Innhold
Vekter og avveininger kan brukes til lignende ting, men å forstå forskjellene i hvordan de produserer vekten forteller deg om deres forskjellige bruksområder. Mange bruker ordene "skala" og "balanse" for å bety de samme eller lignende ting. Dette kan forårsake forvirring når det gjelder å bestemme hva som nøyaktig måles ved hjelp av laboratorieteknikker som bruker skalaer og balanser.
Hva skalaer gjør
Vekter brukes vanligvis når du måler vekt. De måler kraften som virker på en masse og bruker formelen for vekt av et objekt på jorden for å bestemme dens vekt. Typene til en veiingsskala kan variere i hvordan de fungerer. Moderne veier bruker noen ganger sett med fjærer som er ordnet sammen slik at skalaen måler hvor mye fjæren komprimerer for å bestemme vekt.
Andre veier benytter seg av belastningsceller for belastningsmåler. Dette er enheter som når en kraft blir utøvd på dem, komprimerer litt slik at det kan måles en elektrisk motstand i tøyningsmåleren, enheter som måler den elektriske strømmen gjennom lastcellen. Motstanden i denne elektriske kretsen korrelerer med vekten som er plassert på skalaen, slik at endringen i denne motstanden kan måles og konverteres til vekt.
Vekter brukes vanligvis i applikasjoner der du ikke trenger like mye presisjon og kompleksitet av en balanse. Dette betyr at du vil se bruken når du tråkker en veiing på treningsstudioet eller i ditt eget hjem, samt områder med veiing av matingredienser. Andre typer vekt veier inkluderer mekaniske skalaer som måler massen grei med hvor mye en nål svinger på grunn av vekt eller digitale skalaer som bruker en belastningsmåler som beskrevet.
Hva balanserer gjør
Saldoene derimot, forteller deg massen av hva du plasserer på plattformen for balansen. De beregner dette basert på vekten som er plassert på plattformen til balansen ved å bruke de samme prinsippene som skalaene bruker. Men særlig balanser er vanligvis bygget ved hjelp av en kraftgjenopprettingsmekanisme som motarbeider vektkraften til materialet på balansen. Denne restaureringskraften er det som får gjenstanden til å gå tilbake til likevekt med en nettokraft på null.
I motsetning til skalaer, er balanser mer kompliserte og sees vanligvis oftere i laboratorier, universitets forskningssentre, medisinske fasiliteter og lignende forskningsmiljøer. De kan generelt sett være mer presise enn skalaer.
Ulike typer veiebalanse kan inkludere mikrobalanser som veier masseprøver til brøkdeler av et gram, analytiske balanser som også måler små endringer i vekt og presisjonsbalanser, som har et større utvalg av vekter enn analytiske balanser, men mindre presisjon. Presisjonsbalanser kan måle masse i gram med presisjon på opptil to eller tre desimaler. Analytiske balanser kan oppnå større presisjon, opptil fire desimaler, og mikrobalanser kan fortelle deg masse i gram på opp til seks desimaler.
Til tross for disse forskjellene mellom skalaer og balanser, brukes fortsatt "skalaer" og "balanser" relativt om hverandre (som gitt av uttrykket "skalabalanse"), selv blant forskere, spesielt gitt mekanismene skalaer som bruker kan også måle masse og de balanserer bruk kan også måle vekt. Å forstå disse mekanismene mer detaljert kan hjelpe deg å forstå forskjellen når det er nødvendig.
Vekt på skalaer og balanser
Når folk tenker på vekter eller balanser, er det vanlig at de visualiserer to masser som er koblet til hverandre på en pivot som veier den ene mot den andre. Denne primitive formen for å bestemme masse eller vekt som har vært med mennesker i århundrer viser fysikken til gravitasjonskraften som mange skalaer og balanser bruker for å bestemme henholdsvis vekt eller masse.
Vekter og balanser kan måle henholdsvis vekt og masse, men de er avhengige av de samme fysiske prinsippene som styrer gravitasjonskreftene på objekter. Ved hjelp av Newtons andre lov kan du måle en objekts kraft F som et produkt av sin masse m ganger akselerasjonen en ved hjelp av F = ma. Fordi kraften til en gjenstander er vekt W å trekke mot Jorden er denne styrken som bruker en akselerasjon av g, gravitasjonsakselerasjon, kan du skrive om ligningen som W = mg for massen m av objektet.
I virkelige applikasjoner skal skalaer og balanser kalibreres basert på stedet der de brukes fordi gravitasjonsakselerasjonen kan variere med så mye som 0,5% over forskjellige deler av jorden. Etter å ha kalibrert skalaen eller balansen, er konverteringen mellom vekt og masse grei for det vitenskapelige instrumentet.
Vårskala
Vekter og balanser kan summe denne kraften sammen med andre krefter som for eksempel endringen i lengden på en fjær som respons på en vekt som er plassert på instrumentoverflaten. Disse fjærene utvides og komprimeres iht Hookes Law, som forteller deg at kraften som virker på en fjær, som vekten til et objekt, er direkte korrelert med avstanden fjæren beveger seg som et resultat av den.
I en lignende form som Newtons andre lov, er denne loven F = kx for en påført styrke F, vårens stivhet k og avstanden våren beveger seg som et resultat x.
Vårskalaen kan være like følsom og presis for å måle masser til brøkdeler av kilo. Når du går på en baderomsskala, presses fjærene inni den slik at nålen eller skiven roterer til vekten din vises. Vårskala kan dessverre bli utsatt for slakking da våren brukes rutinemessig over lang tid. Dette får våren til å miste evnen og utvide og trekke seg sammen naturlig. Av denne grunn må de kalibreres riktig og konstant for å forhindre at dette skjer.
I tillegg til Hookes Law, kan du bruke Youngs modul (eller elastisk modul) når du bestemmer hvor mye en streng skal komprimere når du legger vekt på den. Det er definert som forholdet mellom stress og belastning, gitt av E = ϵ / σ For Youngs modul E, understreke ϵ ("epsilon") og sil σ ( "Sigma").
For denne ligningen er spenning gitt som kraft per arealenhet, og belastning er endringen i lengde delt på den opprinnelige lengden. Youngs-modulen måler motstanden til et materiale mot å bli deformert, og mer stive materialer har større Youngs-moduler.
Youngs modul har da kraftenheter per område, det samme gjør trykk. Du kan bruke dette til å multiplisere Youngs modul med overflaten av fjæren som mottar vekten av objektet for å oppnå kraften som utøves på fjæren. Dette er den samme styrken F i Hookes Law.
Silmåler
Strekkmålere som brukes i veiing, måler endring i elektrisk motstand i nærvær av vekten på skalaen. Selve strekkmåleren er et metallstykke som omgir en tynn ledning eller folie anordnet i et gitterlignende mønster av en elektrisk krets slik at når den opplever en kraft i en retning, endres motstanden med til og med en presis, liten mengde i forhold til vekten.
Når vekten gjør deler av ledningen eller folien mer anspente og komprimerte, øker motstanden til den elektriske kretsen, og strekkmåleren blir tykkere og kortere som svar på dette. Når en strøm strømmer gjennom kretsen, beregner skalaene hvordan denne motstanden endres på grunn av vekten for å bestemme vekten som pålegges dem. Endringen i motstand er vanligvis veldig liten og rundt 0,12 Ω, men dette gir strekkmålere desto mer presisjon når det gjelder å bestemme vekt.