Vage i vage mogu se koristiti za slične stvari, ali razumijevanje razlika u načinu na koji proizvode svoje težine govori vam o njihovoj različitoj uporabi. Mnogi ljudi koriste riječi "skala" i "ravnoteža" da bi značili iste ili slične stvari. To može izazvati zabunu u određivanju onoga što se precizno mjeri laboratorijskim tehnikama koje koriste vage i vage.
Što rade vage
Vaga se obično koristi za mjerenje težine. Oni mjere silu koja djeluje na masu i koriste formulu za težinu predmeta na Zemlji kako bi odredili njegovu težinu. Vrste vaga mogu se razlikovati u načinu rada. Moderne vage za vaganje ponekad koriste skupove opruga složenih zajedno tako da vaga mjeri koliko se opruga komprimira da bi se odredila težina.
Za ostale vage koriste se mjerne ćelije mjerača naprezanja. To su uređaji koji se pri djelovanju sile lagano stisnu tako da električni otpor u manometru, uređaji koji mjere električnu struju kroz mjernu ćeliju, mogu biti odmjereno. Otpor u ovom električnom krugu korelira s utegom na vagi, tako da se promjena tog otpora može izmjeriti i pretvoriti u težinu.
Vage se obično koriste u aplikacijama u kojima vam nije potrebna točna preciznost i složenost vage. To znači da ćete ga koristiti kada kročite na vagu u teretani ili u vlastitom domu, kao i na područja vaganja sastojaka hrane. Ostale vrste vaga uključuju mehaničke vage koje mjere masu izravno za koliko se igla okreće zbog težine ili digitalne vage koje koriste mjerač opterećenja, kako je opisano.
Što čine ravnoteže
S druge strane, vage vam govore o masi onoga što stavite na platformu vage. To izračunavaju na temelju težine stavljene na platformu vage koristeći iste principe kao i vage. No, posebno se vage uglavnom grade pomoću mehanizma za obnavljanje sile koji se suprotstavlja sili težine materijala na vagi. Ova sila obnavljanja uzrokuje povratak objekta u ravnotežu s neto silom nula.
Za razliku od vaga, ravnoteže su složenije i obično se češće vide u laboratorijima, sveučilišnim istraživačkim centrima, medicinskim ustanovama i sličnim istraživačkim okruženjima. Općenito mogu biti i preciznije od vaga.
Različite vrste vaga mogu uključivati mikro vage koje važu uzorke mase u dijelove grama, analitičke vage koje također mjeri sitne promjene u težini i preciznim vagama, koje imaju veći raspon težina od analitičkih vaga, ali manje preciznost. Precizne vage mogu mjeriti masu u gramima s preciznošću do dvije ili tri decimale. Analitičke vage mogu postići veću preciznost, do četiri decimalna mjesta, a mikrobalansi vam mogu reći masu u gramima do šest decimalnih mjesta.
Unatoč ovim razlikama između vaga i ravnoteža, pojmovi "vage" i "vage" i dalje se koriste relativno naizmjenično (kako ih daje izraz "vaga vage"), čak i među znanstvenicima, posebno s obzirom na mehanizme kojima vaga također može mjeriti masu, a one vage također mogu mjeriti težina. Ako detaljnije razumijete ove mehanizme, možete vam pomoći prepoznati razliku kad je to potrebno.
Težina na vagi
Kad ljudi pomisle na vage ili ravnoteže, uobičajeno je da vizualiziraju dvije mase povezane jedna s drugom na osovini koja teži jedna protiv druge. Ovaj primitivni oblik određivanja mase ili težine koji je stoljećima bio kod ljudi pokazuje fizika gravitacijske sile koju mnoge vage koriste u određivanju težine ili mase, odnosno.
Vage i vage mogu mjeriti težinu, odnosno masu, ali se oslanjaju na iste fizičke principe koji reguliraju gravitacijske sile na objektima. Pomoću Newtonovog drugog zakona možete izmjeriti silu predmetaFkao produkt njegove masemputa njegovo ubrzanjeakoristećiF = ma.Jer sila težine predmetaWvuče prema Zemlji je ova sila koja koristi ubrzanjeg, gravitacijsko ubrzanje, jednadžbu možete prepisati kaoW = mgza misumpredmeta.
U stvarnim aplikacijama, vage i vage trebaju se kalibrirati na temelju mjesta na kojem se nalaze koji se koristi jer gravitacijsko ubrzanje može varirati do 0,5% u različitim dijelovima Zemlja. Nakon kalibriranja vage ili vage, pretvorba između mase i mase za znanstveni instrument je izravna.
Proljetna vaga
Vage i vage mogu zbrojiti ovu silu zajedno s ostalim silama, kao što je promjena duljine opruge kao odgovor na težinu postavljenu na površinu instrumenta. Te se opruge šire i sabijaju premaHookeov zakon, koji vam govori da je sila koja djeluje na oprugu, poput težine predmeta, u izravnoj korelaciji s udaljenostom koja se opruga pomiče kao rezultat toga.
U sličnom obliku kao i Newtonov drugi zakon, ovaj je zakon
F = kx
za primijenjenu siluF, krutost oprugeki udaljenost kao rezultat pomicanja oprugex.
Proljetna vaga može biti osjetljiva i precizna za mjerenje masa na djeliće kilograma. Kad nagazite na kupaonsku vagu, opruge se unutar nje stisnu tako da se igla ili brojčanik okreću sve dok se ne prikaže vaša težina. Proljetne vage mogu, nažalost, biti podložne popuštanju jer se opruga koristi rutinski tijekom dužeg vremenskog razdoblja. To uzrokuje da opruga izgubi sposobnost te se prirodno širi i skuplja. Iz tog razloga ih je potrebno prikladno i stalno kalibrirati kako se to ne bi dogodilo.
Uz Hookeov zakon, možete koristiti iYoungov modul(ili modul elastičnosti) u određivanju koliko će se struna stisnuti kad na nju natežete težinu. Definira se kao omjer naprezanja i naprezanja, zadani s
E = \ frac {\ epsilon} {\ sigma}
za Youngov modulE, stresϵ("epsilon") i procijeditiσ("sigma").
Za ovu jednadžbu naprezanje je dato kao sila po jedinici površine, a deformacija je promjena duljine podijeljena s izvornom duljinom. Youngov modul mjeri otpornost materijala na deformiranje, a tvrđi materijali imaju veće Youngove module.
Youngov modul tada ima jedinice snage po površini, kao i pritisak. Pomoću toga možete pomnožiti Youngov modul s površinom opruge koja prima težinu predmeta kako bi se postigla sila koja djeluje na oprugu. Ovo je ista silaFu Hookeovom zakonu.
Mjerenje naprezanja
Merni instrumenti koji se koriste u vagama mjere mjerenje električnog otpora u prisutnosti utega na vagi. Sam mjerač naprezanja je komad metala koji okružuje tanku žicu ili foliju raspoređenu u mrežasti uzorak električnog kruga takav da se, kad iskusi silu u jednom smjeru, njegov otpor promijeni čak i za preciznu, malu količinu proporcionalno s težina.
Kad težina učini dijelove žice ili folije napetijim i stisnutijim, otpor električnog kruga se povećava, a mjerač naprezanja postaje deblji i kraći kao odgovor na to. Slajući struju kroz krug, vaga izračunava kako se ovaj otpor mijenja zbog težine kako bi se odredila težina koja se na njih vrši. Promjena otpora obično je vrlo mala i iznosi oko 0,12 Ω, ali to daje mjeračima naprezanja utoliko veću preciznost u određivanju težine.