Næsten alle har været på en vægte; nogle mennesker kontrollerer deres vægt dagligt til sundhedsmæssige eller atletiske formål, mens andre bruger mere vejeanordninger i supermarkedet, på jobbet eller som en del af en omfattende videnskabsuddannelse.
Ofte beskyldes vægten for at være forkert og med rette; disse enheder er udsat for betydelig mekanisk belastning i forhold til deres størrelse, især i tilfælde af såkaldt badeværelse eller husholdningsvægte, og det tager ikke meget at kaste vejevægtens dele i uorden, selvom de er korrekt konstrueret og kalibreret.
Har du nogensinde tænkt over, hvordan en skala endda "ved", hvor meget masse der er føjet til den? Hvordan forbliver disse enheder, uanset deres indre funktion, nøjagtige over tid? Og hvad er der med påstanden om, at "vægt ikke er den samme masse", når det fremgår klart af et blik på kommerciel verden, hvor kilo og pund ofte behandles som forskellige enheder af det samme fysiske antal?
Vægt og masse defineret
Masse er et mål for stof i sig selv, mængden af "ting" til stede i en prøve. En måde at forestille sig masse er, at den har intertia, hvilket betyder, at hvis den ikke bevæger sig, skal der føjes energi til systemet for at få det til at bevæge sig, mens hvis det allerede bevæger sig, skal der tilføjes energi for at bremse det eller stoppe det direkte. Intuition fortæller dig, at jo mere massiv et objekt er, desto sværere er det at enten trænge i bevægelse fra hvile eller stoppe, når det er i bevægelse.
Vægt er masse ganget med g, accelerationen produceret af tyngdekraften. På jorden, den almindeligt anvendte g værdi er 9,8 meter pr. sekund i anden (m / s2), mens det på månen er betydeligt mindre, og på Jupiter er det langt større, fordi disse kroppe har henholdsvis mindre og større masser end Jorden. Resultatet er, at den samme masse vil have en anden vægt, når den placeres i et stærkere eller svagere tyngdefelt.
I SI-enhedssystemet (det metriske eller internationale system) er masseenhedens basisenhed kilogram (kg), mens vægtenheden eller bredere kraft er newtonen (N). Således er en person med en masse på 70 kg (ca. 154 pund eller lb; 1 kg = 2.204 lb) vil have en vægt på (70) (9.8) = 686 N på Jorden.
Masse versus vægt i hverdagen
Pundet er faktisk en vægtenhed, ikke masse. Rodenhed af masse i det tilsvarende imperiale eller britiske enhedssystem er slug, som stort set er gået i brug. Da de fleste mennesker bruger deres skalaer på jorden, og amerikanerne ønsker at kende deres "masse" i pund, er tyngdekraften i virkeligheden inkorporeret i vægten på jorden.
Det er derfor ikke videnskabeligt korrekt at sige "100 kg svarer til 220,4 pund", men det er korrekt at sige "En masse på 100 kg har en vægt på 220,4 pund på jorden." Husk, at de fleste mængder blev opfundet for århundreder siden, på et tidspunkt hvor tyngdekraften foruden jordens ikke var værd at bogføre til!
En kort historie med vejemaskiner
Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), der krediteres medopfinde det matematiske felt for beregning sammen med Isaac Newton, menes også at have udtænkt de første vejeanordninger. Hans konstruktion var meget som det astrologiske tegn Vægten er normalt repræsenteret: En lodret stolpe med en vandret stang fastgjort til toppen af en bevægelig samling. Fra enderne af denne vandrette stang blev to plader med tilstrækkelig relativ masse ophængt til at holde samlingen i balance.
Geniet af Leibniz 'enhed, kaldet en centerstrålebalance, er, at det kunne bestemme i forhold masser af mærkede objekter gennem en række tilføjelser og subtraktioner af småsten eller lignende. Fra denne ordning var det uundgåeligt, at positioner ville blive markeret og tildelt numeriske værdier, og et helt nyt system til at holde nøjagtigt styr på mængder blev sat i spil.
I midten af 1750'erne, den første pendulvægte dukkede op, og disse blev mere detaljerede over tid, da ingeniørudviklingen tillod større præcision i fremstillingen. Pendulvægte bruges stadig i dag i mange former, og mange er udstyret med elektronik, der tillader f.eks. Konvertering af en given vægt til en given købspris.
Typer af vægte
Centerstrålebalancen er af grunde, som sandsynligvis allerede er klare, ikke mere en del af moderne videnskab eller handel, end det er Pony Express. Uden denne nu maleriske maskine var der imidlertid ingen af skalaerne i moderne brug. En prøveudtagning af moderne vejemaskiner:
Analytisk balance: Dette er hvad du sandsynligvis har set i laboratoriet. Du placerer simpelthen en genstand på en plade oven på enheden, og den returnerer en masse (eller, hvis brugeren foretrækker det, en "masse" i kejserlige enheder såsom ounce eller pund). Disse er bygget således, at pladen er i ro under indflydelse af tyngdekraften alene, og maskinen afbalancerer dette ved internt at bestemme den krævede kraft for at holde pladen nøjagtigt stille.
Badeværelsesvægt: Progressive fremskridt inden for teknologi har resulteret i modeller, der ikke længere er tæt på en ensartet definition af badeværelsesvægt. De fleste i dag er digitale, men "old-school" analoge modeller vedvarer.
Tælle skala: Dette bruges til at veje flere objekter, der vides at have en ensartet vægt (for eksempel præcisionskuglelejer) og vise et samlet antal stykker baseret på resultatet.
For eksempel, hvis du havde en stor samling forskellige, men ellers identiske gummikugler, kunne du bestemme nøjagtigt hvor mange der er i din samling ved at indlæse dem på en sådan skala og indstille inputparameteren til massen af en bold. Således for et sæt gummikugler, der vejer 0,125 kg stykket og med en total masse på 40 kg, svarer maskinen, at du har [40 kg / (0,125 kg / kugle)] = 320 kugler i din samling.
Kranskala: Disse vægte har en forventet kapacitet på 2.270 kg eller mere, hvilket er 2,5 ton, svarende til de fleste daglige motorkøretøjer. Disse er designet til at veje belastninger, samtidig med at de hænges op over jorden af en kran. Dette ville ikke være en bestræbelse for de uopmærksomme!
Mikrobalance: Disse kan læses til en værdi på 1 mikrogram (1 µg) eller bedre. Et mikrogram er en milliarddel af et kilogram, hvilket betyder, at selvom det sandsynligvis ikke er en enhed, har du krydset meget på en bevidst niveau, det er en del af hverdagen for kemikere, mikrobiologer, farmakologer og mange andre fagfolk inden for videnskab.
Postvægt: Denne slags vejeanordning er et eksempel på en computerskala, der viser prisændringer, når masse tilføjes eller fjernes, så det passer til kundernes behov. Det bruges til at bestemme forsendelsesvægt eller leveringsomkostninger for breve eller pakker leveret af United States Postal Service (USPS) eller private rederier.
Køretøjets skala: Disse vægte er bygget til vejning af store lastbiler, landbrugskøretøjer og andre store industrielle køretøjer. Du har sandsynligvis set skilte, der siger "Vej station fremad", hvis du har kørt på amerikanske mellemstatlige motorveje.
Disse bruges til at håndhæve sikkerhedsbestemmelser, såsom at sikre, at køretøjer, der bruger visse veje, ikke overstiger de angivne vægtgrænser for disse veje - noget, igen, de fleste mennesker har ikke lejlighed til at kigge på tæt!