Почти всички са били на везна; някои хора ежедневно проверяват теглото си за здравословни или спортни цели, докато други използват устройствата за претегляне в супермаркета, на работа или като част от цялостно научно образование.
Често везните за претегляне се обвиняват, че са неправилни и с право; тези устройства са подложени на значително механично напрежение спрямо размера си, особено в случай на така наречената баня или битови везни и не е нужно много, за да хвърлите частите на везната в безпорядък, дори ако са правилно конструирани и калибриран.
Замисляли ли сте се някога как везната дори „знае“ колко маса е добавена към нея? Как тези устройства, независимо от тяхната вътрешна работа, остават точни с течение на времето? И какво да кажем за твърдението, че „теглото не е еднаква маса“, когато става ясно от един поглед към търговски свят, че килограмите и паунда често се третират като различни единици на едно и също физическо количество?
Дефинирано тегло и маса
Маса е мярка за материя сама по себе си, количеството "неща", присъстващи в пробата. Един от начините да си представим масата е, че тя има intertia, което означава, че ако тя не се движи, трябва да се добави енергия системата да го накара да се движи, докато ако вече се движи, трябва да се добави енергия, за да го забави или спре направо. Интуицията ви казва, че колкото по-масивен е даден обект, толкова по-трудно е или да се забавлявате от движение, или да спрете, когато е в движение.
Тегло е маса, умножена по ж, ускорението, произведено от гравитацията. На Земята обикновено се използва ж стойността е 9,8 метра в секунда на квадрат (m / s2), докато на Луната е значително по-малко, а на Юпитер е далеч по-голямо, тъй като тези тела имат съответно по-малки и по-големи маси от Земята. Резултатът е, че една и съща маса ще има различно тегло, когато се постави в по-силно или по-слабо гравитационно поле.
В системата от единици SI (метричната или международната система) основната единица за маса е килограм (kg), докато единицата за тегло или по-общо сила е нютонът (N). По този начин човек с маса 70 кг (около 154 паунда, или lb; 1 кг = 2,204 lb) ще има тегло (70) (9,8) = 686 N на Земята.
Маса спрямо теглото в ежедневието
Паундът всъщност е единица тегло, а не маса. Основната единица за маса в съответната имперска или британска система от единици е охлюв, който до голяма степен е излязъл от употреба. Тъй като повечето хора използват своите везни на Земята, а американците искат да знаят тяхната "маса" в лири, гравитацията всъщност е включена в везните за претегляне на Земята.
Следователно не е научно правилно да се казва „100 килограма се равнява на 220,4 паунда“, но това е така е правилно да се каже "Маса от 100 килограма има тегло 220,4 паунда на Земята." Имайте предвид, че повечето количествата са измислени преди векове, по времето, когато гравитацията освен земната не си струва да се отчита за!
Кратка история на претеглящите машини
Смята се, че Готфрид Вилхелм Лайбниц (1646-1716), на когото се приписва съвместно измисляне на математическото поле на смятане заедно с Исак Нютон, е създал първите устройства за претегляне. Конструкцията му наподобява астрологичния знак Везни, който обикновено е представен: Вертикален стълб с хоризонтална лента, фиксирана в горната част от подвижна става. От краищата на тази хоризонтална лента бяха окачени две плочи с достатъчна относителна маса, за да се поддържа балансът на сглобката.
Геният на устройството на Лайбниц, наречен a баланс на централния лъч, е, че може да определи роднина маси от етикетирани обекти чрез поредица от добавяния и изваждания на камъчета или други подобни. От тази схема беше неизбежно позициите да бъдат маркирани и да им се присвояват цифрови стойности, а в действие беше въведена изцяло нова система за точно следене на количествата.
В средата на 1750-те, първата махални везни се появяват и те стават по-сложни с течение на времето, тъй като инженерните разработки позволяват по-голяма прецизност в производството. Махалните везни се използват и до днес в много форми и много от тях са снабдени с електроника, която позволява, да речем, преобразуването на дадено тегло в дадена покупна цена.
Видове везни за претегляне
Поради причини, които вероятно вече са ясни, централният лъч не е част от съвременната наука или търговия, отколкото Pony Express. Без тази старомодна машина обаче никой от мащабите в съвременната употреба нямаше да възникне. Вземане на проби от модерни претеглящи машини:
Аналитичен баланс: Това е, което вероятно сте виждали в лабораторията. Просто поставяте обект върху плоча на върха на устройството и той връща маса (или, ако потребителят предпочита, „маса“ в имперски единици като унции или лири). Те са изградени така, че плочата да е в покой само под влиянието на гравитацията, а машината балансира това, като вътрешно определя силата, необходима, за да поддържа плочата точно неподвижна.
Везна за баня: Прогресивният напредък в технологията доведе до модели, които вече не са нещо близко до еднакво определение за мащаба на банята. Днес повечето са дигитални, но аналоговите модели от "старото училище" продължават да съществуват.
Скала за броене: Това се използва за претегляне на множество обекти, за които е известно, че имат еднакво тегло (например прецизни сачмени лагери) и показва общ брой парчета въз основа на резултата.
Например, ако сте имали голяма колекция от различни цветове, но иначе идентични гумени топки, можете да определите точно колко са във вашата колекция, като ги заредите на такава скала и зададете входния параметър на масата на един топка. По този начин за комплект гумени топки с тегло 0,125 кг на брой и с обща маса 40 кг, машината ще отговори, че имате [40 кг / (0,125 кг / топка)] = 320 топки във вашата колекция.
Кран мащаб: Тези везни имат очакван капацитет от 5000 фунта (2270 кг) или повече, което е 2,5 тона, подобно на повечето ежедневни моторни превозни средства. Те са проектирани да претеглят товари в същото време, когато са окачени над земята от кран. Това не би било начинание за невнимателните!
Микробаланс: Те могат да бъдат отчетени до стойност от 1 микрограм (1 μg) или по-добра. Микрограмът е една милиардна част от килограма, което означава, че макар да не е единица, с която сте се пресичали много на съзнателно ниво, това е част от ежедневието за химици, микробиолози, фармакологи и много други професионалисти в областта на науката.
Пощенска скала: Този вид уред за претегляне е пример за изчислителна скала, която показва промени в цената при добавяне или премахване на маса, за да отговаря на нуждите на клиента. Използва се за определяне на теглото на доставката или таксите за доставка на писма или колети, доставени от Пощенската служба на САЩ (USPS) или частни спедиторски компании.
Мащаб на превозното средство: Тези везни са създадени за претегляне на големи камиони, селскостопански превозни средства и други големи промишлени превозни средства. Вероятно сте виждали табели, на които пише „Претеглете станция напред“, ако сте карали по магистрали в САЩ.
Те се използват за прилагане на разпоредбите за безопасност, като например гарантиране, че превозните средства, използващи определени пътища, не надвишават публикуваните ограничения на теглото на тези пътища - нещо, отново, повечето хора нямат повод да надникнат отблизо!