Зміст
Ваги та противаги можна використовувати для подібних речей, але розуміння відмінностей у тому, як вони виробляють свою вагу, говорить вам про їхнє використання. Дуже багато людей використовують слова "шкала" та "баланс" для позначення одних і тих же або подібних речей. Це може викликати плутанину у визначенні того, що саме вимірюється за допомогою лабораторних методик, що використовують шкали та противаги.
Що робити ваги
Ваги зазвичай застосовуються при вимірюванні ваги. Вони вимірюють силу, що діє на масу, і використовують формулу для ваги предмета на Землі для визначення його ваги. Типи шкали зважування можуть відрізнятися залежно від їх роботи. Сучасні ваги іноді використовують набори пружин, розташованих разом, щоб шкала вимірювала, скільки пружина стискається для визначення ваги.
Інші ваги використовують тензодатчики. Це пристрої, які, коли на них діє сила, трохи стискаються таким чином, щоб електричний опір у тензодатчику, пристрої, що вимірюють електричний струм через навантажувальну камеру, можна було виміряти. Опір цього електричного кола співвідноситься з вагою, розміщеною на шкалі, тому зміна цього опору можна виміряти і перетворити на вагу.
Ваги зазвичай використовуються в додатках, де вам не потрібно стільки точності та складності балансу. Це означає, що ви побачите користь, коли ступаєте на ваговій шкалі у тренажерному залі чи у власному будинку, а також у зонах зважування харчових інгредієнтів. Інші типи ваги включають механічні ваги, які вимірюють масу прямо на скільки обертів голки за рахунок ваги або цифрові ваги, які використовують деформаційний навантажувач, як описано.
Що робити баланси
З іншого боку, баланси показують вам масу того, що ви розміщуєте на платформі балансу. Вони обчислюють це, виходячи з ваги, розміщеної на платформі ваги, використовуючи ті самі принципи, що і ваги. Але, зокрема, ваги будуються за допомогою механізму відновлення сили, який протистоїть силі ваги матеріалу на вазі. Ця сила відновлення - це те, що змушує об’єкт повернутися до рівноваги з сіткою нуля, що дорівнює нулю.
На відміну від масштабів, противаги є складнішими і зазвичай частіше спостерігаються в лабораторіях, університетських науково-дослідних центрах, медичних установах та подібних наукових середовищах. Вони, як правило, можуть бути більш точними, ніж ваги.
Різні типи вагового балансу можуть включати мікроваги, які зважують масові зразки на частки грам, аналітичні ваги, які також вимірюють хвилинні зміни ваги та точності, які мають більший діапазон ваг, ніж аналітичні ваги, але меншу точність. Точні залишки можуть вимірювати масу в грамах з точністю до двох-трьох знаків після коми. Аналітичні залишки дозволяють досягти більшої точності, до чотирьох знаків після коми, а мікробаланси можуть дати вам масу в грамах до шести знаків після коми.
Незважаючи на ці відмінності між масштабами та противагами, терміни "ваги" та "баланси" все ще вживаються відносно взаємозамінно (як це дано терміном "баланс шкали"), навіть серед науковців, особливо, враховуючи механізми використання ваг, які також можуть вимірювати масу та ті, які використовують баланси, також можуть вимірювати вагу. Більш детальне розуміння цих механізмів може допомогти вам визначити різницю, коли це необхідно.
Вага на вагах і балансах
Коли люди думають про ваги або противаги, їх загальним явищем є візуалізація двох мас, з'єднаних одна з одною на шарнірі, який важить одна проти іншої. Ця примітивна форма визначення маси або ваги, яка століттями була у людини, показує фізику гравітаційної сили, яку використовують багато масштабів і противаг при визначенні ваги або маси відповідно.
Ваги та ваги можуть вимірювати відповідно вагу та масу, але вони покладаються на ті самі фізичні принципи, що керують гравітаційними силами на об’єкти. Використовуючи другий закон Ньютона, ви можете виміряти силу предмета Ж як добуток своєї маси м разів його прискорення а використовуючи F = ma. Тому що сила предмета важить W тягнення до Землі - це ця сила, яка використовує прискорення г, гравітаційне прискорення, ви можете переписати рівняння як W = мг на масу м об'єкта.
У реальних програмах масштаби та противаги повинні бути калібровані залежно від місця, де вони використовуються, оскільки гравітаційне прискорення може змінюватись на цілих 0,5% у різних частинах Землі. Після калібрування шкали або балансу перетворення між вагою і масою є прямим для наукового інструменту.
Весняна шкала
Терези і ваги можуть сумати цю силу поряд з іншими силами, такими як зміна довжини пружини у відповідь на вагу, розміщену на поверхні приладів. Ці пружини розширюються і стискаються відповідно до Закон про гачки, що говорить вам про те, що сила, яка діє на пружину, таку як вага предмета, прямо корелює з відстанню, яке рухається пружина внаслідок неї.
У подібній формі з другим законом Ньютона, цей закон є F = kx для прикладеної сили Ж, жорсткість пружини к і відстань, яку пружина переміщує в результаті х.
Весняна шкала може бути настільки чутлива і точна, щоб виміряти маси на частки кілограмів. Коли ви наступаєте на вагу для ванної кімнати, пружини всередині неї стискаються таким чином, що голка або циферблат обертаються, поки не з’явиться ваша вага. На жаль, весняні лусочки можуть, на жаль, зазнавати ослаблення, оскільки пружина використовується регулярно протягом тривалого періоду часу. Це призводить до того, що весна втрачає свою здатність і природно розширюється та стискається. З цієї причини їх потрібно правильно і постійно калібрувати, щоб цього не сталося.
Крім Закону про гачки, ви можете використовувати Модуль молодих (або модуль пружності) у визначенні того, наскільки струна буде стискатися, коли ви навантажуєте на неї вагу. Його визначають як відношення напруги до деформації, задане E = ϵ / σ Для модуля Юнга Е, стрес ϵ ("епсілон") і процідити σ ("сигма").
Для цього рівняння напруга задається як сила на одиницю площі, а напруга - це зміна довжини, поділене на початкову довжину. Модуль Янгса вимірює стійкість матеріалу до деформації, і більш жорсткі матеріали мають більші модулі Юнга.
Модуль Юнга при цьому має одиниці сили на область, як і тиск. Ви можете використовувати це для помноження модуля Янгса на площу поверхні пружини, яка отримує вагу предмета для отримання сили, що діє на пружину. Це та сама сила Ж в законі Гука.
Вимірювач деформації
Тензометри, які застосовуються у вагових вагах, вимірюють зміну електричного опору за наявності ваги на шкалі. Сам тензодатчик - це шматок металу, який оточує тонкий дріт або фольгу, розміщені за сітчастою схемою електричного кола, так що, коли він відчуває силу в одному напрямку, його опір змінюється навіть на точну, невелику кількість пропорція вазі.
Коли вага робить деталі дроту або фольги більш напруженими і стисненими, опір електричного кола збільшується, а деформаційний шар стає більш товстим і коротшим у відповідь на це. Під час струму через ланцюг ваги обчислюють, як змінюється цей опір за рахунок ваги, щоб визначити вагу, що чиниться на них. Зміна опору, як правило, дуже хвилинна і становить приблизно 0,12 Ом, але це дає тензодатчики ще більш точними при визначенні ваги.