STEP #5

PRINICIPIO FISICO 

Il gravimetro è basato sul principio del moto libero simmetrico; in esso le misure di spostamento di un grave di forma particolare vengono eseguite in varie posizioni lungo la traiettoria mediante interferometria laser ed il tempo impiegato per passare attraverso le varie stazioni viene misurato con un orologio atomico. Con questo sistema, che è trasportabile, si raggiungono incertezze di 0,00000004 m/s2 su un valore di g di 9,80534317 m/s. 

 

Viene utilizzato per la misura il metodo della caduta libera di un grave sottoposto alla sola forza di gravità. Più precisamente viene esaminato il moto di un corpo lungo una traiettoria simmetrica rispetto alla sommità della stessa. Questa simmetria del movimento offre alla tecnica di misura importanti vantaggi rispetto alla caduta semplice di un corpo: fra i principali ricordiamo una minore influenza dell'attrito dell'aria ed una migliore precisione intrinseca del metodo. 

 

Un corpo viene lanciato verticalmente da un dispositivo meccanico a catapulta, che gli fa percorrere una traiettoria dell'ordine di 0,2 m in un cilindro mantenuto sotto vuoto (all'incirca a 0,1 Pa). Durante il volo dallo spigolo di cubo (o triedro) in uscita dall'interferometro sfila una serie di frange di interferenza che vengono rivelate da un fotomoltiplicatore e convertite in un segnale elettrico adatto a pilotare i circuiti elettronici di misura. Il sistema non comprende un'unità di lunghezza materiale. Pertanto la misura ha inizio ad un istante predeterminato, ma arbitrario, lungo la traiettoria in salita. L'equidistanza tra le stazioni è ottenuta da conteggi successivi di un numero intero costante di frange di interferenza. Il tempo impiegato dal grave a percorrere queste distanze è misurato con un contatore che ha una risoluzione dell'ordine di 100 ps. Un orologio atomico al rubidio fornisce a questo contatore la sufficiente stabilità come campione di tempo.

Rappresentazione della traiettoria del corpo e dell'equazione ad essa correlata
https://www.researchgate.net/figure/Figura-4-Schema-del-gravimetro-assoluto-dellIMGC_fig3_236609916 

 

Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-4-Schema-del-gravimetro-assoluto-dellIMGC_fig3_236609916