Qual è la differenza tra scala ed equilibrio?

Bilance e bilance possono essere utilizzate per cose simili, ma capire le differenze nel modo in cui producono i loro pesi ti dice dei loro diversi usi. Molte persone usano le parole "scala" e "equilibrio" per indicare cose uguali o simili. Ciò può causare confusione nel determinare ciò che viene misurato con precisione attraverso tecniche di laboratorio che utilizzano scale e bilance.

Le bilance vengono generalmente utilizzate per misurare il peso. Misurano la forza che agisce su una massa e utilizzano la formula del peso di un oggetto sulla Terra per determinarne il peso. I tipi di bilancia possono variare nel modo in cui funzionano. Le moderne bilance a volte utilizzano set di molle disposte insieme in modo che la bilancia misuri quanto la molla si comprime per determinare il peso.

Altre bilance utilizzano celle di carico estensimetriche. Si tratta di dispositivi che, quando viene esercitata una forza su di essi, si comprimono leggermente in modo tale che un resistenza nell'estensimetro, dispositivi che misurano la corrente elettrica attraverso la cella di carico, possono essere misurato. La resistenza in questo circuito elettrico è correlata al peso posizionato sulla bilancia, quindi la variazione di questa resistenza può essere misurata e convertita in peso.

Le bilance sono generalmente utilizzate in applicazioni in cui non è necessaria la stessa precisione e complessità di una bilancia. Ciò significa che vedrai l'uso quando sali su una bilancia in palestra o a casa tua, così come nelle aree di pesatura degli ingredienti alimentari. Altri tipi di bilancia includono bilance meccaniche che misurano la massa in base alla rotazione di un ago a causa del peso o bilance digitali che utilizzano un estensimetro come descritto.

I saldi, d'altra parte, ti dicono la massa di qualunque cosa metti sulla piattaforma della bilancia. Lo calcolano in base al peso posizionato sulla piattaforma della bilancia utilizzando gli stessi principi utilizzati dalla bilancia. Ma le bilance in particolare sono generalmente costruite utilizzando un meccanismo di ripristino della forza che si oppone alla forza del peso del materiale sulla bilancia. Questa forza di ripristino è ciò che fa tornare l'oggetto all'equilibrio con una forza netta pari a zero.

A differenza delle bilance, le bilance sono più complicate e in genere si vedono più frequentemente in laboratori, centri di ricerca universitari, strutture mediche e ambienti di ricerca simili. In genere possono essere anche più precisi delle bilance.

Diversi tipi di bilance possono includere microbilance che pesano campioni di massa in frazioni di grammo, bilance analitiche che misura anche variazioni minime di peso e bilance di precisione, che hanno una gamma di pesi più ampia rispetto alle bilance analitiche ma meno precisione. Le bilance di precisione possono misurare la massa in grammi con una precisione fino a due o tre cifre decimali. Le bilance analitiche possono raggiungere una maggiore precisione, fino a quattro decimali, e le microbilance possono dirti la massa in grammi fino a sei decimali.

Nonostante queste differenze tra scale e bilanci, i termini "scale" e "bilancia" sono ancora usati in modo relativamente intercambiabile (come indicato dal termine "bilancia della bilancia"), anche tra gli scienziati, soprattutto in considerazione dei meccanismi che l'uso delle bilance può anche misurare la massa e quelli che le bilance usano possono anche misurare peso. Comprendere questi meccanismi in modo più dettagliato può aiutarti a discernere la differenza quando necessario.

Quando le persone pensano a bilance o bilance, è comune visualizzare due masse collegate tra loro su un perno che pesa l'una contro l'altra. Questa forma primitiva di determinazione della massa o del peso che è stata con gli esseri umani per secoli mostra la fisica della forza gravitazionale che molte bilance e bilance usano per determinare il peso o la massa, rispettivamente.

Bilance e bilance possono misurare rispettivamente peso e massa, ma si basano sugli stessi principi fisici che governano le forze gravitazionali sugli oggetti. Usando la seconda legge di Newton, puoi misurare la forza di un oggettoFcome prodotto della sua massamvolte la sua accelerazioneunusandoF = ma.Perché la forza del peso di un oggettoWtirando verso la Terra è questa forza che usa un'accelerazione dig, accelerazione gravitazionale, puoi riscrivere l'equazione comeW = mgper la massamdell'oggetto.

Nelle applicazioni del mondo reale, bilance e bilance dovrebbero essere calibrate in base alla posizione in cui si trovano utilizzato perché l'accelerazione gravitazionale può variare fino allo 0,5% tra diverse parti del Terra. Dopo aver calibrato la bilancia o la bilancia, la conversione tra peso e massa è semplice per lo strumento scientifico.

Bilance e bilance possono sommare questa forza insieme ad altre forze come la variazione di lunghezza di una molla in risposta a un peso posto sulla superficie dello strumento. Queste molle si espandono e si comprimono secondoLegge di Hooke, che ti dice che la forza che agisce su una molla come il peso di un oggetto è direttamente correlata alla distanza che la molla si muove in conseguenza di essa.

In una forma simile alla seconda legge di Newton, questa legge è

per una forza applicataF, la rigidità della mollaKe la distanza percorsa dalla molla di conseguenzaX​.

La bilancia a molla può essere sensibile e precisa per misurare le masse fino a frazioni di libbre. Quando sali su una bilancia da bagno, le molle al suo interno si comprimono in modo tale che l'ago o il quadrante ruotino fino a quando non viene visualizzato il tuo peso. Le bilance a molla possono, purtroppo, essere soggette ad allentamento poiché la molla viene utilizzata regolarmente per un lungo periodo di tempo. Ciò fa sì che la molla perda la sua capacità e si espanda e si contragga naturalmente. Per questo motivo, devono essere calibrati in modo appropriato e costante per evitare che ciò accada.

Oltre alla legge di Hooke, puoi usare ilmodulo di Young(o modulo elastico) nel determinare quanto si comprimerà una corda quando si esercita un peso su di essa. È definito come il rapporto tra la sollecitazione e la deformazione, dato da

per il modulo di YoungE, faticaϵ("epsilon") e ceppoσ("sigma").

Per questa equazione, la sollecitazione è data come forza per unità di area e la deformazione è la variazione di lunghezza divisa per la lunghezza originale. Il modulo di Young misura la resistenza di un materiale alla deformazione e i materiali più rigidi hanno moduli di Young maggiori.

Il modulo di Young ha quindi unità di forza per area, così come la pressione. Puoi usarlo per moltiplicare il modulo di Young per la superficie della molla che riceve il peso dell'oggetto per ottenere la forza esercitata sulla molla. Questa è la stessa forzaFnella legge di Hooke.

Gli estensimetri utilizzati nelle bilance misurano la variazione della resistenza elettrica in presenza del peso sulla bilancia. L'estensimetro stesso è un pezzo di metallo che circonda un filo sottile o una lamina disposti in uno schema a griglia di un circuito elettrico tale che, quando subisce una forza in una direzione, la sua resistenza cambia anche di una precisa, piccola quantità in proporzione alla peso.

Quando il peso rende parti del filo o della lamina più tese e compresse, la resistenza del circuito elettrico aumenta e l'estensimetro diventa più spesso e più corto in risposta a ciò. Inviando una corrente attraverso il circuito, la bilancia calcola come questa resistenza cambia a causa del peso per determinare il peso esercitato su di esse. La variazione di resistenza è solitamente molto piccola e intorno a 0,12 Ω, ma ciò conferisce agli estensimetri una precisione ancora maggiore nella determinazione del peso.