A mérlegek és mérlegek hasonló dolgokra használhatók, de a súlyuk előállításának különbségei megértik a különböző felhasználásaikat. Sokan használják a "skála" és az "egyensúly" szavakat ugyanazokra vagy hasonló dolgokra. Ez zavart okozhat annak mérlegelésében és mérlegét használó laboratóriumi technikákkal, hogy pontosan mit mérnek.
Mit csinálnak a mérlegek
A súly mérésekor általában mérlegeket használnak. Megmérik a tömegre ható erőt, és a földön lévő tárgy tömegének képletével határozzák meg a tömegét. A mérlegek típusai működési módjuk szerint változhatnak. A modern mérlegek néha együtt használnak rugókat, így a mérleg a súly meghatározásához méri, hogy a rugó mennyire összenyomódik.
Más mérlegek a nyúlásmérő terhelésmérő cellákat használják. Ezek olyan eszközök, amelyek erő hatására rájuk kissé összenyomódnak, így elektromos az ellenállás a feszültségmérőn, a mérőcellán keresztüli elektromos áramot mérő eszközök lehetnek mért. Az elektromos áramkörben az ellenállás korrelál a mérlegen elhelyezett tömeggel, így ennek az ellenállásnak a változása mérhető és súlyossá alakítható.
A mérlegeket általában olyan alkalmazásokban használják, ahol nincs szükség a mérleg pontosságára és összetettségére. Ez azt jelenti, hogy akkor fogja használni, ha mérlegre lép az edzőteremben vagy a saját otthonában, valamint az élelmiszer-összetevők mérésének területein. A mérleg más típusai közé tartoznak a mechanikus mérlegek, amelyek egyenesen mérik a tömeget azáltal, hogy a tű miatt mekkora fordul a súly, vagy a digitális mérleg, amely a leírás szerinti feszültségmérőt használja.
Mit csinálnak a mérlegek
A mérlegek viszont megmondják a tömegét annak, amit elhelyez a mérleg platformján. Ezt a mérleg platformjára helyezett súly alapján számítják ki, ugyanazokkal az elvekkel, amelyeket a mérleg használ. De különösen az egyensúlyokat általában olyan erő-helyreállító mechanizmus segítségével építik fel, amely szembeszáll az anyag súlyának a mérlegre gyakorolt erőével. Ez a helyreállítási erő okozza az objektumot az egyensúly helyreállítására, nulla nettó erővel.
A mérlegekkel ellentétben az egyenlegek bonyolultabbak, és jellemzően gyakrabban fordulnak elő laboratóriumokban, egyetemi kutatóközpontokban, orvosi létesítményekben és hasonló kutatási környezetekben. Általában pontosabbak lehetnek, mint a mérlegek.
A mérleg különböző típusai magukban foglalhatják a mikromérlegeket, amelyek tömegmintákat gramm töredékéig mérnek, analitikai mérlegeket, amelyek méri a tömeg és a precíziós mérlegek apró változását is, amelyeknek nagyobb a súlytartománya, mint az analitikai mérlegeknek, de kevesebb pontosság. A precíziós mérlegek grammban mérhetik a tömeget akár két vagy három tizedesjegy pontossággal. Az analitikai mérlegek nagyobb pontosságot érhetnek el, akár négy tizedesjegyig, a mikrobalanciák pedig grammban megadhatják a tömeget, legfeljebb hat tizedesjegyig.
A mérleg és az egyenleg közötti különbségek ellenére a "mérleg" és az "egyenleg" kifejezéseket továbbra is viszonylag felcserélhető módon használják (amint azt a "mérlegmérleg"), még a tudósok körében is, különösen ha figyelembe vesszük azokat a mechanizmusokat, amelyeket a skálák használhatnak, akkor a tömeg is mérhető, súly. Ezen mechanizmusok részletesebb megértése segíthet abban, hogy szükség esetén felismerje a különbségeket.
Súly a mérlegeken és mérlegeken
Amikor az emberek mérlegekre vagy mérlegekre gondolnak, gyakran két egymással összekapcsolt tömeget vizualizálnak egy olyan forgócsapon, amely egymással szemben mérlegel. A tömeg vagy tömeg meghatározásának ez a primitív formája, amely évszázadok óta az embernél van, megmutatja a gravitációs erő fizikája, amelyet sok mérleg és mérleg használ a tömeg vagy tömeg meghatározásához, illetőleg.
A mérlegek és a mérlegek mérhetik a súlyt, illetve a tömeget, de ugyanazokra a fizikai elvekre támaszkodnak, amelyek a tárgyakra ható gravitációs erőket irányítják. Newton második törvényének használatával megmérheti az objektum erejétFtömegének szorzatakéntmszorzatának gyorsulásaafelhasználásávalF = ma.Mivel egy tárgy súlyának erejeWa Föld felé húzódik ez az erő, amely gyorsulást alkalmazg, gravitációs gyorsulás, akkor az egyenletet átírhatjaW = mga miséremaz objektum.
A valós alkalmazásokban a mérlegeket és mérlegeket annak helye alapján kell kalibrálni - azért használják, mert a gravitációs gyorsulás akár 0,5% - kal is változhat a Föld. A mérleg vagy mérleg kalibrálása után a tömeg és a tömeg közötti átalakítás a tudományos műszer számára egyértelmű.
Tavaszi skála
A mérlegek és mérlegek összeadhatják ezt az erőt más erőkkel, például a rugó hosszának változásával, reagálva a hangszer felületére helyezett súlyra. Ezek a rugók a szerint tágulnak és összenyomódnakHooke törvénye, amely elmondja, hogy a rugóra ható erő, például egy tárgy súlya, közvetlenül korrelál a rugó által ennek eredményeként mozgatott távolsággal.
Newton második törvényéhez hasonló formában ez a törvény
F = kx
alkalmazott erőhözF, a rugó merevségekés ennek eredményeként a rugó távolságax.
A tavaszi skála ugyanolyan érzékeny és pontos lehet a tömegek töredékeinek mérésére. Amikor rálép egy fürdőszoba mérlegére, a benne lévő rugók összenyomódnak, hogy a tű vagy a tárcsa addig forduljon, amíg a súlya meg nem jelenik. A tavaszi mérlegek sajnos lazulhatnak, mivel a rugót rendszeresen, hosszú ideig használják. Ez azt eredményezi, hogy a tavasz elveszíti képességét, természetes módon tágul és összehúzódik. Ezért ezeket megfelelően és folyamatosan kalibrálni kell, hogy ez ne fordulhasson elő.
Hooke törvénye mellett használhatja aYoung modulusa(vagy rugalmassági modulus) annak meghatározásában, hogy egy húr mennyire tömörödik, ha rá nehezedik a súly. Ez a stressz és a törzs arányaként van meghatározva
E = \ frac {\ epsilon} {\ sigma}
Young modulusáhozE, stresszϵ("epsilon") és törzsσ("sigma").
Ennél az egyenletnél a feszültséget egységnyi területre vonatkoztatva adják meg, és a feszültség a hosszváltozás elosztva az eredeti hosszúsággal. A Young modulusa méri az anyag deformációval szembeni ellenállását, és a merevebb anyagoknál nagyobb a Young modulus.
Young modulusának ekkor területi egységei vannak, csakúgy, mint a nyomásnak. Ennek segítségével megszorozhatja a Young modulusát a rugó felületével, amely megkapja a tárgy súlyát, hogy megkapja a rugóra kifejtett erőt. Ez ugyanaz az erőFHooke törvényében.
Nyúlásmérő
A mérlegekben használt feszültségmérők mérik az elektromos ellenállás változását a mérleg súlyának jelenlétében. Maga a nyúlásmérő olyan fémdarab, amely körülvesz egy vékony vezetéket vagy fóliát, amely egy elektromos áramkör rácsszerű mintájára van elrendezve oly módon, hogy amikor egy irányú erőt tapasztal, akkor az ellenállása akár pontos, kis mennyiséggel is megváltozik a súly.
Amikor a súly a huzal vagy a fólia egyes részeit feszültebbé és összenyomottabbá teszi, az elektromos áramkör ellenállása növekszik, és erre a feszültségmérő vastagabbá és rövidebbé válik. Az áramkörön keresztül áramot küldve a mérleg kiszámítja, hogy ez az ellenállás hogyan változik a súly miatt, hogy meghatározza a rájuk gyakorolt súlyt. Az ellenállás változása általában nagyon percenkénti és 0,12 Ω körüli, de ez még nagyobb pontosságot ad a nyúlásmérőknek a súly meghatározásában.
