Les balances peuvent être utilisées pour des choses similaires, mais comprendre les différences dans la façon dont elles produisent leurs poids vous renseigne sur leurs différentes utilisations. Beaucoup de gens utilisent les mots « échelle » et « équilibre » pour signifier des choses identiques ou similaires. Cela peut causer de la confusion dans la détermination de ce qui est mesuré avec précision par des techniques de laboratoire qui utilisent des balances et des balances.
Que font les balances
Les balances sont généralement utilisées pour mesurer le poids. Ils mesurent la force agissant sur une masse et utilisent la formule du poids d'un objet sur Terre pour déterminer son poids. Les types de balances peuvent varier dans leur fonctionnement. Les balances modernes utilisent parfois des ensembles de ressorts disposés ensemble de sorte que la balance mesure à quel point le ressort se comprime pour déterminer le poids.
D'autres balances utilisent des cellules de charge à jauge de contrainte. Ce sont des dispositifs qui, lorsqu'une force est exercée sur eux, se compriment légèrement de telle sorte qu'un résistance dans la jauge de contrainte, les appareils qui mesurent le courant électrique à travers la cellule de charge, peuvent être mesuré. La résistance dans ce circuit électrique est en corrélation avec le poids placé sur la balance afin que le changement de cette résistance puisse être mesuré et converti en poids.
Les balances sont généralement utilisées dans des applications où vous n'avez pas besoin d'autant de précision et de complexité d'une balance. Cela signifie que vous en verrez l'utilisation lorsque vous monterez sur une balance au gymnase ou dans votre propre maison, ainsi que dans les zones de pesée des ingrédients alimentaires. D'autres types de balances comprennent des balances mécaniques qui mesurent la masse directement par combien une aiguille tourne en raison du poids ou des balances numériques qui utilisent une jauge de contrainte comme décrit.
À quoi servent les soldes
Les balances, en revanche, vous indiquent la masse de tout ce que vous placez sur la plate-forme de la balance. Ils calculent cela en fonction du poids placé sur la plate-forme de la balance en utilisant les mêmes principes que les balances. Mais les balances en particulier sont généralement construites à l'aide d'un mécanisme de restauration de force qui s'oppose à la force du poids du matériau sur la balance. Cette force de restauration est ce qui amène l'objet à revenir à l'équilibre avec une force nette de zéro.
Contrairement aux balances, les balances sont plus compliquées et sont généralement observées plus fréquemment dans les laboratoires, les centres de recherche universitaires, les installations médicales et les environnements de recherche similaires. Ils peuvent généralement être plus précis que les échelles.
Différents types de balances peuvent inclure des microbalances qui pèsent des échantillons de masse en fractions de gramme, des balances analytiques qui mesure également les changements infimes de poids et les balances de précision, qui ont une plus grande plage de poids que les balances analytiques mais moins précision. Les balances de précision peuvent mesurer la masse en grammes avec une précision allant jusqu'à deux ou trois décimales. Les balances analytiques peuvent atteindre une plus grande précision, jusqu'à quatre décimales, et les microbalances peuvent vous indiquer la masse en grammes jusqu'à six décimales.
Malgré ces différences entre les balances et les balances, les termes « balances » et « balances » sont encore utilisés de manière relativement interchangeable (comme indiqué par le terme "balance à l'échelle"), même parmi les scientifiques, d'autant plus que les mécanismes utilisés par les balances peuvent également mesurer la masse et que les balances utilisées peuvent également mesurer poids. Comprendre ces mécanismes plus en détail peut vous aider à discerner la différence si nécessaire.
Poids sur les balances et les balances
Quand les gens pensent à des balances ou à des balances, il est courant qu'ils visualisent deux masses connectées l'une à l'autre sur un pivot qui pèse l'une contre l'autre. Cette forme primitive de détermination de la masse ou du poids qui existe chez les humains depuis des siècles montre la physique de la force gravitationnelle que de nombreuses balances utilisent pour déterminer le poids ou la masse, respectivement.
Les balances et les balances peuvent mesurer respectivement le poids et la masse, mais elles reposent sur les mêmes principes physiques régissant les forces gravitationnelles sur les objets. En utilisant la deuxième loi de Newton, vous pouvez mesurer la force d'un objetFcomme produit de sa massemfois son accélérationuneutilisantF = ma.Parce que la force du poids d'un objetWtirant vers la Terre est cette force qui utilise une accélération deg, l'accélération gravitationnelle, vous pouvez réécrire l'équation sous la formeW = mgpour la massemde l'objet.
Dans les applications réelles, les balances et les balances doivent être étalonnées en fonction de l'emplacement où elles sont étant utilisé parce que l'accélération gravitationnelle peut varier jusqu'à 0,5% à travers différentes parties de la Terre. Après avoir étalonné la balance ou la balance, la conversion entre le poids et la masse est simple pour l'instrument scientifique.
Échelle de ressort
Les balances peuvent additionner cette force à d'autres forces telles que le changement de longueur d'un ressort en réponse à un poids placé sur la surface de l'instrument. Ces ressorts se dilatent et se compriment selonLa loi de Hooke, qui vous indique que la force agissant sur un ressort tel que le poids d'un objet est directement corrélée à la distance parcourue par le ressort en conséquence.
Sous une forme similaire à la deuxième loi de Newton, cette loi est
F=kx
pour une force appliquéeF, la raideur du ressortket la distance parcourue par le ressort en conséquenceX.
La balance à ressort peut être aussi sensible et précise pour mesurer des masses en fractions de livres. Lorsque vous montez sur un pèse-personne, les ressorts à l'intérieur se compriment de telle sorte que l'aiguille ou le cadran tourne jusqu'à ce que votre poids s'affiche. Les balances à ressort peuvent malheureusement être sujettes à un relâchement car le ressort est utilisé régulièrement sur de longues périodes. Cela fait que le ressort perd sa capacité et se dilate et se contracte naturellement. Pour cette raison, ils doivent être calibrés de manière appropriée et constante pour éviter que cela ne se produise.
En plus de la loi de Hooke, vous pouvez utiliser leModule d'Young(ou module d'élasticité) pour déterminer à quel point une corde se comprime lorsque vous exercez du poids dessus. Il est défini comme le rapport de la contrainte à la déformation, donné par
E=\frac{\epsilon}{\sigma}
pour le module de YoungE, stressϵ("epsilon") et soucheσ("sigma").
Pour cette équation, la contrainte est exprimée en force par unité de surface et la déformation est le changement de longueur divisé par la longueur d'origine. Le module de Young mesure la résistance d'un matériau à la déformation, et les matériaux plus rigides ont des modules de Young plus élevés.
Le module de Young a alors des unités de force par surface, tout comme la pression. Vous pouvez l'utiliser pour multiplier le module de Young par la surface du ressort qui reçoit le poids de l'objet pour obtenir la force exercée sur le ressort. C'est la même forceFdans la loi de Hooke.
Jauge de contrainte
Les jauges de contrainte utilisées dans les balances mesurent le changement de résistance électrique en présence du poids sur la balance. La jauge de contrainte elle-même est un morceau de métal qui entoure un fil ou une feuille mince disposé dans un motif en forme de grille d'un circuit électrique de telle sorte que, lorsqu'il subit une force dans une direction, sa résistance change même d'une petite quantité précise en proportion de la poids.
Lorsque le poids rend des parties du fil ou de la feuille plus tendues et comprimées, la résistance du circuit électrique augmente et la jauge de contrainte devient plus épaisse et plus courte en réponse à cela. En envoyant un courant dans le circuit, les balances calculent comment cette résistance change en raison du poids pour déterminer le poids exercé sur elles. Le changement de résistance est généralement très infime et autour de 0,12 Ω, mais cela donne aux jauges de contrainte d'autant plus de précision dans la détermination du poids.