Lähes kaikki ovat olleet punnitusasteella; jotkut ihmiset tarkistavat painonsa päivittäin terveydellisiin tai urheilullisiin tarkoituksiin, kun taas toiset käyttävät punnituslaitteita enemmän supermarketissa, työpaikalla tai osana kattavaa luonnontieteellistä koulutusta.
Punnitusvaa'oita syytetään usein virheellisyydestä; näihin laitteisiin kohdistuu huomattava mekaaninen rasitus suhteessa niiden kokoon, erityisesti ns vaa'at, ja vaa'an osien sekoittaminen ei vaadi paljon, vaikka ne olisi oikein rakennettu ja kalibroitu.
Oletko koskaan miettinyt, kuinka vaaka edes "tietää", kuinka paljon massaa siihen on lisätty? Kuinka nämä laitteet pysyvät sisäisestä toiminnastaan riippumatta tarkkana ajan mittaan? Ja mitä väittää, että "paino ei ole sama massa", kun se on selvää yhdellä silmäyksellä kaupallinen maailma, että kiloja ja puntia kohdellaan usein saman fyysisen yksikönä määrä?
Paino ja massa määritelty
Massa on aineen sinänsä mitta, näytteessä olevan "tavaran" määrä. Yksi tapa ajatella massaa on, että sillä on intertia, mikä tarkoittaa, että jos se ei liiku, siihen on lisättävä energiaa järjestelmän liikuttamiseksi, kun taas jos se jo liikkuu, energiaa on lisättävä hidastamaan tai pysäyttämään se suoraan. Intuitio kertoo, että mitä massiivisempi esine on, sitä vaikeampi on joko cajole liikkeestä lepoon tai pysähtyä, kun se on liikkeessä.
Paino on massa kerrottuna g, painovoiman tuottama kiihtyvyys. Maan päällä yleisesti käytetty g arvo on 9,8 metriä sekunnissa neliö (m / s2), kun taas kuussa se on huomattavasti pienempi ja Jupiterilla paljon suurempi, koska näiden kappaleiden massa on pienempi ja vastaavasti suurempi kuin Maan. Tulos on, että samalla massalla on erilainen paino, kun se sijoitetaan vahvempaan tai heikompaan painovoimakenttään.
SI-yksikköjärjestelmässä (metrinen tai kansainvälinen järjestelmä) massan perusyksikkö on kilogramma (kg), kun taas painoyksikkö tai laajemmin voima on newton (N). Siten henkilö, jonka massa on 70 kg (noin 154 paunaa tai lb; 1 kg = 2,204 paunaa) painon (70) (9,8) = 686 N maan päällä.
Massa vs. paino jokapäiväisessä elämässä
Punta on itse asiassa painoyksikkö, ei massa. Massan juuriyksikkö vastaavassa keisarillisessa eli brittiläisessä yksikköjärjestelmässä on etana, joka on suurelta osin hävinnyt. Koska useimmat ihmiset käyttävät vaakojaan maapallolla ja amerikkalaiset haluavat tietää "massansa" punnissa, painovoima sisällytetään maapallon vaakoihin.
Siksi ei ole tieteellisesti oikein sanoa "100 kilogrammaa on 220,4 puntaa", mutta se on On oikein sanoa "100 kilon massa painaa maapallolla 220,4 kiloa." Muista, että useimmat määrät keksittiin vuosisatoja sitten, aikana, jolloin maan painovoiman lisäksi ei ollut syytä laskea varten!
Lyhyt historia punnituskoneista
Gottfried Wilhelm Leibnizin (1646-1716), jonka hyväksi keksittiin matemaattinen laskukenttä yhdessä Isaac Newtonin kanssa, uskotaan myös olevan ensimmäiset punnituslaitteet. Hänen rakenteensa muistutti tavallisesti astrologista merkkiä Vaaka on yleensä esitetty: pystysuora pylväs, jossa vaakasuora palkki on kiinnitetty sen yläosaan liikkuvalla liitoksella. Tämän vaakasuoran tangon päistä ripustettiin kaksi levyä, joiden suhteellinen massa oli riittävä pitämään kokoonpano tasapainossa.
Leibnizin laitteen nero, jota kutsutaan a keskisäteen tasapaino, on se, että se voisi määrittää suhteellinen massat leimattuja esineitä sarjan kivien tai vastaavien lisäysten ja vähennysten kautta. Tästä mallista oli väistämätöntä, että paikat merkitään ja niille annetaan numeeriset arvot, ja peliin otettiin kokonaan uusi järjestelmä tarkan määrän seurantaan.
1750-luvun puolivälissä ensimmäinen heilurivaaka ilmestyi, ja niistä tuli ajan myötä entistä monimutkaisempia, kun tekniikan kehitys mahdollisti suuremman tarkkuuden valmistuksessa. Heilurivaakoja käytetään edelleen monissa muodoissa, ja monet on varustettu elektroniikalla, joka mahdollistaa esimerkiksi painon muuntamisen tietyksi ostohinnaksi.
Vaakojen tyypit
Keskisäteen tasapaino todennäköisesti jo selvistä syistä ei ole enää osa modernia tiedettä tai kaupankäyntiä kuin Pony Express. Ilman tätä nyt viehättävää konetta mikään nykyaikaisessa käytössä olevista asteikoista ei olisi kuitenkaan syntynyt. Näytteenotto nykyaikaisista punnituslaitteista:
Analyyttinen vaaka: Tämän olet todennäköisesti nähnyt laboratoriossa. Yksinkertaisesti laitat esineen yksikön päälle levylle ja se palauttaa massan (tai, jos käyttäjä haluaa, "massan" imperiaalisissa yksiköissä, kuten unsseina tai punnina). Ne on rakennettu siten, että levy on levossa pelkästään painovoiman vaikutuksesta, ja kone tasapainottaa tämän määrittämällä sisäisesti voima, joka tarvitaan levyn pitämiseen tarkasti paikallaan.
Kylpyhuoneen vaaka: Edistyksellinen tekniikan kehitys on johtanut malleihin, jotka eivät enää ole lähellä kylpyhuoneen mittakaavan yhtenäistä määritelmää. Suurin osa nykyään on digitaalisia, mutta "vanhan koulun" analogiset mallit jatkuvat.
Laskenta-asteikko: Tätä käytetään punnitsemaan useita esineitä, joiden tiedetään olevan tasainen (esimerkiksi tarkkuuskuulalaakerit), ja näyttämään kokonaiskappalemäärä tuloksen perusteella.
Jos sinulla olisi esimerkiksi suuri kokoelma erivärisiä, mutta muuten identtisiä kumipalloja, voit määrittää tarkalleen kuinka monta kokoelmassa on lataamalla ne tällaiseen asteikkoon ja asettamalla syöttöparametri yhden massaan pallo. Näin ollen joukko kumipalloja, jotka painavat 0,125 kg kappaleelta ja joiden kokonaismassa on 40 kg, kone vastaa, että kokoelmassasi on [40 kg / (0,125 kg / pallo)] = 320 palloa.
Nosturin asteikko: Näiden vaakojen odotettu kapasiteetti on 5000 kiloa (2270 kg) tai enemmän, mikä on 2,5 tonnia, samanlainen kuin useimmat jokapäiväiset moottoriajoneuvot. Ne on suunniteltu punnitsemaan kuormia samanaikaisesti, kun ne nostetaan maanpinnan yläpuolelle nosturilla. Tämä ei olisi pyrkimys huomaamattomille!
Mikrotasapaino: Nämä voidaan lukea arvoon 1 mikrogramma (1 ug) tai parempi. Mikrogramma on miljardiosa kilogrammasta, mikä tarkoittaa, että vaikka se ei todennäköisesti ole yksikkö, jonka kanssa olet leikannut paljon tietoinen taso, se on osa kemikaalien, mikrobiologien, farmakologien ja monien muiden tiedeammattilaisten jokapäiväistä elämää.
Postiasteikko: Tällainen punnituslaite on esimerkki laskentakaavasta, joka näyttää hintamuutokset, kun massa lisätään tai poistetaan asiakkaan tarpeiden mukaan. Sitä käytetään lähetyspainon tai toimitusmaksujen määrittämiseen Yhdysvaltain postilaitoksen (USPS) tai yksityisten varustamojen toimittamille kirjeille tai paketeille.
Ajoneuvon mittakaava: Nämä vaa'at on tarkoitettu suurten kuorma-autojen, maatalousajoneuvojen ja muiden suurten teollisuusajoneuvojen punnitsemiseen. Olet todennäköisesti nähnyt merkkejä, joissa lukee "Punnitse asema eteenpäin", jos olet ajautunut Yhdysvaltain valtioiden välisillä moottoriteillä.
Niitä käytetään turvallisuusmääräysten noudattamiseen, esimerkiksi varmistamaan, että tiettyjä teitä käyttävät ajoneuvot eivät ylitä näiden teiden ilmoitetut painorajat - jotain, jälleen kerran, useimmilla ihmisillä ei ole tilaisuutta kurkistaa tarkasti!