GRAVITY

Dara Mulyaningtyastuti

Dwiandari Aldyla Kirana

Azzhravia Rahma

Josua Edwar S

Bimo Respati

Muhammad Sulton Farhan

Jonathan Achmad Hutabarat

Muhamad Rahmawan

Lutfi Aditya Rahman

Bagus Aditya Muslim

METODE GRAVITY, GRAVITYMETER

DARA M / 125090707111012

Lapisan bumi paling luar terdiri dari lapisan kerak benua dan kerak samudera. Didalam kedua kerak ini memiliki perbedaandensitas (kerapatan) massa yang sangat berpengaruh/rentan terhadap medan gravitasi. Oleh sebab itu terjadi variasi nilai percepatan gravitasi ( anomaly gravitasi).

Metode gravity merupakan salah satu metode geofisika yang bersifat pasif (memanfaatkan sumber yang alami) dan didasari oleh hukum Newton untuk gravitasi universal. Metode ini memanfaatkan variasi densitas yang terdistribusi dalam lapisan tanah. Setiap batuan/material mempunyai besar densitas yang berbeda-beda dan dapat mempengaruhi terhadap variasi medan gravitasi bumi, sehingga terjadi anomaly gravitasi.

Gravity meter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur variasi medan gravitasi bumi. Alat ini bekerja berdasarkan hukum Newton dan hukum Hooke, yaitu beban yang digantung oleh pegas. Dalam pengukuran medan gravitasi dengan menggunakan gravity meter, kita diharapkan mengetahui cara mengkalibrasi alat tersebut.

Metode Gravitasi ini merupakan metode geofisika yang sensitif terhadap perubahan vertikal, oleh karena itu metode ini disukai untuk mempelajari batuan dasar, struktur geologi, endapan sungai purba dan lain-lain.

Besar nilai gravitasi bergantung pada lima faktor yaitu lintang, elevasi, topografi daerah sekitar pengukuran, pasang surut bumi dan variasi densitas bawah permukaan (Telforf etal, 1990)

Titik ukur gravitasi di lapangan tidak tetap, berpindah dari suatu tempat (titik) ke tempat lain. Oleh karena itu diperlukan alat yang mudah dioperasikan, tidak mudah rusak atau berubah settingnya dalam perjalanan, dan mempunyai ketelitian baik sesuai dengan penggunaannya.

Sebuah gravitymeter (CG-5 AUTOGRAV)

Ketika benda digantungi beban m dititik 0 maka pegas akan mulur sepanjang x₀ dari keadaan setimbang.Dalam hal ini berlaku hukum Hooke F = kx₀ = mg₀ dimana k, m dan g₀ masing-masing menyatakan konstanta pegas, massa benda yang digantungkan dan gravitasi mutlak pada titik 0.

History of Gravity Exploration

Dwiandari Aldyla Kirana

Medenhall Pendulum

Eotvos Torsion balance.

 Ditemukan oleh Baron Roland von Eotvos in 1896.

Sejak 1934 LaCoste membuat gravity meter pertama yang berdasarkan zero length spring

IMGC

The JILAg absolute gravity meter

AXIS FG5 absolute gravimeter

TODAY

IMGC-02 absolute gravity meter

Gravitymeter StabilAzzhravia Rahma

Gravitymeter Stabil

Nettleton (1976), menjelaskan sejumlah gravimeter yang berbeda.

Pada dasarnya, semua gravimeter merupakan keseimbangan mekanik yang sangat sensitive dimana masa didukung oleh pegas. Perubahan kecil pada gravitasi dalam memindahkan berat melawan gaya pemulih pegas.

Gambar diatas menunjukan elemen dasar pada gravimeter jenis stabil.  Pada ilustrasi digambar tersebut berlaku Hukum Hook. Perpindahan pegas yang terjadi kecil, yaitu perubahan gaya sebanding dengan perubahan panjang.

Maka ,

Periode osilasi dalam sistem ini adalah:

T=

Jika disubtitusikan dua persamaan diatas, maka:

 

Demikian untuk sensitivitas yang bagus, periode sangat besar dan pengukuran δg membutuhkan waktu yang cukup.

Gravimeter stabil sangat sensitive terhadap efek secara fisika, seperti :

Perubahan tekanan

Temperature

Variasi kecil magnetic dan seismic.

Contoh Gravimeter Stabil1.      Askania Gravimeter

Sinar diputar pada pegas utama. Seberkas sinar cahaya tercermin dari massa ke sel aphotoelectric. Defleksi massa menggantikan berkas cahaya dan perubahan tegangan dalam rangkaian. Pengulangan tegangan pegas bantu mengembalikan berkas ke posisi awal, yaitu posisi yang sama untuk semua pengukuran yang dilakukan.

2. Boliden Gravimeter

Massa berupa kumparan dengan dua pelat logam yang digantungkan diantara dua pelat logam lainnya.

Perubahan gravitasi menyebabkan massa bergerak.

Perubahan kapasitansi antara pelat atas dideteksi oleh sirkuit yang sudah di setel.

Massa kembali ke posisi nol dengan menyesuaikan arus DC yang terhubung dengan dua pelat koneksi rendah, massa didukung oleh tolakan elektrostatik.

3.      Scintrex CG-3

Peralatan ini memiliki prinsip kerja yang sama dengan yang lainnya, namun menggunakan rangkaian feedback pelat atas yang mengembalikan massa ke posisi awal. 

Gravitymeter Tak StabilJosua Edwar S

Gravity Meter Tak Stabil

1. Gravity Meter La Coste RombergGravity meter La Coste Romberg

ini mempunyai pembacaan dari 0 sampai dengan 7000 mgal, dengan ketelitian 0,01 mgal dan drift rata-rata kurang dari 1 mgal setiap bulannya. Untuk operasionalnya, Gravity meter ini memerlukan temperature yang tetap, oleh karena itu dilengkapi dengan Thermostat untuk menjaga keadaan temperatur supaya tetap.

Gambar 1 : Gravity Meter La Coste Romberg

Prinsip Kerja Gravity Meter La Coste Romberg

Secara sederhana, mekanisme LaCoste Romberg Seismograph ini terdiri dari suatu beban pada ujung batang yang ditahan oleh zero length spring yang berfungsi sebagai spring utama. Perubahan besarnya gaya tarik bumi akan menyebabkan perubahan kedudukan benda, dan pengamatan dilakukan dengan pengaturan kembali kedudukan beban pada posisi semula(Null Adjusment). Pengaturan kembali ini dilakukan dengan memutar measuring screw. Banyaknya pemutaran measuring screw terlihat pada dial counter, yang berarti besarnya variasi gaya tarik bumi dari suatu tempat ke tempat lain.

Perubahan kedudukan pada ujung batang, disamping adanya gaya tarik bumi, juga disebabkan oleh adanya goncangan-goncangan. Untuk menghilangkan goncangan maka pada ujung batang yang lain dipasang Shock Eliminating Spring. Zero length spring dipakai pada keadaan dimana gaya per berbanding lurus dengan jarak antara titik per dan titik dimana gaya bekerja.

Gambar 2 : prinsip kerja Gravity meter La Coste Romberg

Prinsip Kerja Gravitymeter

Bimo Respati

Prinsip Kerja GravitymeterGravitymeter LaCoste & Romberg G-1118 terbuat dari bahan metal.

Terdapat dua jenis gravitymeter LaCoste & Romberg yaitu model D dan model G.

Model G mempunyai range pengukuran sampai 7000 milligal, sedangkan model

D memiliki range pengukuran 200 milligal dan harus di-setting sesuai dengan

tempat pengukurannya. Pada Gravitymeter model D lebih sensitif dibandingkan

dengan model G.

Bagian-bagian pokok dari gravitymeter LaCoste & Romberg ini adalah

1. Zero-length springs adalah pegas yang dipergunakan untuk menahan massa. Zero-length springs ini dipakai pada keadaan dimana gaya pegas berbanding langsung dengan jarak antar titik ikat pegas dan titik tempat gaya bekerja.

2. Massa dan beam, berlaku sebagai massa yang berpengaruh atau berubah posisi jikaterjadi variasi medan gravitasi.

3. Hinge atau engsel berlaku sebagai per atau pegas peredam goncangan.

4. Micrometer digunakan untuk mengembalikan posisi massa ke posisi semula setelahmassa terpengaruh oleh medan gravitasi. Micrometer ini terbuat dari ulir-ulir danpemutarannya dapat diatur dari nulling dial melalui gear box.

5. Long and short lever yaitu tuas untuk menghubungkan micrometer dengan zero-length springs.

Sistem gravitymeter ini akan mempunyai tanggapan terhadap medan

gravitasi yang akan menyebabkan berubahnya posisi massa dan beam.

Perubahan posisi massa akibat tarikan gaya gravitasi ini kemudian

diseimbangkan atau dikembalikan pada posisi semula dengan memutar nulling

dial yang akan menggerakkan micrometer kemudian ke long and short lever dan

akhirnya ke zero-length springs.

Gaya yang diperlukan untuk mengembalikan posisi massa dan beam ke

posisi semula (dengan memutar nulling dial) diubah menjadi nilai gravitasi,

namun masih nilai relatif bukan nilai gravitasi mutlak pada titik tersebut. Nilai ini

ditampilkan dalam display digital dalam gravitymeter.

Gambar gravitymeter LaCoste & Romberg

  Prinsip gravimeter ini terdiri suatu batang yang diujungnya terdapat beban

yang ditahan oleh zero length spring yang berfungsi sebagai pegas utama,

besarnya perubahan gaya tarik bumi akan menyebabkan perubahan kedudukan

beban. Perubahan kedudukan beban disebabkan karena adanya goncangan-

goncangan selain karena adanya variasi gaya tarik bumi. Oleh karena itu, diujung

batang yang lain dipasang shock eliminating spring untuk menghilangkan efek

goncangan.

Prinsip kerja dari gravimeter secara umum pada dasarnya merupakan adanya suatu neraca pegas yang memiliki

massa yang terkena gaya berat akan menyebabkan perubahan pada panjang pegas. Berdasarkan hokum hooke yang

menyatakan bahwa perubahan panjang pegas adalah berbanding lurus dengan perubahan panjang gaya, maka:

dan

Keterangan :

m = massa beban (kg)

k = konstanta elastik pegas (N/m)

∆x = perubahan panjang pegas (m)

∆g = perubahan gaya berat (m/s2)

Akuisisi data gravitasi

Sumber : Modul Praktikum akuisisi data gravitasi UGM

Jonathan A H

1. Luas Daerah Survey

Luas daerah survey disesuaikan dengan target yang diinginkan. Bila target anomaly berukuran lokal (cukup kecil), maka daerah survey tidak perlu terlalu luas, diperkirakan sekitar 5 x 5 km2 dengan spasi titik amat yang cukup rapat (sekitar 200 meter). Bila target merupakan struktur geologi yang cukup besar, maka daerah pengamatan dapat diperluas menjadi sekitar 10 x 10 km2 s/d 20 x 20 km2 atau lebih luas lagi. Pengamatan pada lokasi yang diperkirakan merupakan lokasi anomali dibuat lebih rapat. Peta lapangan yang digunakan disesuaikan dengan luas daerah pengamatan, namun hendaknya tidak lebih kecil dari 1 : 25000.

2. Peralatan Yang Dipergunakan

Peralatan yang digunakan dalam survey adalah :

Gravitymeter LaCoste & Romberg Model G-1118 MVR Feedback System yang mempunyai ketelitian 0.005 mgal dan atau gravitymeter lainnya (misalkan Worden)

GPS, 2 buah Trimbel Navigation 4600 LS Geodetic System Surveyor Single Frequence dan perlengkapannya, atau sejenisnya.

Alat-alat bantu berupa penunjuk waktu (jam tangan), kompas, pelindung peralatan (payung) dan Handy Talky.

3. Penentuan Lokasi Pengukuran

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan lokasi pengukuran adalah penyediaan peta topografi dan peta geologi. Untuk keperluan orientasi medan digunakan peta topografi skala terkecil yang tersedia.

Setelah tersedia peta yang sesuai kemudian ditentukan lintasan pengukuran dan base stasiun yang harga percepatan gravitasinya diketahui (diikatkan dengan titik yang telah diketahui percepatan gravitasinya). Penentuan lintasan, titk ikat dan base stasiun diusahakan sedemikianrupa sehingga pelaksanaan pengukuran efektif dan memenuhi sasaran.

Pengambilan data posisi dan pengukuran medan gravitasi dilakukan secara bersama-sama. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan titik pengukuran yaitu:

1. Letak titik pengukuran harus jelas dan mudah dikenal, sehingga apabila dikemudian hari dilakukan pengukuran ulang akan mudah untuk mendapatkannya.

2. Lokasi titik pengukuran harus dapat dibaca dalam peta.

3. Lokasi titik pengukuran harus bersifat permanen dan mudah dijangkau oleh peneliti, serta bebas dari gangguan kendaraan bermotor, mesin dan lain-lain.

4. Lokasi titik pengukuran harus terbuka sehingga GPS mampu menerima sinyal dari satelit dengan baik tanpa ada penghalang. Pada umumnya ruang pandang langit yang bebas ke segala arah di atas elevasi adalah 100 atau 150. Disamping itu titik pengukuran diusahakan jauh dari obyek-obyek reflektif yang mudah memantulkan sinyal GPS, untuk meminimalkan atau mencegah terjadinya multipath.

4. Pembuatan Base Station (Titik Ikat) Pengukuran Medan Gravitasi

 

Pengoperasian AlatOleh : Mochamad Sulton Farkhan

Referensi dari Modul Praktikum Metode Gravitasi dan Magnetik,UGM

Pengoperasian Gravitymeter

Posisi Pengamat terhadap Gravitymeter

Untuk mendapatkan harga pembacaan yang teliti dan cepat, di samping kondisi gravitymeter yang baik, peranan pengamat dalam melakukan pengamatan amat besar. Untuk itu sangat dianjurkan :

Letakkan piringan pada

titik amat yang ditentukan

Letakkan kotak pembawa

gravitymeter di depan titik amat

Usahakan berdiri menghadap alat

dengan membelakangi

matahari

Perhatikan arah angin

Hindarkan alat-alat berat berada di

dekat gravitymeter pada saat mengukur

Ambillah sikap serelaks

mungkin

Sediakan bantalan bila daerah

pengamatan berada pada area yang

berbatu dan berkerikil

Pengoperasian Gravitymeter

Menegakkan Gravitymeter

Teknik menegakkan gravitymeter dilakukan dengan cara mengatur level memanjang dan melintang. Langkah-langkah berikut untuk membantu menegakkan gravitymeter secara sempurna dalam waktu singkat.

Meletakkan piringan pada

permukaan tanah

Membuka kotak pembawa dan

periksa temperatur gravitymeter

Gravitymeter

dikeluarkan

Gravitymeter digeser untuk mendapatkan

perkiraan posisi tegak

Lampu gravitymeter dinyalakan

Gunakan skrup penegak untuk mendapatkan posisi tegak sempurna

Alat siap digunakan

Pengoperasian Gravitymeter

Pembacaan gravitymeter

Setelah gravitymeter dalam posisi tegak sempurna, pembacaan gravitymeter dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

Putar sekerup pengunci (clamp) berlawanan jarum jam sampai habis

Amati posisi benang bacaan

pada lensa pengamatan

Amati dan gerakkan benang bacaan dengan

memutar sekerup pembacaan

Periksa level memanjang

dan melintang

Matikan lampu gravitymeter secara

pelahan, jangan membuat gerakan

yang mengejut

Putar sekerup pengunci searah jam sampai habis untuk mengunci

pegas

Baca hasil pengukuran pada skala pembacaan

Nilai gravitasi

5. Format Data Lapangan

Data yang diperoleh dari lapangan hendaknya dicatat didalam buku lapangan, tidak dalam lembaran kertas yang mudah hilang. Format data disesuaikan dengan data yang diamati, yaitu memuat semua data yang perlu dicatat. Data tersebut antara lain :

1. Hari dan tanggal pengamatan, cuaca, oprator, dll.

2. Nama stasiun (titik amat), misalkan L01-01, dimana L menyatakan lintasan, 01 adalah nomor lintasan dan 01 berikutnya adalah nomor titik amat.

3. Pembacaan skala gravitymeter.

4. Pembacaan feedback.

5. Tinggi alat ukur terhadap titik amat.

6. Besar pasang surut teoritis (berupa table yang telah disiapkan lebih dulu).

7. Data lainnya berupa keterangan saat pengamatan atau dapat diisi dengan session pengukuran GPS pada titik tersebut.

Pengamatan tersebut dapat dibuat tabel dalam bentuk contoh sebagai berikut :

No. Nama Stasiun Skala Pembacaan Feedback Tinggi alat

Pasang Surut Ket.

Manual BookLaCoste and Romberg gravity meter

Oleh

Muhamad Rahmawan

125090700111006

Gravitymeter LaCoste & Romberg G-1118

Gravitymeter LaCoste & Romberg G-1118 terbuat dari bahan metal.

Terdapat dua jenis gravitymeter LaCoste & Romberg yaitu model D dan model G.

Model G mempunyai range pengukuran sampai 7000 milligal, sedangkan model D memiliki range pengukuran 200 milligal dan harus di-setting sesuai dengan tempat pengukurannya.

Model D lebih sensitif dibandingkan dengan model G.

Sistem tuas dan sekrup secara akurat dikalibrasi sesuai jangkauan mereka. Faktor kalibrasi hanya tergantung pada kualitas sistem tuas dan sekrup pengukuran, bukan pada yang lemahnya pegas penyeimbang. Untuk alasan ini faktor kalibrasi L dan R gravitimeter tidak terlalu berubah terhadap waktu. Sehingga kalibrasi tidak perlu sering dilakukan.

Unsur-unsur yang bergerak dalam gravitimeter dibatasi pergerakannya kurang dari sepersepuluh milimeter. Dengan demikian, jika gravitimeter mengalami goncangan yang parah akan sulit untuk bagian-bagian bergerak untuk mencapai momentum yang cukup untuk merusak diri mereka sendiri. Untuk keamanan lebih lanjut dan untuk meminimalkan penyimpangan, lengan dapat dijepit bila tidak digunakan.

Lanjutan….

Ketika lengan dijepit, itu didorong turun terhadap pembatas gerakan bawah atau "berhenti". Hal ini akan memanjang pegas utama dan menginduksi merayap di logam pegas. Untuk menghilangkan merayap ini, lengan juga didorong mundur setelah menjepit. Dengan demikian panjang pegas utama dalam posisi dijepit persis panjang yang sama seperti ketika unclamped dan di garis membaca.

Beberapa bagian logam besi digunakan dalam gravitimeter. Sehingga, gravitimeter dapat mengalami kerusakan magnetik atau kompensasi, untuk menghindari hal tersebut dipasang lapisan μ-logam ganda untuk mengisolasi material logam dari medan magnet.

Perubahan tekanan udara bisa menyebabkan perubahan kecil gravitasi yang terukur karena adanya daya apung massa dan lengan. Hal ini dapat dicegah dengan menutup sistem gravitimeter dari udara luar. Sebagai tindakan pencegahan tambahan, terdapat kompensator daya apung pada lengan.

Lanjutan….

Hal-hal penting untuk diingat:

Letakkan gravimeter yang terpasangi baterai untuk tetap pada suhu internal yang konstan 54,4 ° C. Jika gravitimeter berjalan di atas atau di bawah suhu ini, akan ada instrument yang rusak. Jika perubahan suhu internal diketahui (yaitu terpanaskan / terkena AC atau kepansan dalam kendaraan), maka tempatkan gavitimeter di lokasi suhu normal sampai kembali suhu internal normal.

Saat mengambil penfukuran, cobalah untuk melindungi gravitimeter dari unsur-unsur. Angin dan curah hujan dapat menyebabkan getaran yang dapat membuat pembacaan sulit diperoleh secara akurat. Dalam cuaca hangat, cobalah untuk menjaga suhu gravitimeter untuk menghindari overheating.

Hanya membuka kenop pegas ketika siap untuk mengambil pengukuran.

Hal-hal penting untuk diingat:

Jangan memindahkan gravimeter ketika berada dalam posisi belum terkunci. Jika Anda memindahkan posisi pengukuran kunci terlebih dahulu knob pegas-nya.

Hanya menyalakan lampu saat seimbang (keadaan rata) dan ketika mengambil pembacaan hal ini untuk mencegah overheating dan menghemat daya baterai.

Periksa suhu dan tegangan baterai secara berkala.

Sangatlah penting untuk memiliki waktu akuisisi dicatat untuk setiap stasiun. Untuk konsistensi, mencatat waktu dari bacaan pertama (2-4 pembacaan) di setiap stasiun akan menghasilkan data yang lebih meyakinkan.

Lanjutan….

Peringatan!

!!!!!!!!!!! JANGAN BUKA SENSOR. Sensor ini disegel dengan gas inert kering. Tidak ada komponen sensor yang dapat diperbaiki di luar L & R laboratorium. Membuka sensor hanya akan mengakibatkan kerusakan parah dan reparasi yang mahal. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Hasil DataPengukuran

Oleh : Lutfi Aditya Rahman

(125090702111001)

Lokasi/Posisi Pengukuran

Untuk mendapatkan lokasi pengukuran digunakan GPS, yang keluaran datanya adalah berupa Longtitude, Latitude, dan Elevasi

Lokasi/Posisi Pengukuran

Diubah dalam bentuk radian

Lokasi/Posisi Pengukuran

Data Waktu

Waktu pada saat pengukuran di catat

Diubah dalam bentuk menit

Pembacaan Gravitymeter

Gelembung pada dua skala di tengahkan

Pembacaan Gravitymeter

Skala pada lensa ditepatkan pada 2,6

Dengan diputar sambil membaca skala yang ada

di lensa

Pembacaan Gravitymeter

Baca dan catat angka yang tercantum pada skala dengan

cara pembacaan4 angka didepan, lalu koma (,) 1angka di layar dan 2 angka di

analog

Pembacaan Gravitymeter

Di Rata-Rata

Koreksi pada Metode GravityBagus Aditya Muslim

Koreksi Metode Gravity• Koreksi Drift

Koreksi drift dilakukan karena adanya kemuluran pada alat ketika dilakukan pengukuran berulang-ulang. Untuk koreksinya adalah dengan pengukuran kembali pada titik base secara berulang-ulang.

• Koreksi Tidal

Koreksi yang dilakukan untuk menghilangkan efek tarikan gravitasi dari benda-benda ruang angkasa yang berubah terhadap waktu. Adapun persamaannya :

Koreksi Metode Gravity• Koreksi Lintang

Koreksi ini dilakukan untuk mengoreksi nilai gaya berat pada setia lintang geografis yang disebabkan oleh bentuk bumi yang ellipsoid dan adanya gaya sentrifugal yang disebabkan oleh rotasi bumi

• Koreksi Udara Bebas

Koreksi ini untuk menghilangkan pengaruh dari ketinggian terhadap nilai pengukuran pada suatu titik pengamatan. Adapun persamaannya :

Koreksi Metode Gravity• Koreksi Bouger

Koreksi ini merupakan koreksi pertama yang dilakukan untuk perhitungan kelebihan massa pada titik observasi terhadap permukaan laut.

• Koreksi Topografi

Koreksi ini menghitung variasi percepatan garvitasi yang disebabkan variasi dari topografi pada setiap titik observasi. Bentuk persamaannya adalah :