Téměř každý měl váhu; někteří lidé kontrolují svou váhu denně pro zdravotní nebo sportovní účely, zatímco jiní více využívají vážící zařízení v supermarketu, na pracovišti nebo jako součást komplexního přírodovědného vzdělávání.
Váhy jsou často obviňovány z nesprávnosti, a to správně; tato zařízení podléhají značnému mechanickému namáhání ve vztahu k jejich velikosti, zejména v případě tzv. koupelny nebo váhy pro domácnost a není nutné hodně vrhat části váhy na zmatek, i když jsou správně konstruovány a kalibrováno.
Přemýšleli jste někdy o tom, jak stupnice dokonce „ví“, kolik hmoty k ní bylo přidáno? Jak tato zařízení, bez ohledu na jejich vnitřní fungování, zůstávají přesná v průběhu času? A co je s tvrzením, že „hmotnost není stejná hmotnost“, když je to jasné z pohledu na komerční svět, že kilogramy a libry jsou často považovány za různé jednotky stejné fyzické Množství?
Hmotnost a hmotnost definované
Hmotnost je míra hmoty sama o sobě, množství „látek“ přítomných ve vzorku. Jedním ze způsobů, jak si představit hmotu, je to, že má intertia, což znamená, že pokud se nepohybuje, je třeba přidat energii systém, aby se pohyboval, zatímco pokud se již pohybuje, je třeba přidat energii, aby se zpomalil nebo zastavil přímo. Intuice vám říká, že čím je objekt masivnější, tím těžší je buď přemlouvat do pohybu z klidu, nebo se zastavit, když je v pohybu.
Hmotnost je hmotnost vynásobena G, zrychlení produkované gravitací. Na Zemi se obecně používá G hodnota je 9,8 metrů za sekundu na druhou (m / s2), zatímco na Měsíci je to podstatně méně a na Jupiteru je to mnohem větší, protože tato tělesa mají menší a větší hmotnosti než Země. Výsledkem je, že stejná hmota bude mít jinou hmotnost, pokud bude umístěna do silnějšího nebo slabšího gravitačního pole.
V systému SI jednotek jednotek (metrický nebo mezinárodní systém) je základní jednotkou hmotnosti kilogram (kg), zatímco jednotka hmotnosti, nebo obecněji síla, je newton (N). Osoba s hmotností 70 kg (asi 154 liber nebo lb; 1 kg = 2,204 lb.) bude mít na Zemi hmotnost (70) (9,8) = 686 N.
Hmotnost versus hmotnost v každodenním životě
Libra je ve skutečnosti jednotka hmotnosti, ne hmotnost. Kořenovou jednotkou hmotnosti v příslušném imperiálním nebo britském systému jednotek je slimák, který z velké části přestal být používán. Protože většina lidí používá své váhy na Zemi a Američané chtějí znát jejich „hmotnost“ v librách, je gravitace ve skutečnosti začleněna do váh na Zemi.
Není tedy vědecky správné říkat „100 kilogramů se rovná 220,4 liber“, ale je to tak je správně říci „Hmotnost 100 kilogramů má na Zemi hmotnost 220,4 liber.“ Mějte na paměti, že nejvíce množství byla vynalezena před staletími, v době, kdy gravitace kromě Země nestála za úvahu pro!
Krátká historie vážících strojů
Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), kterému se připisuje spoluvynález matematického pole kalkulu spolu s Isaacem Newtonem, se také předpokládá, že vytvořil první vážicí zařízení. Jeho konstrukce se podobala astrologickému znamení, které obvykle představují Váhy: Svislý sloupek s vodorovnou tyčí připevněnou k jeho horní části pohyblivým kloubem. Na koncích této vodorovné tyče byly zavěšeny dvě desky s dostatečnou relativní hmotou, aby byla sestava v rovnováze.
Génius Leibnizova zařízení zvaného a vyvážení středového paprsku, je to, že by to mohlo určit relativní masy označených objektů prostřednictvím řady sčítání a odčítání oblázků nebo podobně. Z tohoto schématu bylo nevyhnutelné, že pozice budou označeny a přiřazeny číselné hodnoty, a do hry byl uveden zcela nový systém přesného sledování množství.
V polovině padesátých let 20. století první kyvadlové váhy objevily se a ty se postupem času staly komplikovanějšími, protože vývoj v oblasti strojírenství umožňoval větší přesnost ve výrobě. Kyvadlové váhy se dodnes používají v mnoha formách a mnohé jsou vybaveny elektronikou, která umožňuje, řekněme, převod dané hmotnosti na danou kupní cenu.
Typy vah
Vyvážení středového paprsku, z důvodů, které jsou již pravděpodobně jasné, již není součástí moderní vědy nebo obchodu než Pony Express. Bez tohoto dnes kuriózního stroje by žádná moderní měřítka nevznikla. Odběr vzorků moderních vah:
Analytická váha: To jste pravděpodobně viděli v laboratoři. Jednoduše umístíte předmět na desku na vrchol jednotky a vrátí hmotu (nebo, pokud to uživatel preferuje, „hmotu“ v imperiálních jednotkách, jako jsou unce nebo libry). Jsou konstruovány tak, že deska je v klidu pouze vlivem gravitace, a stroj to vyvažuje interním určováním síly potřebné k udržení desky přesně v klidu.
Váhy do koupelny: Postupný pokrok v technologii vyústil v modely, které již nejsou ničím blízkým jednotné definici měřítka koupelny. Většina je dnes digitální, ale analogové modely „staré školy“ přetrvávají.
Stupnice počítání: Používá se k vážení více předmětů, o nichž je známo, že mají jednotnou hmotnost (například přesná kuličková ložiska), a zobrazení celkového počtu kusů na základě výsledku.
Například pokud jste měli velkou sbírku různobarevných, ale jinak identických gumových míčků, můžete určit přesně kolik jich ve vaší sbírce je načtením do takového měřítka a nastavením vstupního parametru na hmotnost jednoho míč. U sady gumových koulí o hmotnosti 0,125 kg za kus a celkové hmotnosti 40 kg by tedy stroj odpověděl, že ve své sbírce máte [40 kg / (0,125 kg / míč)] = 320 míčků.
Jeřábová váha: Tyto váhy mají očekávanou kapacitu 5 270 liber (2270 kg) nebo více, což je 2,5 tuny, podobně jako u většiny běžných motorových vozidel. Ty jsou určeny k vážení břemen současně s jejich zavěšením nad zemí pomocí jeřábu. To by nebylo snahou nepozorných!
Mikrováha: Lze je odečíst na hodnotu 1 mikrogram (1 µg) nebo lepší. Mikrogram je jedna miliardtina kilogramu, což znamená, že i když to pravděpodobně není jednotka, na které jste se hodně protínali vědomé úrovni, je součástí každodenního života chemiků, mikrobiologů, farmakologů a mnoha dalších vědeckých odborníků.
Poštovní stupnice: Tento druh vážícího zařízení je příkladem výpočetní váhy, která zobrazuje cenové změny, když je hmotnost přidávána nebo odebírána podle potřeb zákazníka. Používá se k určení přepravní hmotnosti nebo poplatků za doručení u dopisů nebo balíků doručovaných poštovní službou USA (USPS) nebo soukromými přepravními společnostmi.
Váha vozidla: Tyto váhy jsou konstruovány pro vážení velkých nákladních vozidel, zemědělských vozidel a dalších velkých průmyslových vozidel. Pravděpodobně jste viděli známky, které říkají „Weigh Station Ahead“, pokud jste jeli po mezistátních dálnicích v USA.
Používají se k prosazování bezpečnostních předpisů, jako je zajištění toho, aby vozidla používající určité silnice nepřekročila zveřejněné hmotnostní limity těchto silnic - něco, na co většina lidí opět nemá příležitost se dívat úzce!