Gravedad local: cómo calcular la tuya en 3 minutos

 

Introducción

En metrología, conocer la gravedad local es importante si está realizando mediciones de comparación que involucran fuerzas influenciadas por la gravedad.

Establecida en la tercera Conferencia General de Pesas y Medidas en 1901, la gravedad estándar en la Tierra es 9,80665 m/s ² , o 32,174 ft/s ² .

Sin embargo, la gravedad estándar solo se aplica a objetos o cuerpos a nivel del mar y con una latitud geodésica de 45 grados. Es muy probable que esto no se aplique a su laboratorio. Por lo tanto, podría necesitar calcular su propia gravedad local.

En esta guía aprenderás a calcular la gravedad local de tu laboratorio en tres sencillos pasos:

1. Encuentra la latitud y longitud,
2. Encuentra la elevación sobre el nivel del mar y
3. Calcular la gravedad local.

Además, responderé a muchas preguntas frecuentes sobre la gravedad local. Aquí tienes una lista de las secciones de esta guía:

1. ¿Qué es la gravedad estándar?
2. ¿Qué es la gravedad a nivel del mar?
3. ¿Por qué calcular la gravedad local?
4. Cómo calcular la gravedad local
5. Fórmula de gravedad local
6. Calculadoras de gravedad local populares
7. Convertir la gravedad de miligales a m/ ^s²
8. Mediciones afectadas por la gravedad local
9. Corrección de mediciones para la gravedad local

  
   

¿Qué es la gravedad estándar?

Según Wikipedia, la gravedad estándar se define como la aceleración gravitacional nominal de un objeto en el vacío cerca de la superficie de la Tierra.

Según el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología ( NIST ), la aceleración estándar de la gravedad es exactamente 9,80665 m/s ² , que es aproximadamente 32,17405 ft/s ² .

 

En el folleto del SI del BIPM y la norma NIST SP330, la gravedad estándar se indica como 980,665 cm/ ^s² . Este valor es adoptado por el Servicio Interno de Pesas y Medidas y es obligatorio en algunos países.

Mire la imagen a continuación para ver la gravedad estándar que figura en el folleto BIPM SI.

 

Puede aprender más sobre la gravedad estándar leyendo:

• Folleto del BIPM SI: El Sistema Internacional de Unidades (SI) – 9.ª edición , o
• NIST SP 330: El Sistema Internacional de Unidades (SI) Edición 2019 .

  
   

¿Qué es la gravedad a nivel del mar?

La aceleración de la gravedad cerca de la superficie de la Tierra al nivel del mar es de 9,80665 m/ ^s² . Es la misma que la gravedad estándar indicada anteriormente.

En unidades inglesas, la aceleración de la gravedad cerca de la superficie de la Tierra al nivel del mar es 32,17405 ft/s ² .

  
   

¿Por qué calcular la gravedad local?

Dependiendo de las funciones y procesos de medición que realice, es posible que necesite conocer su gravedad local porque puede afectar significativamente sus resultados.

Por ejemplo, tome dos manómetros y calibrélos en diferentes puntos donde exista una diferencia significativa en la gravedad local. Los resultados serán diferentes a menos que ambos se corrijan a la gravedad estándar.

Por lo tanto, si no tiene en cuenta la gravedad local, puede obtener resultados erróneos que le hagan informar una declaración de conformidad incorrecta.

Si realiza las siguientes calibraciones, debe conocer su gravedad local:

• Calibre elementos de presión con un comprobador de peso muerto,
• Calibrar dispositivos de torsión con ruedas, brazos, bandejas y pesas.
• Calibrar elementos de fuerza con peso muerto.

  
   

Cómo calcular la gravedad local

Para encontrar su gravedad local, siga los pasos que se indican a continuación:

1. Encuentra tu latitud y longitud ,
2. Encuentra tu elevación sobre el nivel del mar ,
3. Calcula tu gravedad local

En esta sección, profundizaremos en cada uno de estos pasos, para que puedas calcular tu gravedad local.

  
   

1. Encuentra la latitud y la longitud

Dado que la gravedad local se ve afectada por la latitud, necesitarás conocer las coordenadas geográficas de tu ubicación. Con la tecnología GPS actual e internet, esta tarea se ha vuelto muy sencilla.

Las herramientas que recomiendo utilizar son:

1. Mapas de Google,
2. Geo Planer, o
3. Mapa nacional del USGS

 

Encuentra latitud y longitud con Google Maps

Encontrar la latitud y la longitud con Google Maps es muy fácil. Solo tienes que ir al sitio web de Google Maps, escribir tu dirección y buscar las coordenadas de latitud y longitud en la barra de direcciones de tu navegador.

Para encontrar su latitud y longitud en Google Maps, siga los pasos a continuación:

1. Ir a Google Maps ,
2. Escribe tu dirección y
3. Encuentra tus coordenadas en la barra de direcciones del navegador.

 Mire la imagen de abajo para ver las coordenadas de latitud y longitud en la barra de búsqueda.

 

O simplemente puedes ir a Google Maps y dejar que la geolocalización te lo diga.

Observa la barra del navegador en la imagen de abajo. Abrí Google Maps, esperé unos 3 segundos y mi latitud y longitud se completaron automáticamente con la dirección web.

 

Si tienes algún problema, lee esta guía de Google .

 

Encuentre latitud y longitud con Geo Planer

Anteriormente, usaba el sitio web Geoplaner para encontrar latitud, longitud y altitud. Dado que el sitio dejó de proporcionar datos de altitud, rara vez lo uso. Sin embargo, sigue siendo un buen sitio para encontrar fácilmente la latitud y la longitud. Por lo tanto, lo mantengo en esta guía como herramienta recomendada.

Para encontrar su latitud y longitud en Geo Planer, siga los pasos a continuación:

1. Vaya al sitio web de Geo Planer ,
2. Escriba su dirección y haga clic en el botón "Aceptar".
3. Encuentra y registra tus coordenadas en formato “dd.ddddd” .

Haga clic en el enlace a continuación e ingrese su dirección física para encontrar sus coordenadas geodésicas.
https://www.geoplaner.com/

 

Después de ingresar su dirección física, esta herramienta le proporcionará su latitud y longitud en varios formatos. Le recomiendo que registre las coordenadas en formato "dd.ddddd" .

 

 

Encuentre latitud y longitud con el mapa nacional del USGS

Para encontrar fácilmente sus coordenadas geodésicas (es decir, latitud, longitud y elevación), utilice el sitio web del Mapa Nacional del USGS . Es una excelente herramienta para obtener toda la información necesaria para calcular la gravedad local.

Para encontrar su latitud y longitud con el mapa nacional del USGS, siga los pasos a continuación:

1. Acércate más a tu ubicación,
2. Haga clic en el botón de elevación del punto,
3. Haga clic en el botón de activación en la ventana de elevación del punto,
4. Ingresa tu dirección en la barra de búsqueda superior derecha (es posible que tengas que alejar la imagen hasta el nivel 16),
5. Haga clic en el punto de su ubicación (debería ser el punto negro en el mapa) y
6. Registre su latitud, longitud y elevación.

El mapa del USGS indicará tu latitud y longitud en dos formatos diferentes. Deberás registrar los valores en grados. Los necesitarás más adelante para la calculadora de predicción de gravedad .

 

Haga clic en el enlace a continuación para probar el mapa nacional del USGS.
https://apps.nationalmap.gov/viewer/

  
   

2. Encuentra tu elevación sobre el nivel del mar

Después de encontrar tu latitud y longitud, necesitas determinar tu altitud sobre el nivel del mar. Para algunas personas, esta tarea puede ser difícil. Sin embargo, te mostraré cómo encontrar la altitud fácilmente.

Antes, era necesario acudir a la biblioteca local o a una oficina gubernamental para consultar mapas topográficos. Hoy en día, se pueden encontrar mapas topográficos en internet.

Las herramientas que recomiendo utilizar son:

1. ¿Cuál es mi elevación, o
2. Mapa nacional del USGS

 

Encuentra la elevación con ¿Cuál es mi elevación?

Si necesitas encontrar tu altitud rápidamente, prueba whatismyelevation.com . Es muy fácil de usar y te la proporciona al instante .

Simplemente visita el sitio web y te mostrará automáticamente tu altitud. Sin embargo, al principio podría no ser preciso, ya que podría no tener tu ubicación exacta. Por lo tanto, te recomendamos hacer clic en el enlace "Cambiar ubicación" e ingresar tu dirección para asegurarte de obtener los resultados más precisos.

Para encontrar su elevación, siga los pasos a continuación:

1. Vaya a whatismyelevation.com ,
2. Haga clic en el enlace “Cambiar ubicación”,
3. Introduce tu dirección y
4. Encuentra tu elevación.

Este sitio web facilita mucho encontrar tu altitud. Vale la pena visitarlo.

 

Encuentre la elevación con el mapa nacional del USGS

En el pasado, solía recomendar el sitio web Geoplaner para encontrar su elevación.

Sin embargo, el sitio web ahora dificulta la búsqueda de elevación, por lo que comencé a recomendar el Visor de Mapas Nacional del USGS como la herramienta todo en uno para encontrar latitud, longitud y elevación.

En comparación con otros mapas topográficos en línea, este es mi favorito. Sin embargo, ten cuidado de no acercar demasiado el mapa. El mapa desaparecerá si superas el nivel 16. Si esto te sucede, simplemente aléjalo hasta que vuelva a aparecer.

Para encontrar su elevación, siga los pasos a continuación:

1. Acércate más a tu ubicación,
2. Haga clic en el botón de elevación del punto (parece un gráfico con XY en la esquina superior izquierda),
3. Haga clic en el botón de activación en la ventana de elevación del punto,
4. Ingresa tu dirección en la barra de búsqueda superior derecha (es posible que tengas que alejar la imagen hasta el nivel 16),
5. Haz clic en el punto de tu ubicación y
6. Registre su latitud, longitud y elevación.

El mapa del USGS indicará su altitud tanto en metros como en pies, lo cual es conveniente. Use la unidad de medida que prefiera. Si utiliza la calculadora de predicción de gravedad de la NOAA, puede usar cualquiera de las dos unidades para calcular su gravedad local.

 

  
   

3. Calcula tu gravedad local

Ahora que conoces tu latitud, longitud y altitud sobre el nivel del mar, es hora de calcular la gravedad local. Para ello, puedes usar ecuaciones o una calculadora de gravedad local. Para mayor eficiencia, usaremos una calculadora en línea.

Para calcular la gravedad local en línea, recomiendo utilizar la calculadora de predicción de gravedad superficial de la NOAA .

En las imágenes a continuación, usaré el sitio web de predicción de gravedad superficial de la NOAA para calcular la gravedad local. Deberá ingresar la latitud, longitud y altitud que registró en los pasos anteriores.

Para calcular su gravedad local, siga los pasos que se indican a continuación:

1. Visite el sitio web de predicción de gravedad superficial de la NOAA .
2. Ingrese su latitud,
3. Ingrese su longitud,
4. Ingrese su elevación,
5. Haga clic en el botón “Vamos” y
6. Registre su gravedad local.

 

Tras hacer clic en el botón "Comencemos", accederá a una página web similar a la imagen de abajo. Esta página le mostrará la gravedad local prevista con una estimación de la incertidumbre asociada. Imprima la página y consérvela para sus registros. Podría necesitarla durante una evaluación ISO/IEC 17025.

 

  
   

Fórmula de gravedad local

Si prefieres calcular la gravedad local con una ecuación, te recomiendo utilizar la fórmula que solía publicarse en el sitio web del Laboratorio Nacional de Física .

http://www.npl.co.uk/reference/faqs/how-can-i-determine-my-local-values-of-gravitational-acceleration-and-altitude-(faq-pressure)

Esta página web ya no existe (o ha sido movida). Sin embargo, puedes usar la imagen de abajo para obtener la ecuación.

 

Usando Microsoft Excel, creé una calculadora para calcular la gravedad local usando la ecuación anterior, incluida la estimación de la incertidumbre asociada con el valor de la gravedad.

 

Si desea una copia de esta calculadora, haga clic en el enlace a continuación e ingrese su dirección de correo electrónico para descargarla.

 
¡Haga clic aquí para descargar la calculadora de gravedad local gratis! 

  
   

Calculadoras de gravedad local populares

Para calcular la gravedad local (sin usar ecuaciones complejas), necesitarás una calculadora. Hay varias calculadoras gratuitas disponibles en línea. Aquí tienes una lista de las mejores calculadoras de gravedad local en línea:

• Herramienta de predicción de gravedad superficial de la NOAA (muy recomendada)
• Calculadora del sistema de información de gravedad PTB – [eliminado]
• Calculadora de predicción del valor de gravedad de BGI (muy recomendada)
• Calculadora de gravedad local SensorOne
• Calculadora de gravedad local FlowSolv
• Calculadora de gravedad terrestre de Walter Bislin

   
   

Comparación de calculadoras de gravedad local

Si bien hay varias calculadoras de gravedad local disponibles en línea, no todas dan el mismo resultado.

Aquí hay un gráfico que compara los resultados de cada calculadora de gravedad para la misma ubicación (es decir, latitud, longitud y elevación).

 

Como puede ver, algunas calculadoras arrojan resultados diferentes. A continuación, se presenta un resumen de los resultados:

• Los resultados de BGI y PTB son casi idénticos.
• Los resultados de NOAA y PTB son relativamente similares pero no concuerdan con la ecuación NPL.
• Las calculadoras de Excel de NPL, SensorOne, Walter Bislin e ISOBudgets arrojan los mismos resultados y probablemente utilizan la misma ecuación.
• El resultado de la calculadora FlowSolv es significativamente diferente porque solo le permite ingresar su latitud y utiliza una elevación predeterminada de 100 m.

  
   

Convertir la gravedad de miligales a m/ ^s²

Algunas calculadoras de gravedad locales en línea dan los resultados en miligales. Sin embargo, prefiero obtener los resultados en metros por segundo al cuadrado. Por lo tanto, divido el resultado en miligales entre 100.000 para convertir la gravedad a metros por segundo al cuadrado.

 

Para convertir de miligales a metros por segundo cuadrado, siga las instrucciones a continuación:

1. Encuentra tu gravedad en miligales,
2. Divida el resultado por 100.000 y
3. Registre su resultado en m/s2 ^.

  
   

Mediciones afectadas por la gravedad local

A continuación se muestra una lista de funciones de medición que pueden verse influenciadas o impactadas por la gravedad local, donde la tasa de aceleración es la gravedad;

• Fuerza
• Peso
• Esfuerzo de torsión
• Presión

En esta sección, le mostraré ejemplos de mediciones influenciadas por la gravedad local.

 

Medición de fuerza mediante peso muerto

La calibración de instrumentos de fuerza con peso muerto requiere una corrección de la gravedad local.

Observa la ecuación a continuación. Usa la gravedad local en lugar de "g".

F = fuerza
m = masa
g = aceleración de la gravedad local
ρ _a = densidad del aire
ρ _m = densidad de masa

 

Calibraciones de báscula

Las básculas y balanzas suelen calibrarse en el lugar donde se utilizan para realizar mediciones a fin de reducir los efectos de la gravedad. Si una báscula o balanza se traslada a otro lugar después de calibrarla, es probable que su rendimiento de medición se vea afectado.

La fórmula siguiente, de la guía EURAMET CG-18 , muestra la relación entre un objeto de masa que ejerce una fuerza sobre el instrumento y su indicación en la pantalla.

I = Indicación en la pantalla
k _s = factor de ajuste
m = masa
g = aceleración de la gravedad local
ρ _a = densidad del aire
ρ _m = densidad de masa

 

Mediciones de presión

La siguiente fórmula se utiliza para calcular la presión a una altura o profundidad en un medio (es decir, un gas o un líquido) de densidad constante. Es común en los manómetros, pero puede emplearse en múltiples situaciones. Incluso puede utilizarse para calcular la incertidumbre debida a las diferencias de carga de presión o altura entre un estándar y una unidad bajo prueba (UUT).

ρ = densidad del fluido (líquido o gas)
g = aceleración de la gravedad local
h = altura o profundidad dentro de una sustancia de densidad constante

 

Medición de presión mediante comprobadores de peso muerto

La realización de calibraciones de presión con un probador de peso muerto requiere la necesidad de realizar correcciones por la gravedad local.

Observa la ecuación a continuación para ver la fórmula del probador de peso muerto. Usa la gravedad local en lugar de "g".

 

Presión neumática

Esta es la fórmula de prueba de peso muerto asociada con un medio de presión neumático (es decir, gas), como aire o nitrógeno.

P = Presión
m = masa
g = aceleración de la gravedad local
ρ _a = densidad del aire
ρ _m = densidad de masa
D = diámetro del pistón
τ = tensión superficial del fluido
A _e = área efectiva del pistón
α _c = coeficiente de expansión térmica del cilindro del pistón
α _p = coeficiente de expansión térmica del pistón
T _i = temperatura (en el momento de la prueba)
T _ref = temperatura de referencia
P _i = presión nominal o objetivo
ρ _f = densidad del fluido (es decir, N2)
h = altura desde la referencia

 

Presión hidráulica

Esta es la fórmula de prueba de peso muerto asociada con un medio de presión hidráulica (es decir, líquido), como agua o aceite.

P = Presión
m = masa
g = aceleración de la gravedad local
ρ _a = densidad del aire
ρ _m = densidad de masa
D = diámetro del pistón
τ = tensión superficial del fluido
A _e = área efectiva del pistón
α _c = coeficiente de expansión térmica del cilindro del pistón
α _p = coeficiente de expansión térmica del pistón
T _i = temperatura (en el momento de la prueba)
T _ref = temperatura de referencia
P _i = presión nominal o objetivo
ρ _f = densidad del fluido
h = altura desde la referencia

 

Medición de par mediante peso muerto

Para realizar calibraciones de torsión estáticas se requiere el uso de una rueda o brazo de torsión, un cable, una bandeja y pesas para generar la cantidad de torsión deseada.

Dado que se utiliza peso muerto, es necesario realizar correcciones para tener en cuenta la gravedad local.

Observa la ecuación a continuación para ver la fórmula utilizada para calibrar los transductores de par. Usa la gravedad local en lugar de "g".

M = Momento de fuerza (es decir, torque)
m = masa
g = aceleración de la gravedad local
ρ _a = densidad del aire
ρ _m = densidad de masa
θ = ángulo de fuerza aplicada
r = radio de la rueda o longitud del brazo/palanca

Como puede ver, hay muchos ejemplos de mediciones afectadas por la gravedad local.

  
   

Corrección de mediciones para la gravedad local

Cuando necesite corregir los resultados de sus mediciones por gravedad local, utilice la ecuación que se muestra a continuación. Normalmente, esto es bastante común para presión, torque y fuerza (p. ej., peso).

 

Gravedad estándar a gravedad local

Si necesita corregir sus resultados para la gravedad local, todo lo que necesita hacer es calcular el factor de corrección de gravedad utilizando la siguiente ecuación.

 

Para convertir los resultados de gravedad estándar a gravedad local, siga los pasos a continuación:

1. Calcula tu gravedad local,
2. Divida su gravedad local por la gravedad estándar,
3. Multiplique el resultado de su medición por el factor de corrección de gravedad.

 

Gravedad local a gravedad estándar

Si necesita corregir sus resultados a la gravedad estándar, todo lo que necesita hacer es invertir la ecuación anterior.

 

Para convertir los resultados de gravedad local a gravedad estándar, siga los pasos a continuación:

1. Calcula tu gravedad local,
2. Divida la gravedad estándar por su gravedad local,
3. Multiplique el resultado de su medición por el factor de corrección de gravedad.

  
   

Conclusión

Conocer la gravedad local es importante. Puede influir en los resultados de las mediciones, especialmente si están relacionados directa o indirectamente con la fuerza.

Antes, determinar la gravedad local podía ser complicado y costoso. Hoy en día, existen herramientas en línea que facilitan y agilizan esta tarea.

En esta guía, habrás aprendido a calcular fácilmente tu gravedad local en línea en menos de 5 minutos. Además, te he proporcionado mucha información para ayudarte a corregir los resultados de tus mediciones y reducir la incertidumbre .

Espero que esta guía te haya sido útil. Si crees que omití algo, envíame un correo electrónico para recomendarte información adicional.

 
Este artículo fue publicado originalmente el 12/03/2016 y actualizado el 14/03/2020 y el 13/10/2022.