แรงโน้มถ่วงมาตรฐาน
ความเร่งมาตรฐานของแรงโน้มถ่วงหรือความเร่งมาตรฐานของการตกอย่างอิสระซึ่งมักเรียกง่ายๆ ว่าแรงโน้มถ่วงมาตรฐานคือความเร่งโน้มถ่วง ตามชื่อ ของวัตถุในสุญญากาศใกล้พื้นผิวโลกเป็นค่าคงที่ที่กำหนดโดยมาตรฐาน ISO 80000เป็น9.806 65 m/s² ( ประมาณ32.174 05 ft/s² ) ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้สัญลักษณ์ɡ₀ (บางครั้งก็ใช้ɡn , a ] หรือเพียงแค่ɡ ) ค่านี้ได้รับการกำหนดโดยการประชุมใหญ่ครั้งที่สามว่าด้วยมาตรวัดและน้ำหนัก (1901, CR 70) และใช้ในการกำหนด น้ำหนักมาตรฐานของวัตถุเป็นผลคูณของมวลและความเร่ง ตามชื่อ นี้[ 2 ] [ 3 ]ความเร่งของวัตถุใกล้พื้นผิวโลกเกิดจากผลรวมของแรงโน้มถ่วงและความเร่งหนีศูนย์กลางจากการหมุนของโลก (แต่ความเร่งหนีศูนย์กลางนั้นมีขนาดเล็กพอที่จะละเลยได้ในกรณีส่วนใหญ่) แรงโน้มถ่วงโดยรวม (แรงโน้มถ่วงที่ปรากฏ) มีค่ามากกว่าที่ขั้วโลก ประมาณ 0.5% เมื่อ เทียบกับที่เส้นศูนย์สูตร[ 4 ] [ 5 ]
แม้ว่าสัญลักษณ์ɡบางครั้งจะใช้แทนแรงโน้มถ่วงมาตรฐาน แต่ɡ (โดยไม่มีคำต่อท้าย) ยังสามารถหมายถึงความเร่งเฉพาะที่เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเฉพาะที่และความเร่งหนีศูนย์กลาง ซึ่งแตกต่างกันไปตามตำแหน่งบนโลก (ดูแรงโน้มถ่วงของโลก ) ไม่ควรสับสนสัญลักษณ์ɡ กับ Gซึ่งเป็นค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วงหรือ g ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของกรัมนอกจาก นี้ ɡยังใช้เป็นหน่วยสำหรับความเร่งทุกรูปแบบ โดยมีค่าที่กำหนดไว้ข้างต้น ( )
ค่าɡ ที่กำหนดไว้ข้างต้นเป็นค่ากลางโดยประมาณบนโลก ซึ่งเดิมทีอิงตามความเร่งของวัตถุที่ตกอย่างอิสระที่ระดับน้ำทะเล ณละติจูดทางภูมิศาสตร์ 45° แม้ว่าความเร่งที่แท้จริงของการตกอย่างอิสระบนโลกจะแตกต่างกันไปตามสถานที่ แต่ค่ามาตรฐานข้างต้นจะถูกนำมาใช้เพื่อ วัตถุประสงค์ ทางมาตรวิทยา เสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นอัตราส่วนของกิโลกรัมแรงและกิโลกรัมค่าตัวเลขของมันเมื่อแสดงใน หน่วย SI ที่สอดคล้องกันจึงเป็นอัตราส่วนของกิโลกรัมแรงและนิวตัน ซึ่งเป็น หน่วยของแรงสองหน่วย
ประวัติศาสตร์
ตั้งแต่ช่วงแรกเริ่มของการก่อตั้งคณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยมาตรวัดและหน่วยวัด (CIPM) ได้ดำเนินการกำหนด มาตร วัดอุณหภูมิ มาตรฐาน โดยใช้จุดเดือดของน้ำเป็นเกณฑ์ เนื่องจากจุดเดือดแปรผันตามความดันบรรยากาศ CIPM จึงจำเป็นต้องกำหนดความดันบรรยากาศมาตรฐาน โดยเลือกใช้ค่าที่อิงจากน้ำหนักของปรอทสูง 760 มิลลิเมตร แต่เนื่องจากน้ำหนักนั้นขึ้นอยู่กับความโน้มถ่วงในแต่ละพื้นที่ จึงจำเป็นต้องมีค่าความโน้มถ่วงมาตรฐานด้วย การประชุม CIPM ในปี 1887 จึงได้ข้อสรุปดังนี้:
ค่าของความเร่งมาตรฐานเนื่องจากแรงโน้มถ่วง นี้ เท่ากับความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่สำนักงานระหว่างประเทศ (ข้างPavillon de Breteuil ) หารด้วย 1.0003322 ซึ่งเป็นค่าสัมประสิทธิ์ทางทฤษฎีที่จำเป็นในการแปลงเป็นละติจูด 45° ที่ระดับน้ำทะเล[ 6 ]
สิ่งที่จำเป็นในการหาค่าตัวเลขของแรงโน้มถ่วงมาตรฐานคือการวัดความแรงของแรงโน้มถ่วงที่สำนักงานระหว่างประเทศ งานนี้มอบหมายให้ Gilbert Étienne Defforges จากหน่วยบริการทางภูมิศาสตร์ของกองทัพ ฝรั่งเศสค่าที่เขาพบโดยอิงจากการวัดในเดือนมีนาคมและเมษายน พ.ศ. 2431 คือ 9.80991(5) m⋅s −2 [ 7 ]
ผลลัพธ์นี้เป็นพื้นฐานในการกำหนดค่าความถ่วงจำเพาะมาตรฐานที่ยังคงใช้มาจนถึงปัจจุบันการประชุมใหญ่สามัญว่าด้วยมาตรวัด ครั้งที่ 3 ซึ่งจัดขึ้นในปี ค.ศ. 1901 ได้มีมติประกาศดังต่อไปนี้:
ค่าที่นำมาใช้ในบริการระหว่างประเทศด้านมาตรวัดและน้ำหนักสำหรับความเร่งมาตรฐานเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกคือ 980.665 ซม./วินาที²ซึ่งเป็นค่าที่ระบุไว้แล้วในกฎหมายของบางประเทศ[ 8 ]
The numeric value adopted for ɡ was, in accordance with the 1887 CIPM declaration, obtained by dividing Defforges's result – 980.991 cm⋅s−2 in the cgs system then en vogue – by 1.0003322 while not taking more digits than are warranted considering the uncertainty in the result.
Conversions
| Base value | (Gal, or cm/s2) | (ft/s2) | (m/s2) | (standard gravity, g) |
|---|---|---|---|---|
| 1 Gal, or cm/s2 | 1 | 0.0328084 | 0.01 | 1.01972×10−3 |
| 1 ft/s2 | 30.4800 | 1 | 0.304800 | 0.0310810 |
| 1 m/s2 | 100 | 1/0.3048≈3.28084 | 1 | 0.101972 |
| 1 g | 980.665 | 32.1740 | 9.80665 | 1 |