Főoldal » Találmány: Eötvös-inga (Eötvös Loránd)

Találmány: Eötvös-inga (Eötvös Loránd)

MEGOSZTÁS

Ha tetszett a cikk, akkor nyugodtan oszd meg ismerőseiddel, valószínű ők is örülni fognak neki.

Tovább folytatom a magyar találmányok bemutatását. A következő az Eötvös-inga, amit Eötvös Loránd talált fel.  A feltalálóról elnevezett eszközt torziós ingának is nevezik.

A nehézségi erô

A nehézségi erô vizsgálata több évszázados múltra tekint vissza. Newton a 17. században fedezte fel az általános tömegvonzás törvényét. Ennek lényege: egy m tömegu ponttól r távolságban lévô egységnyi tömegre ható erô G*m/r^2 . A képletben G a gravitációs állandó, melynek értéke a kötelezôen használt SI egységben 6,67*10^-11. Mivel G kicsiny, számottevô erôtér csak igen nagy tömegek körül alakul ki. Ez a G pontos meghatározását is nehézzé teszi. Nem meglepô, hogy G a legkisebb pontossággal ismert valamennyi univerzális állandó közül. A negyedik tizedes már bizonytalan.

A nehézségi erô mérése

A nehézségi gyorsulást a 19. század végéig ingák lengésidejébôl határozták meg. Ezek természetesen abszolút mérések voltak, ebbôl eredôen nem lehettek elég pontosak sem. Még kevésbé voltak alkalmasak praktikus földtani feladatok megoldására. Eötvös az 1880-as évektôl kezdve a relatív mérésekkel foglalkozott. A Coulomb-féle csavarási vagy torziós ingát igyekezett tökéletesíteni. Ez egy vékony torziós szálra függesztett vízszintes ingarúd, két végén azonos nagyságú tömegekkel (2. ábra). A csavarási inga szerkezeténél fogva vízszintes erôk mérésére alkalmas. Erre használta Coulomb, aki mágneses és elektromos erôtereket határozott meg vele és késôbb Cavendish is, aki viszonylag nagy tömegek vonzó hatását mérte.

Eötvös a gravitációs méréseihez használt ingái nem voltak azonos típusúak.

Két fél ingát különbzetünk meg: a torziós drót végén egy a mindkét végén platina súlyokkal ellátott függőleges rúd volt erősítve. A görbületi variométernél a rúd végei a súlyoknak köszönhetően egy magasságban helyezkedtek el. Ez nem más, mint a Coulomb-mérleg pontosabb és stabilabb változata. Segítségével a nehézségi erő potenciáljának a deriváltját lehet meghatározni. Innen vezethető le a potenciál szintfelület görbülete. (Coulomb-mérleg:  torziós rugalmasságon alapszik. A taszító és vonzó erőket lehet mérni. )

A második alak: a vízszintes rúd egyik végére ugyancsak platinasúly van erősítve, másik végén vékony szálra erősített platinahenger lóg alá, így a rúd végein levő tömegek különböző magasságban vannak, amivel a horizontális gradienseket is meg lehet határozni (horizontális variométer).

A horizontális variométer — Eötvös főműve — a tulajdonképpeni Eötvös-inga. Horizontális variométer, az első Eötvös-inga, 1891 májusában készült el. Eötvös minden zavaró tényezőt próbált kiküszöbölni, így stabilabb és pontosabb eszközt hozott létre, mint eddig bárki.

Működési elv

Ha a vonzerő nem teljesen egyenlő a két tömegre. Ezeknek iránya ás nagysága eltér, ezért a rúd kitér vízszintes síkban. A felfüggesztett platina szál megcsavarodik. A rugalmasság következtében a rúd az eredeti helyzetbe próbál visszaálni. Ott fog megállni ahol a két erő kiegyenlíti egymást, tehát rugalmas erő forgatónyomatéka = vonzó erő.

Elôször kettôs, majd hármas falú fémszekrénybe zárta az ingát, hogy azt mind a külsô mágneses és elektromos terek, mind az egyenlôtlen felmelegedés és a légáramlatok elôl elzárja. A tökéletes inga elkészültéig rengeteg tesztet hajtott végre a legváltozatosabb inga felépítésekkel kísérletezve. Az érzékenységet a szál módosításával érte el. Két alapvető módosítást végzett el: hosszabb és vékonyabb szálakat használt, amik minden rezdülést megéreztek. A legjobbnak a platina bizonyult, amit hőkezeléssel és húzással feszültségmentesítette, majd előzetes méréssorozattal választotta ki a megfelelőt.

Műszeréről Eötvös maga a következőket mondja: „Egyszerű egyenes vessző az az eszköz, melyet én használtam, végein különösen megterhelve és fémtokba zárva, hogy ne zavarja se a levegő háborgása, se a hideg és meleg váltakozása. E vesszőre minden tömeg a közelben és a távolban kifejti irányító hatását, de a drót, melyre fel van függesztve, e hatásnak ellenáll és ellenállva megcsavarodik, e csavarodásával a reá ható erőknek biztos mértéket adván. A Coulomb-féle mérleg különös alakban, annyi az egész. Egyszerű, mint Hamlet fuvolája, csak játszani kell tudni rajta, és miként abból a zenész gyönyörködtető változásokat tud kicsalni, úgy ebből a fizikus, a maga nem kisebb gyönyörűségére, kiolvashatja a nehézségnek legfinomabb változásait. Ilymódon a földkéreg oly mélységeibe pillanthatunk be, ahová szemünk nem hatolhat és fúróink el nem érnek.”

 

Kísérleti mérések az Eötvös-ingával

Eötvös ingaméréseirôl és a mérésekbôl levezetett görbület és gradiens számításáról és értelmezésérôl több alkalommal beszámolt mind a Magyar Tudományos Akadémián, mind nemzetközi fórumokon. 1900-ban a párizsi fizikai kongresszuson is tartott elôadást és a párizsi világkiállításon bemutatta az ingát, mely nagydíjat nyert. A legátfogóbb, részletes ismertetés a Nemzetközi Földmérési Szövetség XV., Budapesten tartott konferenciáján hangzott el (Eötvös, 1906). A konferencia résztvevôi az Egyetem Fizikai Intézetében megtekintették a mûszereket, majd a helyszínen is tanulmányozták az Arad környéki méréseket. A siker olyan mértékû volt, hogy a konferencia – Sir George Howard Darwin (Charles Darwin fia) javaslatára – külön határozatot fogalmazott meg a vizsgálatok kiterjesztésének fontosságáról.

Az 1906. évi elôadás több mérési sorozatról számolt be. Érdemes ezeket idézni:

  • 1901-ben a Balaton jegén 33 állomásponton,
  • 1902-ben a Fruska Gorától északra 20 állomáson,
  • 1903-ban újra a Balatonon 12 ponton és a Fruska Gorától Szabadkáig 19, majd Arad mellett 19 ponton,
  • 1904-ben a Fruska Gora területén 70 ponton,
  • 1906-ban Aradtól Versecen át Oravicáig és Versectôl Alibunár irányában haladva összesen 75 ponton mértek.

Az Eötvös-inga gyakorlati hasznosítása az olaj- és gázkutatásban

A horizontális gradiensek ismeretében számítható a nehézségi gyorsulás változása. Abszolút értékekre földtani feladatok megoldásában nincs is szükségünk, elegendô tudnunk, hogy a területen egy tetszôleges vonatkoztatási pontbeli értékhez képest más pontokban mennyivel nagyobb vagy kisebb a nehézségi erôtér értéke. A vonatkoztatási pontbeli értéktôl való eltéréseket hagyományosan Delta g-vel jelöljük, belôlük úgynevezett anomália-térképet szerkeszthetünk. Rendszerint az azonos Delta g értékeket összekötve, szintvonalakkal ábrázoljuk a változásokat. Ez könnyen áttekinthetô, szemléletes, mert mindannyian megszoktuk és “értjük” a domborzati térképeket. A pozitív gravitációs anomália ebben az ábrázolásmódban hegy, a negatív anomália völgy szintvonalas képének felel meg. Ha ilyen típusú Delta g térképet kívánunk készíteni, természetesen elég sok pontban kell ismernünk a horizontális gradiensek értékét is.

Eötvös Loránd

Vásárosnaményi báró Eötvös Loránd, teljes nevén: Eötvös Loránd Ágoston (külföldön gyakran: Roland Eötvös), (Buda, Svábhegy, 1848. július 27. – Budapest, Józsefváros, 1919. április 8.) magyar fizikus, akinek egyik legismertebb alkotása a nevét viselő torziós inga (amelyet előtte már John Michell, Charles Augustin de Coulomb és Henry Cavendish felfedezett). Egyetemi tanár, vallás- és közoktatási miniszter, hegymászó.

Forrás:

Írta: Sipőcz Norbert

MEGOSZTÁS

Ha tetszett a cikk, akkor nyugodtan oszd meg ismerőseiddel, valószínű ők is örülni fognak neki.

HOZZÁSZÓLÁS

Ha nem hagy nyugodni az, amit a cikkben olvastál, akkor nyugodtan írd meg kérdésed vagy észrevételed kommentbe. Így szerzőnk könnyen tud neked válaszolni.

Vélemény, hozzászólás?