Was ist der Unterschied zwischen Waage und Balance?

Waagen und Waagen können für ähnliche Dinge verwendet werden, aber wenn Sie die Unterschiede in der Herstellung ihrer Gewichte verstehen, erfahren Sie mehr über ihre unterschiedlichen Verwendungen. Viele Leute verwenden die Wörter "Skala" und "Ausgewogenheit", um dasselbe oder ähnliche Dinge zu bedeuten. Dies kann bei der Bestimmung, was genau gemessen wird, durch Labortechniken, die Waagen und Waagen verwenden, zu Verwirrung führen.

Waagen werden in der Regel beim Messen von Gewichten verwendet. Sie messen die Kraft, die auf eine Masse einwirkt und verwenden die Formel für das Gewicht eines Objekts auf der Erde, um dessen Gewicht zu bestimmen. Die Arten einer Waage können sich in ihrer Funktionsweise unterscheiden. Moderne Waagen verwenden manchmal Federsätze, die zusammen angeordnet sind, so dass die Waage misst, wie stark sich die Feder zusammendrückt, um das Gewicht zu bestimmen.

Andere Waagen verwenden DMS-Wägezellen. Dabei handelt es sich um Geräte, die sich bei Krafteinwirkung leicht zusammendrücken, so dass ein elektrisches Widerstand im Dehnungsmessstreifen, Geräte, die den elektrischen Strom durch die Wägezelle messen, können gemessen. Der Widerstand in diesem Stromkreis korreliert mit dem auf der Waage aufgelegten Gewicht, sodass die Änderung dieses Widerstands gemessen und in Gewicht umgerechnet werden kann.

Waagen werden im Allgemeinen in Anwendungen verwendet, bei denen Sie nicht so viel Präzision und Komplexität einer Waage benötigen. Dies bedeutet, dass Sie beim Betreten einer Waage im Fitnessstudio oder zu Hause sowie beim Wiegen von Lebensmittelzutaten von Nutzen sind. Andere Arten von Waagen umfassen mechanische Waagen, die die Masse direkt messen, indem sich eine Nadel aufgrund des Gewichts dreht, oder digitale Waagen, die wie beschrieben einen Dehnungsmessstreifen verwenden.

Waagen hingegen sagen Ihnen die Masse von allem, was Sie auf die Plattform der Waage stellen. Sie berechnen dies anhand des Gewichts, das auf der Plattform der Waage platziert wird, nach den gleichen Prinzipien wie Waagen. Aber insbesondere Waagen werden im Allgemeinen mit einem Kraftwiederherstellungsmechanismus gebaut, der der Gewichtskraft des Materials auf der Waage entgegenwirkt. Diese Wiederherstellungskraft bewirkt, dass das Objekt mit einer Nettokraft von Null ins Gleichgewicht zurückkehrt.

Im Gegensatz zu Waagen sind Waagen komplizierter und werden typischerweise häufiger in Labors, Forschungszentren von Universitäten, medizinischen Einrichtungen und ähnlichen Forschungsumgebungen gesehen. Sie können im Allgemeinen auch genauer sein als Skalen.

Verschiedene Arten von Waagen können Mikrowaagen umfassen, die Massenproben auf Bruchteile eines Gramms wiegen, Analysenwaagen, die misst auch kleinste Gewichtsänderungen und Präzisionswaagen, die einen größeren Gewichtsbereich als Analysenwaagen haben, aber weniger Präzision. Präzisionswaagen können die Masse in Gramm mit einer Genauigkeit von bis zu zwei oder drei Dezimalstellen messen. Analysenwaagen können eine höhere Präzision mit bis zu vier Dezimalstellen erreichen, und Mikrowaagen können Ihnen die Masse in Gramm mit bis zu sechs Dezimalstellen anzeigen.

Trotz dieser Unterschiede zwischen Waagen und Waagen werden die Begriffe "Waagen" und "Waagen" immer noch relativ synonym verwendet (wie durch den Begriff "Waagenwaage"), sogar unter Wissenschaftlern, insbesondere angesichts der Mechanismen, die Waagen verwenden können, auch die Masse messen und die Waagen, die sie auch messen können Gewicht. Wenn Sie diese Mechanismen genauer verstehen, können Sie bei Bedarf den Unterschied erkennen.

Wenn man an Waagen oder Waagen denkt, dann ist es üblich, dass man sich zwei Massen vorstellt, die an einem Drehpunkt miteinander verbunden sind, der eine gegen die andere wiegt. Diese primitive Form der Massen- oder Gewichtsbestimmung, die der Mensch seit Jahrhunderten kennt, zeigt die Physik der Gravitationskraft, die viele Waagen verwenden, um Gewicht oder Masse zu bestimmen, beziehungsweise.

Waagen können Gewicht bzw. Masse messen, aber sie beruhen auf denselben physikalischen Prinzipien, die die Gravitationskräfte auf Objekte bestimmen. Mit dem zweiten Newtonschen Gesetz können Sie die Kraft eines Objekts messenFals Produkt seiner Masseichmal seine BeschleunigungeinmitF = ma.Weil die Gewichtskraft eines GegenstandesWzur Erde zu ziehen ist diese Kraft, die eine Beschleunigung von verwendetG, Gravitationsbeschleunigung, können Sie die Gleichung umschreiben alsW = mgfür die Masseichdes Objekts.

In realen Anwendungen sollten Waagen basierend auf dem Standort kalibriert werden, an dem sie sich befinden verwendet, da die Gravitationsbeschleunigung in verschiedenen Teilen des um bis zu 0,5 % variieren kann Erde. Nach dem Kalibrieren der Waage ist die Umrechnung zwischen Gewicht und Masse für das wissenschaftliche Instrument einfach.

Waagen können diese Kraft zusammen mit anderen Kräften wie der Längenänderung einer Feder als Reaktion auf ein auf die Oberfläche des Instruments gelegtes Gewicht summieren. Diese Federn dehnen und komprimieren entsprechendHookes Gesetz, die Ihnen sagt, dass die Kraft, die auf eine Feder wirkt, z. B. das Gewicht eines Objekts, direkt mit der Entfernung korreliert, die sich die Feder dadurch bewegt.

In ähnlicher Form wie das zweite Newtonsche Gesetz lautet dieses Gesetz

für eine aufgebrachte KraftF, die Steifigkeit der Federkund die Distanz, die die Feder dadurch zurücklegtx​.

Die Federwaage kann so empfindlich und präzise sein, um Massen auf Bruchteile von Pfund zu messen. Wenn Sie eine Personenwaage betreten, drücken sich die Federn darin zusammen, sodass sich die Nadel oder das Zifferblatt drehen, bis Ihr Gewicht angezeigt wird. Federwaagen können leider nachlassen, da die Feder routinemäßig über einen langen Zeitraum verwendet wird. Dadurch verliert die Feder ihre Fähigkeit und dehnt sich auf natürliche Weise aus und zusammen. Aus diesem Grund müssen sie entsprechend und ständig kalibriert werden, um dies zu verhindern.

Zusätzlich zum Hookeschen Gesetz können Sie dasElastizitätsmodul(oder Elastizitätsmodul), um zu bestimmen, wie stark eine Saite komprimiert wird, wenn Sie Gewicht darauf ausüben. Es ist definiert als das Verhältnis von Spannung zu Dehnung, gegeben durch

für ElastizitätsmodulE, stressϵ("Epsilon") und Dehnungσ("Sigma").

Für diese Gleichung wird die Spannung als Kraft pro Flächeneinheit angegeben und die Dehnung ist die Längenänderung geteilt durch die ursprüngliche Länge. Der Young-Modul misst den Widerstand eines Materials gegen Verformung, und steifere Materialien haben größere Young-Module.

Der Elastizitätsmodul hat dann Krafteinheiten pro Fläche, ebenso wie der Druck. Sie können dies verwenden, um den Elastizitätsmodul mit der Oberfläche der Feder zu multiplizieren, die das Gewicht des Objekts aufnimmt, um die auf die Feder ausgeübte Kraft zu erhalten. Dies ist die gleiche KraftFim Hookeschen Gesetz.

Dehnungsmessstreifen, die in Waagen verwendet werden, messen die Änderung des elektrischen Widerstands bei Anwesenheit des Gewichts auf der Waage. Der Dehnungsmessstreifen selbst ist ein Metallstück, das einen dünnen Draht oder eine dünne Folie umgibt, die in einem gitterartigen Muster eines Stromkreises angeordnet sind so dass, wenn es eine Kraft in eine Richtung erfährt, sich sein Widerstand sogar um einen genau kleinen Betrag im Verhältnis zum. ändert Gewicht.

Wenn Teile des Drahtes oder der Folie durch das Gewicht stärker gespannt und komprimiert werden, erhöht sich der Widerstand des Stromkreises und der Dehnungsmessstreifen wird dadurch dicker und kürzer. Die Waage schickt einen Strom durch den Stromkreis und berechnet, wie sich dieser Widerstand aufgrund des Gewichts ändert, um das auf sie ausgeübte Gewicht zu bestimmen. Die Widerstandsänderung ist in der Regel sehr gering und beträgt etwa 0,12 Ω, was den Dehnungsmessstreifen jedoch eine umso präzisere Gewichtsbestimmung verleiht.