión
3) Gravímetro
1. Péndulo
2. La balanza de torsión
La balanza de torsión mide gradientes y curvaturas en lugar de aceleraciones
gravitatorias.
Balanzas de distintas configuraciones son:
1) La balanza de CAVENDISH
2) La balanza de torsión estándar de EÖTVÖS
3) La variante de la balanza de torsión estándar
4) La balanza de barra inclinada
La balanza de EÖTVÖS
La balanza de EÖTVÖS está equipada con dos pesos iguales situados a distintas
alturas y unidos solidariamente. Este conjunto está suspendido de un hilo
de torsión de tal manera que la construcción puede girar libremente en torno
del hilo en el plano horizontal. En su disposición más común el soporte
es una barra ligera. Una de las masas reposa en uno de los extremos de la
barra, la otra masa suspende del otro extremo de la barra. La barra gira
solamente cuando actúa una fuerza diferencial horizontal en ella o es decir
cuando el campo gravitatorio terrestre de las proximidades del instrumento
está distorsionado de tal manera que las componentes horizontales en los
extremos de la barra difieren.
En un campo gravitatorio que pudiera representarse por superficies equipotenciales
planas y paralelas no habría ninguna rotación de la balanza puesto que las
componentes horizontales actuando en los dos extremos de la balanza serían
iguales. Una deformación de las superficies equipotenciales como puede originarse
por la atracción de una masa enterrada haría girar la balanza con una magnitud
de rotación, que depende de la magnitud de la fuerza horizontal no compensada
y de la rigidez del hilo de torsión. El par de fuerzas opuestas ejercido
por el hilo de torsión es proporcional al ángulo de rotación medido con
respecto a su posición no torsionada. Las masas de la balanza de torsión
se desplazan paralelamente a la superficie terrestre y mediante un movimiento
giratorio desde una zona de potencial gravitatorio alto hacia una zona de
potencial gravitatorio más bajo.
La variante de la balanza de torsión estándar de EÖTVÖS empleada en trabajos
de campo se constituye de dos barras paralelas de unos 40cm de largo con
dos pesos sujetados en los dos extremos de cada una de las barras. Los dos
pesos superiores están apoyados en una de las barras, los dos pesos inferiores
suspenden a unos 60 a 70cm por debajo de la otra barra. Cada peso tiene
una masa de 25g. Las rotaciones pequeñas causadas por el efecto de una fuerza
diferencial horizontal se amplifican por medio de un sistema óptico.
En una estación de observación se debe tomar por lo menos seis lecturas:
se orienta el par de barras en tres direcciones separadas entre sí 120º
y se realiza por lo menos una lectura para cada barra en cada una de las
tres distintas direcciones. Estas lecturas posibilitan la determinación
del gradiente de gravedad y la curvatura.
En áreas favorables la balanza de torsión puede alcanzar una precisión semejante
a aquella de gravímetros modernos. No obstante hoy día la balanza de torsión
no está más en uso por la cantidad de lecturas necesarias para una estación
de observación y por el tiempo gastado en estas lecturas.
Se distingue los dos siguientes tipos de gravímetros
1) Gravímetros estables
2) Gravímetros inestables
1. Gravímetros estables
Los gravímetros estables poseen un solo elemento para equilibrar la fuerza
gravitatoria con otra fuerza mensurable a través de un desplazamiento de
tipo linear, angular o eléctrico y que se puede amplificar y medir directamente.
Para un resorte sencillo por ejemplo el desplazamiento se refiere a una
variación en su longitud.
Gravímetro GULF
En la tierra firme el gravímetro estable GULF fue utilizado frecuentemente.
El elemento sensible de este gravímetro es un resorte aplanado y enroscado
en forma de un hélice con la superficie plana paralela al eje del resorte.
Una masa suspende en su extremo inferior. Cada variación en la atracción
gravitatoria ejercida sobre la masa provoca una rotación y un alargamiento
del resorte. Efectivamente el movimiento rotatorio del extremo inferior
del resorte es mayor en comparación con su desplazamiento vertical y por
consiguiente más fácilmente se puede medirlo. Un espejo puesto rígidamente
en el extremo inferior del hélice permite medir la rotación del resorte
desviando un haz de rayos de luz. Un sistema de espejos amplifica el recorrido
del haz de rayos de luz de tal modo alcanzando una precisión de 0,02mgal.
Gravímetro de HARTLEY
El gravímetro de HARTLEY (fig.10-8) es del tipo estable y se constituye
de un peso suspendido de un resorte. Por variaciones en la aceleración gravitatoria
de un lugar al otro el resorte principal se mueve y puede ser vuelto a su
posición de referencia por medio de un movimiento compensatorio de un resorte
auxiliar o de regulación manejable por un tornillo micrométrico. El giro
del tornillo micrométrico se lee en un dial, que da una medida de la desviación
del valor de la gravedad con respecto a su valor de referencia. Por la posición
del espejo en el extremo de la barra, su desplazamiento es mayor que el
desplazamiento del resorte principal y como el recorrido del haz luminoso
es grande, se puede realizar medidas de precisión cercanas al miligal.
2. Gravímetros inestables
En los gravímetros inestables la fuerza gravitatoria está mantenida en un
equilibrio inestable con una fuerza restauradora. La inestabilidad se debe
a una tercera fuerza la cual intensifica el efecto de cualquiera variación
en la gravedad con respecto al valor correspondiente a su equilibrio. Para
variaciones pequeñas la tercera fuerza generada por una variación con respecto
al equilibrio es proporcional a la magnitud de la variación y actúa en la
misma dirección.
Gravímetro de THYSSEN (Fig. 10-10)
Este gravímetro del tipo inestable se constituye de una barra con un peso
suspendido en uno de sus extremos, un resorte formando el otro extremo y
de un peso auxiliar situado encima del eje de rotación de la barra. En la
posición del equilibrio la fuerza de gravedad (m ´ g0) que actúa en el peso
principal esta equilibrada con la fuerza análoga del resorte principal (véase
Fig.10-10a) y el peso auxiliar no ejerce ningún momento de giro sobre la
barra. Una variación pequeña en la aceleración de gravedad g (véase Fig.10-10b)
inclinará la barra ligeramente y el peso auxiliar quedará desplazado de
tal modo ejerciendo un momento reforzador para la fuerza gravitatoria. El
desplazamiento del peso auxiliar causa un alargamiento adicional del resorte.
La lectura se realiza a través de un haz de rayos de luz que incide y se
refleja en un espejo situado en el extremo superior de la barra, en que
está suspendido el peso principal.
En el caso de variaciones pequeñas de la gravedad el estiramiento o la contracción
del resorte respectivamente son proporcionales a la variación de la gravedad
e igualmente al desplazamiento del haz de rayos de luz en la escala. Prácticamente
se utiliza dos haces luminosos paralelos y dos espejos correspondientes
a los dos pesos del gravímetro. La precisión del gravímetro está en el orden
de 0,25mgal.
Gravímetro de La Coste-Romberg (Fig.10-11)
Este gravímetro del tipo inestable se basa en el mismo principio que el
de un sismógrafo sensible para movimientos verticales del suelo y de periodo
largo.
Se constituye de un peso situado en el extremo de un brazo y contrarestado
por un resorte. Cualquier movimiento del peso causado por variaciones en
la gravedad desplaza el brazo (barra) ligeramente. En consecuencia el ángulo
formado por el brazo y el resorte varía de tal manera que el momento ejercido
por el resorte sobre el brazo se modificará en el mismo sentido que el momento
generado por la variación de la gravedad. En esta construcción el resorte
principal figura como elemento inestable posibilitando la amplificación
de pequeñas variaciones de la gravedad.
En la práctica el movimiento causado por una variación en la gravedad se
anula mediante de un tornillo regulable, que desplaza el punto de apoyo
del resorte principal. La magnitud del giro que se da al tornillo para restaurar
la posición inicial del brazo es una medida para la variación de la gravedad.
En el gravímetro de La Coste-Romberg el resorte principal es de 'longitud
cero'. Así el desplazamiento del resorte de su posición de equilibrio originado
por el peso del brazo estando en la posición cero (de equilibrio) es contrarestado
por la tensión dirigida en sentido opuesto y que actúa sobre el resorte
cuando este se está desplazando. Con esta disposición el alargamiento del
resorte causado por un incremento de gravedad es proporcional al incremento
en la fuerza que actúa en contra del desplazamiento del resorte. Además
la lectura positiva por un incremento de gravedad es numéricamente igual
a la lectura negativa debida a un decremento en la gravedad de la misma
magnitud (debido a la reflexión simétrica).
Apuntes
- Geología
Contenidos Exploración Minera
1. Introducción
2. Remote Sensing
3. Geoquímica en prospección
4. Métodos sísmicos
5. Método magnético
6. Método gravimétrico
Introducción gravimetría
Reducción
datos (1)
Reducción de datos
(2)
Reducción
de datos (3)
Densidad
●
Métodos y instrumentos
Interpretaciones
7. Métodos eléctricos
Índice
Bibliografía
Páginas de Geología
Apuntes Geología General
Apuntes Geología Estructural
Apuntes
Depósitos Minerales
Colección de Minerales
Periodos y épocas
Figuras históricas
Citas geológicas
Exploración - Prospección
Módulo de Citas
Depósitos
Depósitos en el Mundo
Depósitos en Chile
Depósitos en Atacama
Bibliografía Depósitos Minerales
