Pengukuran Metode Gravity "Gaya Berat"

Bagaimana kita mengukur gravity ???

Kita semua tahu bahwa sangat sulit untuk membuat alat yang sanggup untuk mengukur anomali gravitasi dengan nilai yang sangatlah kecil yaitu sebesar 1/40 x 10^-6. Tapi, tetaplah masih ada jalan agar hal tersebut bisa dilakukan :

v  Falling body measurements “Pengukuran benda yang jatuh”

Yaitu apabila ada seseorang yang menjatuhkan sebuah objek dan disaat itu juga melakukan perhitungan percepatan dari objek yang dijatuhkan dengan mengukur jarak dan waktu selama objek tersebut jatuh bebas.

v  Pendulum measurements “Pengukuran pendulum”

Yaitu ialah jenis pengukuran dimana percepatan gravitasi diperkirakan dengan cara mengukur perioda osilasi dari suatu pendulum yang diukur tersebut.

v  Mass on spring measurements “Pengukuran massa pada pegas”

Yaitu misalnya dengan menggantungkan sebuah objek “massa” pada sebuah pegas lalu mengamati bagaimana pegas tersebut berubah bentuk dibawah pengaruh gravitasi maka perkiraan percepatan gravitasi dapat diketahui.

Didalam pengukuran ataupun eksplorasi gravitasi, pengukuran di lapangan biasanya tidak menghasilkan pengukuran nilai absolut dari percepatan gravitasi. Namun, kita bisa hanya mendapatkan estimasi variasi percepatan gravitasi. Alasan utama untuk ini adalah bahwa hal itu sulit untuk menggambarkan apakah alat perekaman cukup baik untuk mengukur nilai-nilai absolut gravitasi dibawah 1/50 x 10^-6. Meskipun demikian, bukanlah suatu batasan untuk pengukuran ataupun eksplorasi selama hanya perubahan relatif gravitasi yang digunakan bisa menjelaskan variasi dari struktur geologi.

A.    Falling body measurements

          Seperti yang telah dijelaskan diatas, menurut sejarahnya hal ini pertama sekali dilakukan oleh Galileo Galilei. Dimana saat itu ia menjatuhkan sesuatu objek dengan massa yang berbeda dari atas Menara Pisa lalu kemudian ia mengetahui bahwa percepatan gravitasi suatu objek bergantung pada massanya. Meskipun banyak orang yang percaya bahwa ia melakukan pengamatan tersebut dengan menggunakan sebuah pendulum.

Falling body measurements

Mudah untuk menunjukkan bahwa jarak suatu objek yang jatuh itu sebanding dengan kuadrat waktu jatuhnya. Konstanta perbandingannya adalah percepatan gravitasi. Oleh sebab itu pengukuran jarak dan waktu selama benda jatuh memungkinkan untuk memperkirakan percepatan gravitasi. Tapi dalam pengukuran gravitasi dengan level akurasi yang tinggi, metode ini sulit dilakukan.

Bagaimanapun juga, dengan teknologi yang semakin berkembang, memungkinkan untuk mendesain alat yang mampu mengukur jarak dan waktu dan menghitung nilai absolut gravitasi dengan akurasi dibawah 1 mikroGal (0,001 miliGal). Micro-g Solution ialah salah satu merk alat yang dikenal dengan absolute gravimeter. Tidak seperti alat yang dijelaskan selanjutnya, alat ini hanya mengukur nilai absolut gravitasi. Alat ini mengukur ukuran komponen vertikal percepatan gravitasi pada suatu titik tertentu. Seperti yang kita ketahui, alat yang umum digunakan dalam eksplorasi gravitasi ialah yang mampu mengukur perubahan percepatan gravitasi dari titik ke titik, bukannya nilai absolut gravitasi pada satu titik saja. Umumnya absolute gravimeter lebih mahal dari relative gravimeter dan membutuhkan waktu kerja yang lebih lama yaitu kira-kira ½ sampai 1 hari per stasiun.

B.     Pendulum measurements

Metode lain dimana kita bisa mengukur percepatan gravitasi ialah dengan mengamati osilasi dari sebuah pendulum seperti yang kita dapatkan pada jam zaman dahulu. Bertentangan dengan kepercayaan orang banyak bahwa Galileo Galilei telah membuat pengamatan dengan menggunakan sebuah pendulum bukan dengan menjatuhkan objek-objek dari Menara Pisa. Jika kita membuat sebuah pendulum sederhana dengan menggantungkan sebuah massa dari suatu batang kemudian memindahkan massa dari posisi vertikal, pendulum akan mulai berosilasi beraturan. Parameter relevan yang menggambarkan osilasi ini dikenal dengan perioda osilasi (The period of oscillation).

Pendulum measurements

Perioda osilasi pendulum ialah perbandingan terhadap akar kuadar dari percepatan gravitasi. Konstanta perbandingannya bergantung pada karakteristik fisik dari pendulum tersebut seperti panjang dan distribusi massa disekitar titik poros pendulum.

Seperti percobaan benda jatuh yang dijelaskan sebelumnya, metode ini terlihat cukup mudah dalam menentukan percepatan gravitasi dengan mengukur perioda osilasinya. Tapi sayangnya, untuk mampu mengukur percepatan 1/50 x 10^-6 dibutuhkan perkiraan yang sangat akurat konstanta k. K tidak bisa ditentukan secara cukup akurat dengan melakukan ini.

C.    Mass on spring measurements

          Jenis gravimeter yang umum digunakan dalam survey eksplorasi ialah berdasarkan pada sebuah sistem pegas sederhana. Jika kita menggantungkan massa pada sebuah pegas, gaya gravitasi akan meregangkan pegas tersebut oleh suatu jumlahnya yang sebanding terhadap gaya gravitasi. Hal ini dapat menunjukkan bahwa kesebandingan antara peregangan pegas dan percepatan gravitasi adalah besar dari massa yang tergantung pada pegas lalu dibagi dengan suatu konstanta k, yang menggambarkan kekakuan (stiffness) pegas. Senakin besar k semakin kaku pegasnya dan semakin berkurang pegas akan meregang karena suatu nilai percepatan gravitasi.

Mass on spring measurements

Seperti pengukuran pendulum, kita tidak bisa menentukan k secara cukup akurat untuk memperkirakan nilai percepatan absolut gravitasi hingga 1/40 x 10^-6. Meskipun begitu, kita bisa memperkirakan variasi-variasi percepatan gravitasi dari tempat ke tempat ke dalam presisi. Untuk dapat melakukan ini, sistem pegas canggih digunakan dengan cara menempatkan massa pada suatu penyangga dan menggunakan suatu jenis pegas khusus yang dikenal sebagai zero-length spring.

Rujukan :

http://www.ukm.my/rahim/G-Gravity%20Methods.pdf