Mis on skaala ja tasakaalu erinevus?

Kaalusid ja kaalu võib kasutada sarnaste asjade jaoks, kuid erinevuste mõistmine nende kaalu tootmisel annab teile teada nende erinevatest kasutusaladest. Paljud inimesed kasutavad sõnu "skaala" ja "tasakaal" tähendamaks samu või sarnaseid asju. See võib tekitada segadust, kui määratakse kindlaks, mida täpselt mõõdetakse laboratoorsete meetodite abil, mis kasutavad kaalusid ja tasakaalu.

Kaalu mõõtmisel kasutatakse tavaliselt kaalusid. Nad mõõdavad massile mõjuvat jõudu ja kasutavad Maal oleva objekti massi valemit, et määrata selle mass. Kaalude tüübid võivad nende toimimises erineda. Kaasaegsed kaalud kasutavad mõnikord vedrude komplekte, mis on paigutatud koos nii, et skaala mõõdab kaalu määramiseks vedru kokkusurumist.

Teised kaalud kasutavad tüvemõõturi koormusandureid. Need on seadmed, mis neile jõudu avaldades suruvad kergelt kokku nii, et elektriline vastupidavus pingemõõturil, seadmed, mis mõõdavad koormusanduri kaudu elektrivoolu, võivad olla mõõdetud. Selle elektriskeemi takistus on korrelatsioonis skaalale pandud kaaluga, nii et selle takistuse muutust saab mõõta ja teisendada kaaluks.

Kaalusid kasutatakse tavaliselt rakendustes, kus te ei vaja nii suurt täpsust ja tasakaalu keerukust. See tähendab, et saate seda kasutada nii jõusaalis kui ka oma kodus kaalumisel astumisel ning ka toidu koostisosade kaalumisel. Muud tüüpi kaalumisskaalad hõlmavad mehaanilisi kaalusid, mis mõõdavad massi otse selle järgi, kui palju nõel pöörab raskuse tõttu, või digitaalsed kaalud, mis kasutavad kirjeldatud koormusemõõturit.

Teisest küljest ütlevad saldod teile massi, mida iganes panete tasakaalu platvormile. Nad arvutavad selle kaalupõhisele kaalule, kasutades samu põhimõtteid, mida skaalad kasutavad. Kuid eriti tasakaalude ülesehitamisel kasutatakse tavaliselt jõude taastavat mehhanismi, mis vastandab materjali kaalu jõule kaalule. See restaureerimisjõud on see, mis paneb objekti nulljõuduga tasakaalu tagasi jõudma.

Erinevalt kaaludest on saldod keerukamad ja neid nähakse tavaliselt sagedamini laborites, ülikoolide uurimiskeskustes, meditsiiniasutustes ja sarnastes uurimiskeskkondades. Need võivad olla ka täpsemad kui kaalud.

Kaalude erinevad tüübid võivad hõlmata mikrobilansi, mis kaaluvad massiproove grammimurdudeks, analüütilisi kaalusid, mis mõõdab ka väikseid muutusi kaalu- ja täppiskaaludes, mille kaaluvahemik on suurem kui analüütilistel kaaludel, kuid vähem täpsus. Täppiskaalude abil saab massi mõõta grammides kuni kahe või kolme kümnendkoha täpsusega. Analüütiliste kaaludega saab saavutada suurema täpsuse, kuni neli kohta pärast koma, ja mikrobalansside abil saate määrata massi grammides kuni kuue kümnendkohani.

Vaatamata nendele erinevustele skaalade ja saldode vahel, kasutatakse mõisteid "kaalud" ja "saldod" endiselt suhteliselt vahetatult (nagu on antud mõistes "skaala tasakaal"), isegi teadlaste seas, eriti arvestades mehhanisme, mida kaalud võivad kasutada, võib ka massi mõõta kaal. Nende mehhanismide üksikasjalikum mõistmine aitab teil vajaduse korral erinevust tuvastada.

Kui inimesed mõtlevad kaaludele või tasakaaludele, siis on tavaline, et nad visualiseerivad üksteisega ühendatud pöördel kaks massi, mis on üksteisega ühendatud. See massi või kaalu määramise primitiivne vorm, mis on inimestel olnud sajandeid, näitab gravitatsioonijõu füüsika, mida paljud kaalud ja kaalud kasutavad kaalu või massi määramiseks, vastavalt.

Kaalud ja kaalud võivad mõõta vastavalt kaalu ja massi, kuid need toetuvad samadele füüsilistele põhimõtetele, mis reguleerivad objektide gravitatsioonijõude. Newtoni teise seaduse abil saate mõõta objekti jõuduFselle massi korrutisenamkorda selle kiirendusakasutadesF = ma.Sest eseme raskuse jõudWMaa poole tõmbamine on see jõud, mis kasutab kiirendustg, gravitatsioonikiirendus, saate võrrandi ümber kirjutadaW = mgmassi jaoksmobjekti.

Reaalsetes rakendustes tuleks kaalud ja saldod kalibreerida nende asukoha järgi kasutatakse seetõttu, et gravitatsioonikiirendus võib varieeruda eri piirkondades kuni 0,5% Maa. Pärast skaala või kaalu kalibreerimist on massi ja massi teisendamine teadusliku instrumendi jaoks lihtne.

Kaalud ja kaalud võivad selle jõu summeerida koos teiste jõududega, näiteks vedru pikkuse muutus vastusena instrumendi pinnale asetatud raskusele. Need vedrud laienevad ja suruvad kokku vastavaltHooke seadus, mis ütleb teile, et vedrule, näiteks eseme kaalule mõjuv jõud on otseses korrelatsioonis vedru selle tagajärjel liigutatud kaugusega.

Newtoni teise seadusega sarnasel kujul on see seadus ka

rakendatud jõu jaoksF, vedru jäikuskja kaugus, mille tulemusena vedru liigubx​.

Vedru skaala võib olla sama tundlik ja täpne, et mõõta massi naela murdudeni. Kui astute vannitoa kaalule, suruvad selle sees olevad vedrud kokku nii, et nõel või ketas pöörlevad, kuni teie kaal kuvatakse. Kevadkaalud võivad kahjuks lõtvuda, kuna vedru kasutatakse regulaarselt pika aja jooksul. See põhjustab vedru võime kaotamise ning loomuliku laienemise ja kokkutõmbumise. Sel põhjusel tuleb neid asjakohaselt ja pidevalt kalibreerida, et seda ei juhtuks.

Lisaks Hooke seadusele saate kasutada kaYoungi moodul(või elastsusmoodul) selle määramiseks, kui palju string kokku surub, kui sellele raskust avaldate. See on määratletud kui stressi ja tüve suhe, mille annab

Youngi mooduli jaoksE, stressϵ("epsilon") ja tüviσ("sigma").

Selle võrrandi jaoks on pinge antud jõuna pindalaühiku kohta ja pinge on pikkuse muutus jagatud algse pikkusega. Youngi moodul mõõdab materjali vastupidavust deformeerumisele ja jäigematel materjalidel on suuremad Youngi moodulid.

Youngi moodulil on siis jõuühikud pindala kohta, nagu ka rõhul. Selle abil saate korrutada Youngi mooduli vedru pindalaga, mis võtab vastu eseme raskuse, et saada vedrule avaldatav jõud. See on sama jõudFHooke seaduses.

Kaaludes kasutatavad pingemõõturid mõõdavad elektritakistuse muutust kaalu juuresolekul. Pingutusnäidik ise on metallitükk, mis ümbritseb õhukest traati või fooliumi, mis on paigutatud elektriahela võrgulaadse mustrina selline, et kui ta kogeb jõudu ühes suunas, muutub selle takistus isegi täpse, väikese koguse võrra proportsionaalselt jõuga kaal.

Kui kaal muudab traadi või fooliumi osad pingelisemaks ja kokkusurutumaks, suureneb elektriskeemi takistus ning deformatsioonimõõtur vastuseks sellele muutub paksemaks ja lühemaks. Voolu kaudu vooluahela saatmisel arvutavad kaalud, kuidas see takistus massi tõttu muutub, et määrata neile rakendatav kaal. Takistuse muutus on tavaliselt väga väike ja umbes 0,12 Ω, kuid see annab koormusnäidikutele veelgi suurema täpsuse kaalu määramisel.