Torsionswaage zur Untersuchung des Schwerefeldes. Die Erfindung betrifft eine Torsions- waage zur Untersuchung des Sehwerfeldes. Die bekannten, von Eötvös angegebenen Waagen zu diesem Zweck besitzen einen horizontalen Stab, dessen Mitte an einem Torsionsfaden aufgehängt ist und an dessen Enden gleiche Gewichte in verschiedener Höhe angebracht sind.
Wenn ein solches System in ein ungleichförmiges Schwerefeld gebracht wird, so wird es einem Kräftepaar unterworfen, welches bestrebt ist, den Stab um die Achse seines Aufhängefadens zu verdrehen, wobei ein Gegendrehmoment sei tens des Fadens infolge seiner Verwindung hervorgerufen wird. Der Drehwinkel des Stabes, den dieser unter Einfluss der beiden Drehmomente erfährt, bildet ein Mass für die Ungleichförmigkeit des Schwerefeldes.
Das wichtigste Erfordernis, welches an eine solche Waage zu stellen ist, ist die Empfindlichkeit. Eine gewisse Ablenkung des Sehwerefeldes muss einen hinreichend grossen und messbaren Ausschlag des Stabes zur Folge haben. Überdies ist es von gro ssem praktischem -Wert, dass: die Schwin gungsdauer des Systems nicht zu lang ist, damit eine Beobachtung in relativ kurzer Zeit ausgeführt werden kann. .Diese Schwin gungsdauer kann durch Verringerung des Horizontalabstandes zwischen den Gewich.. ten vermindert werden, was allerdings mit einer Herabsetzung der Empfindlichkeit ver bunden ist.
An sich ist dies kein sehr gro sser Nachteil, da er durch eine Verfeinerung der Einrichtung zum Messen der Stabab- lenkung wieder ausgeglichen werden könnte. Dieser Nachteil hat aber ausserdem noch zur Folge, dass die von den mikroseismischen Erderschütterungen, das heisst von den ausserordentlich kleinen, die verschieden sten Ursachen aufweisenden Transversal- seInvingungen bereits beginnen, ihren Ein fluss auf die Messeinrichtung auszuüben und infolge der ungleichen Höhe der Pendelge- wichte dem sie tragenden Stab einen Dreh impuls erteilen, der bereits so stark ist, dass keine Möglichkeit mehr besteht, die Ab lenkung zu registrieren.
Die Drehwaage gemäss der Erfindung ist nun dadurch gekennzeicbnet, dass der hori zontale Abstand zwischen den Gewichten so klein ist, dass die Schwingungsdauer kleiner als eine Minute ist, und dass zum Ausschlie ssen des Einflusses der mikroseismischen Erderschütterungen von der Anzeige eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, welche gegen die von diesen Erderschütterungen herrührenden Schwingungen unempfindlich ist und lediglich die von dem Schwerefeld bestimmte Mittelstellung, um welche diese Schwingungen erfolgen, anzeigt.
Eine Verminderung des Horizontalab standes zwischen den Gewichten macht es dabei möglich, den Stab in einem Gehäuse von einfacher, zum Beispiel zylindrischer Form unterzubringen, wodurch eine störende Beeinflussung des Stabes durch Luftströ mungen innerhalb des Gehäuses weitgehend ausgeschaltet wird und auf einfache Weise Dämpfungsglieder angebracht werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, deren Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt veranschaulicht, während Fig. 2 in schematischer Weise die An zeigeeinrichtung darstellt.
Der Stab besitzt einen vertikal angeord neten, röhrenförmigen Mittelteil 1, welcher am obern und untern Ende Stützflächen be sitzt, auf welchen die Gewichte 2, 2' in dia.. metraler Gegenüberstellung zueinander ruhen. Der Stab ist mittelst eines Torsions- fadens 3 aufgehängt, dessen unteres Ende an dem Stab mittelst einer Klammer 4 und dessen oberes Ende an einem Kopfstück 5 befestigt ist. Dieser Kopf ist am obern Teil eines zylindrischen und den Stab enthalten den Gehäuses 8 angebracht.
Am Stab ist ein Zylinder 6 befestigt, dessen Durchmesser derart bemessen ist, dass ein schmaler Spalt zwischen dem Zylinder und der Innenwand des Gehäuses 8 besteht, wodurch eine dämp- fende Wirkung auf die Schwingungen des durch die Teile 1 bis 3 und 6 gebildeten Pendels ausgeübt wird. Der horizontale Ab stand zwischen den Gewichten 2 und 2' ist so klein, dass- die Schwingungsdauer des Pen dels kleiner als eine Minute ist.
Als weiteres Dämpfungsglied dient eine senkrecht angeordnete Platte 7 am untern Ende des Pendels, welche rechtwinklig aus der Zeichenebene hervorsteht und mit Spiel in einen Querschlitz des das Gehäuse 8 am Boden abschliessenden Teils 9 passt.
Am Gehäuse 8 ist der Tisch 15, der Zy linder 16 und das Gehäuse 17 befestigt. Das Gehäuse 17 enthält die Einrichtung für die optische Bestimmung der Stablage mit Bezug auf das Gehäuse. Diese Einrichtung besteht aus einer elektrischen Glühlampe 18, einer Linse 19 zum Zusammenfassen des Lichtes, einer Öffnung 20 zum Hindurch lassen eines Lichtstrahles, einem Prisma 21, um diesen Lichtstrahl zu dem am Pendel befestigten Spiegel 2.4 abzulenken, und aus einem Thermoelement 22, welches den re flektierten Strahl auffängt.
Es ist ohne ,weiteres einzusehen, da,ss bei einer Drehung des Pendels in bezug auf das Gehäuse 8 der reflektierte Strahl sich in einer Ebene be wegt, welche normal zur Zeichenebene ver läuft. Fig. 2 zeigt bei 22 das Thermoele- ment, welches mittelst zweier Drähte an das Galvanometer 23 angeschlossen ist. Der re flektierte Strahl ist in drei verschiedenen Stellungen angedeutet.
Das Element 22 hat die Gestalt eines dünnen Streifens, welcher aus drei Teilen zusammengesetzt ist, wobei der mittlere, zwischen den beiden Endteilen eingelötete Teil aus einem andern Metall oder einer andern Legierung besteht als diese Endteile. Trifft nun der Strahl das Ele ment in i11, also in der Mitte zwischen den beiden Lötstellen, so werden diese gleiche Temperatursteigerung erfahren, und es wird kein Strom erzeugt. Trifft der Strahl aber in A (oder B), so herrscht zwischen den Lötstellen ein beträchtlicher Temperaturun terschied und es entsteht ein Strom.
Bei einer Zwischenlage des Strahls zwischen X und A (oder B) wird ein Strom erzeugt, des sen Stärke zunimmt, je mehr sich der Strahl <I>A</I> (oder<I>B)</I> nähert. Da die von dem Licht strahl erzeugte Wärme in dem Thermoele- ment einen Strom hervorruft, dessen Stärke von der Stelle abhängt, an welcher der Licht strahl einfällt, bringt der Ausschlag des Galvanometers die Ablenkung des Pendels zur Anzeige. Die Trägheit der Anzeigeein- richtung ist so gross, dass die von den mi kroseismischen Erderschütterungen herrüh renden Schwingungen die Anzeige nicht be einflussen; das Galvanometer bleibt in der Mittelstellung.
Die hierfür notwendige Trägheitsgrösse ist namentlich bei einem Galvanometer vorhanden, welches selbst eine grosse Eigenschwingungsdauer aufweist. Auch das Thermoelement hat in dieser Hin sicht eine günstige Wirkung, Das Pendel gehäuse ist von einem Unterrahmen 13 ge tragen, dessen Grundplatte 11 mittelst der Stellschrauben 12 in die richtige Lage ge bracht werden kann. Das Pendelgehäuse ist in bezug auf den Unterrahmen durch eine Kugelstütze lf_I und ein Kugellager 14 dreh bar gelagert, und zwar im Hinblick darauf, dass man -,in derselben Stelle mehrere Mes sungen in verschiedener Stablage ausführen kann.
Das Pendel kann in eine Flüssigkeit ein getaucht sein, wodurch eine dämpfende Wirkung erzielt wird, welche den Transver- sal- und den Rotationsschwingungen entge genwirkt.