Mikä on ero asteikon ja tasapainon välillä?

Asteikkoja ja vaakoja voidaan käyttää samankaltaisiin asioihin, mutta niiden erojen ymmärtäminen, miten ne tuottavat painonsa, kertoo niiden erilaisesta käytöstä. Monet ihmiset käyttävät sanoja "asteikko" ja "tasapaino" tarkoittamaan samoja tai samankaltaisia ​​asioita. Tämä voi aiheuttaa sekaannusta määritettäessä, mitä tarkalleen mitataan laboratoriotekniikoilla, joissa käytetään asteikoita ja tasapainoja.

Vaa'oita käytetään yleensä painon mittauksessa. He mittaavat massaan vaikuttavan voiman ja käyttävät maapallon kohteen painon kaavaa sen painon määrittämiseen. Punnitusasteikon tyypit voivat vaihdella niiden toiminnassa. Nykyaikaisissa vaa'oissa käytetään joskus sarjaa jousia, jotka on järjestetty yhteen siten, että asteikko mittaa kuinka paljon jousi puristuu painon määrittämiseksi.

Muut vaa'at käyttävät venymäliuska-antureita. Nämä ovat laitteita, jotka, kun niihin kohdistuu voima, puristuvat hiukan siten, että sähkö venymämittarin vastus, laitteet, jotka mittaavat sähkövirtaa punnituskennon läpi, voivat olla mitattu. Tämän sähköpiirin vastus korreloi asteikolle asetetun painon kanssa, joten muutos tässä vastuksessa voidaan mitata ja muuntaa painoksi.

Vaakoja käytetään yleensä sovelluksissa, joissa et tarvitse niin paljon tarkkuutta ja monimutkaisuutta. Tämä tarkoittaa, että näet käytön astutessasi vaaka-asteikolle kuntosalilla tai omassa kodissasi, sekä elintarvikkeiden ainesosien punnitusalueet. Muita punnitusasteikon tyyppejä ovat mekaaniset vaa'at, jotka mittaavat massan suoraviivaisella sillä, kuinka paljon neula kääntyy painon vuoksi, tai digitaaliset vaa'at, jotka käyttävät venymiskuormitusmittaria kuvatulla tavalla.

Tasapainot puolestaan ​​kertovat massa mitä asetat vaakatasoon. He laskevat tämän tasapainon alustalle asetetun painon perusteella käyttäen samoja periaatteita, joita asteikot käyttävät. Erityisesti vaa'at rakennetaan yleensä voiman palautusmekanismilla, joka vastustaa materiaalin painovoimaa vaakaan. Tämä palautusvoima on se, mikä saa kohteen palaamaan tasapainoon nollan nettovoimalla.

Toisin kuin asteikko, tasapainot ovat monimutkaisempia ja näkyvät tyypillisemmin laboratorioissa, yliopistojen tutkimuskeskuksissa, lääketieteellisissä tiloissa ja vastaavissa tutkimusympäristöissä. Ne voivat yleensä olla tarkempia kuin myös asteikot.

Eri punnitusvaakojen tyypit voivat olla mikrotasapainot, jotka punnitsevat massanäytteet gramman murto-osiksi, analyyttiset vaa'at, jotka mittaa myös pieniä muutoksia paino- ja tarkkuustasapainoissa, joilla on suurempi painoalue kuin analyyttisillä vaa'oilla, mutta vähemmän tarkkuus. Tarkka vaa'alla voidaan mitata massa grammoina enintään kahden tai kolmen desimaalin tarkkuudella. Analyyttisillä vaa'oilla voidaan saavuttaa suurempi tarkkuus, jopa neljän desimaalin tarkkuudella, ja mikrotasapainot voivat kertoa sinulle massan grammoina jopa kuuden desimaalin tarkkuudella.

Näistä asteikkojen ja saldojen eroista huolimatta termejä "asteikko" ja "saldo" käytetään edelleen suhteellisen keskenään (kuten termi antaa "mittakaava"), jopa tutkijoiden keskuudessa, varsinkin kun otetaan huomioon mekanismit, joita asteikko käyttää, voivat myös mitata massaa ja ne, joita käytetään, voivat mitata paino. Näiden mekanismien tarkempi ymmärtäminen voi auttaa sinua havaitsemaan eron tarvittaessa.

Kun ihmiset ajattelevat vaa'oista tai tasapainoista, on yleistä, että he visualisoivat kaksi toisiinsa liitettyä massaa kääntämällä, joka painaa toisiaan. Tämä primitiivinen muoto massan tai painon määrittämisestä, joka on ollut ihmisten kanssa vuosisatojen ajan, osoittaa gravitaatiovoiman fysiikka, jota monet vaa'at ja vaa'at käyttävät painon tai massan määrittämiseen, vastaavasti.

Vaaka ja vaaka voivat mitata painoa ja vastaavasti, mutta ne tukeutuvat samoihin fyysisiin periaatteisiin, jotka ohjaavat esineiden painovoimia. Newtonin toisen lain avulla voit mitata kohteen voimanFsen massan tulonamkertaa sen kiihtyvyysakäyttämälläF = ma.Koska kohteen painovoimaWvetää kohti maata on tämä voima, joka käyttää kiihtyvyyttäg, painovoiman kiihtyvyys, voit kirjoittaa yhtälön uudestaanW = mgmassaa vartenmkohteen.

Tosielämän sovelluksissa vaa'at ja tasapainot tulisi kalibroida sijainnin perusteella, jossa ne ovat käytetään, koska gravitaatiokiihtyvyys voi vaihdella jopa 0,5% nopeuden eri osissa Maa. Mittakaavan tai tasapainon kalibroinnin jälkeen painon ja massan muuntaminen on tieteelliselle instrumentille suoraviivaista.

Vaaka ja vaaka voivat laskea tämän voiman muiden voimien, kuten jousen pituuden muutoksen, vasteena instrumentin pinnalle asetettuun painoon. Nämä jouset laajenevat ja puristuvatHooken laki, joka kertoo sinulle, että jouseen vaikuttava voima, kuten kohteen paino, korreloi suoraan jousen sen seurauksena liikkuvan etäisyyden kanssa.

Tämä laki on Newtonin toisen lain kaltaisessa muodossa

sovelletulle voimalleF, jousen jäykkyyskja etäisyys, jonka jousi liikkuu seurauksenax​.

Jousiasteikko voi olla yhtä herkkä ja tarkka mittaamaan massaa puntaosiin. Kun astut kylpyhuoneen vaakaan, sen sisällä olevat jouset puristuvat siten, että neula tai valitsin pyörii, kunnes painosi näkyy. Kevätvaaka voi valitettavasti olla löysällä, koska jousta käytetään rutiininomaisesti pitkään. Tämän vuoksi kevät menettää kykynsä ja laajenee ja supistuu luonnollisesti. Tästä syystä ne on kalibroitava asianmukaisesti ja jatkuvasti, jotta tämä ei tapahdu.

Hooken lain lisäksi voit käyttääYoungin moduuli(tai kimmokerroin) määritettäessä, kuinka paljon merkkijono puristuu, kun painat sitä. Se määritellään stressin suhde rasitukseen, jonka antaa

Youngin moduulilleE, stressiϵ("epsilon") ja kantaσ("sigma").

Tässä yhtälössä jännitys ilmoitetaan voimana pinta-alayksikköä kohden ja venymä on pituuden muutos jaettuna alkuperäisellä pituudella. Youngin moduuli mittaa materiaalin vastustuskyvyn muodonmuutokselle, ja jäykemmillä materiaaleilla on suuremmat Youngin moduulit.

Youngin moduulissa on tällöin voimayksikköä pinta-alaa kohti, samoin kuin paine. Voit käyttää tätä kertomaan Youngin moduuli jousen pinta-alalle, joka vastaanottaa esineen painon jouselle kohdistuvan voiman saamiseksi. Tämä on sama voimaFHooken laissa.

Punnitusasteikoissa käytettävät venymämittarit mittaavat sähkövastuksen muutosta asteikolla olevan painon läsnä ollessa. Venymäliuska itsessään on metallikappale, joka ympäröi ohutta johtoa tai kalvoa, joka on järjestetty sähköpiirin ruudukkomaiseksi kuvioksi sellainen, että kun se kokee voiman yhteen suuntaan, sen vastus muuttuu jopa tarkalla, pienellä määrällä suhteessa voimaan paino.

Kun paino tekee langan tai kalvon osista jännittyneempiä ja puristuneempia, sähköpiirin vastus kasvaa ja venymämittari paksummaksi ja lyhyemmäksi vastauksena tähän. Lähettämällä virtaa piirin läpi, asteikot laskevat kuinka tämä vastus muuttuu painon perusteella määritettäessä heille kohdistettu paino. Vastuksen muutos on yleensä hyvin pieni ja noin 0,12 Ω, mutta tämä antaa venymämittareille entistä tarkemman painon määrittämisessä.