Hvad er forskellen mellem skala og balance?

Vægte og vægte kan bruges til lignende ting, men at forstå forskellene i, hvordan de producerer deres vægte, fortæller dig om deres forskellige anvendelser. Mange bruger ordene "skala" og "balance" for at betyde de samme eller lignende ting. Dette kan forårsage forvirring ved bestemmelse af, hvad der præcist måles ved hjælp af laboratorieteknikker, der bruger skalaer og vægte.

Vægte bruges generelt til måling af vægt. De måler kraften, der virker på en masse, og bruger formlen for vægten af ​​et objekt på Jorden til at bestemme dets vægt. Typerne af en vægte kan variere i, hvordan de fungerer. Moderne vægte bruger undertiden sæt fjedre arrangeret sammen, så vægten måler, hvor meget fjederen komprimerer for at bestemme vægten.

Andre vejevægte gør brug af belastningsceller til stregmåler. Dette er enheder, der, når der udøves en kraft på dem, komprimerer let sådan at en elektrisk modstand i spændingsmåleren, kan enheder, der måler den elektriske strøm gennem vejecellen, være målt. Modstanden i dette elektriske kredsløb korrelerer med vægten placeret på skalaen, så ændringen i denne modstand kan måles og konverteres til vægt.

Vægte bruges generelt i applikationer, hvor du ikke har brug for så meget præcision og kompleksitet af en balance. Dette betyder, at du kan se brugen, når du træder på en vægt på gymnastiksalen eller i dit eget hjem såvel som områder med vejning af fødevareingredienser. Andre typer af en vægte inkluderer mekaniske vægte, der måler massen ligetil med hvor meget en nål drejer på grund af vægt eller digitale vægte, der bruger en belastningsmåler som beskrevet.

Balancer på den anden side fortæller dig massen af, hvad du end placerer på balancen. De beregner dette ud fra vægten placeret på balancens platform ved hjælp af de samme principper, som skalaer bruger. Men især vægte er generelt bygget ved hjælp af en kraftgenopretningsmekanisme, der modsætter sig vægten af ​​materialet på vægten. Denne genopretningskraft er det, der får objektet til at vende tilbage til ligevægt med en nettokraft på nul.

I modsætning til skalaer er balance mere kompliceret og ses typisk oftere i laboratorier, universitets forskningscentre, medicinske faciliteter og lignende forskningsmiljøer. De kan generelt også være mere præcise end skalaer.

Forskellige typer af en vægte kan omfatte mikrovægte, der vejer masseprøver til fraktioner af et gram, analytiske vægte, som måler også små ændringer i vægt og præcisionsvægte, som har et større vægteområde end analytiske vægte, men mindre præcision. Præcisionsvægte kan måle masse i gram med en præcision på op til to eller tre decimaler. Analytiske vægte kan opnå større præcision, op til fire decimaler, og mikrobalancer kan fortælle dig masse i gram op til seks decimaler.

På trods af disse forskelle mellem vægte og vægte bruges udtrykkene "skalaer" og "saldi" stadig relativt ombytteligt (som givet ved udtrykket "skalabalance"), selv blandt forskere, især i betragtning af de mekanismer, som skalaer bruger, kan også måle masse, og dem, som saldoer bruger, kan også vægt. At forstå disse mekanismer mere detaljeret kan hjælpe dig med at skelne forskellen, når det er nødvendigt.

Når folk tænker på skalaer eller vægte, er det almindeligt, at de visualiserer to masser, der er forbundet med hinanden på en drejning, der vejer den ene mod den anden. Denne primitive form til bestemmelse af masse eller vægt, der har været hos mennesker i århundreder, viser tyngdekraftens fysik, som mange skalaer og vægte bruger til bestemmelse af vægt eller masse, henholdsvis.

Vægte og vægte måler henholdsvis vægt og masse, men de er afhængige af de samme fysiske principper, der styrer tyngdekræfterne på objekter. Ved hjælp af Newtons anden lov kan du måle styrken på et objektFsom et produkt af dets massemgange dens acceleration-enved brug afF = ma.Fordi styrken af ​​et objekts vægtWtrækker mod Jorden er denne kraft, der bruger en acceleration afg, tyngdeacceleration, kan du omskrive ligningen somW = mgtil messenmaf objektet.

I virkelige applikationer skal skalaer og saldi kalibreres baseret på det sted, hvor de er bliver brugt, fordi tyngdeacceleration kan variere med så meget som 0,5% på tværs af forskellige dele af Jorden. Efter kalibrering af skalaen eller balancen er konvertering mellem vægt og masse ligetil for det videnskabelige instrument.

Vægte og vægte kan sammenfatte denne kraft sammen med andre kræfter, såsom ændringen i en fjeders længde som reaktion på en vægt placeret på instrumentets overflade. Disse fjedre udvides og komprimeres i henhold tilHookes lov, som fortæller dig, at den kraft, der virker på en fjeder, såsom en genstands vægt, er direkte korreleret med den afstand fjederen bevæger sig som et resultat af den.

I en lignende form som Newtons anden lov er denne lov

for en anvendt kraftF, fjederens stivhedkog den afstand fjederen bevæger sig som et resultatx​.

Fjederskalaen kan være så følsom og præcis at måle masser til fraktioner af pund. Når du træder på en badeværelsesvægt, komprimerer fjedrene inde i den, så nålen eller drejeknappen drejer, indtil din vægt vises. Forårsvægte kan desværre blive udsat for slakning, da fjederen bruges rutinemæssigt over lang tid. Dette får fjederen til at miste sin evne og ekspandere og trække sig sammen naturligt. Af denne grund skal de kalibreres korrekt og konstant for at forhindre, at dette sker.

Ud over Hookes lov kan du brugeYoungs modul(eller elastisk modul) til bestemmelse af, hvor meget en streng komprimerer, når du lægger vægt på den. Det er defineret som forholdet mellem stress og belastning givet af

for Youngs modulE, stressϵ("epsilon") og stammeσ("sigma").

For denne ligning angives spænding som kraft pr. Arealeenhed, og belastning er ændringen i længde divideret med den oprindelige længde. Youngs modul måler et materiales modstand mod at blive deformeret, og mere stive materialer har større Youngs moduler.

Youngs modul har derefter kraftenheder pr. Område, ligesom tryk også har. Du kan bruge dette til at multiplicere Youngs modul med fjederens overfladeareal, der modtager genstandens vægt for at opnå den kraft, der udøves på fjederen. Dette er den samme kraftFi Hookes lov.

Stammålere, der bruges i vejevægte, måler ændring i elektrisk modstand i nærvær af vægten på vægten. Selve spændingsmåleren er et stykke metal, der omgiver en tynd ledning eller folie arrangeret i et gitterlignende mønster af et elektrisk kredsløb sådan at når den oplever en kraft i en retning, ændres dens modstand endda med en præcis, lille mængde i forhold til vægt.

Når vægten gør dele af ledningen eller folien mere anspændt og komprimeret, øges modstanden i det elektriske kredsløb, og spændingsmåleren bliver tykkere og kortere som svar på dette. Ved at sende en strøm gennem kredsløbet beregner skalaerne, hvordan denne modstand ændres på grund af vægten for at bestemme den vægt, der udøves på dem. Ændringen i modstand er normalt meget lille og omkring 0,12 Ω, men dette giver trækmålere endnu mere præcision til bestemmelse af vægten.