როგორ დავწეროთ ბალანსის მასშტაბი

ბალანსი ზუსტად იმას აკეთებს, რასაც სახელი გვთავაზობს: იგი აბალანსებს ორ ნივთს. მისი გამოყენებით შეგიძლიათ განსაზღვროთ ობიექტის მასა.

მოდით გავეცნოთ თუ როგორ უნდა გავაკეთოთ საკუთარი თავისთვის (DIY) მასშტაბი ან ბალანსი და ვნახოთ როგორ მუშაობს ფიზიკის პრინციპი.

თქვენი მასობრივი ბალანსის მასშტაბის შესადგენად დაგჭირდებათ შემდეგი:

• მტკიცე სხივი, რომლის აყვანა შეიძლება იმის მიხედვით, თუ რას იწონით. თუ ძალიან მძიმე საგნებს იწონით, შეიძლება დაგჭირდეთ ხის ნატეხი გიგანტური წონასწორობის მასშტაბის შესაქმნელად. უფრო მეტიც, თქვენ მოისურვებთ მცირე ბალანსის შექმნას, რომლის საშუალებითაც შეგიძლიათ გამოიყენოთ მცირე ზომის საგნები, მაგალითად, სამაგრები ან მონეტები. მცირე ბალანსისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ პოპკულის ჯოხი, როგორც სხივი.
• საყრდენი წერტილი, რომელიც ხელს შეუწყობს სხივს ერთ წერტილში შუაზე (ან ერთ წერტილთან ძალიან ახლოს). პატარა popsicle მასშტაბისთვის, შეიძლება გამოყენებულ იქნას რეზინის სოლი, მაგალითად, თხელი საშლელი.
• ცნობილი წონის მცირე ზომის ობიექტები იმოქმედებენ, როგორც უცნობი ობიექტის მასის გაზომვის საშუალება.

იმისათვის, რომ გავიგოთ ცნობილი წონის მცირე ობიექტების დანიშნულება, უნდა ვიცოდეთ როგორ მუშაობს ბალანსი ან მასშტაბი.

ფიზიკური პრინციპი სხივის ბალანსის უკან არის ბრუნვა. ძალა სხივზე გარკვეულ მანძილზე საყრდენი საყრდენიდან (რომელსაც ბერკეტის მკლავი ეწოდება), ან წერტილიდან, სადაც იგი დაბალანსებულია, წარმოქმნის ბრუნვას. ბრუნვა იწვევს ბრუნვის მოძრაობას, თუ ბრუნვები გაუწონასწორებელია.

სხივის ბალანსი იყენებს ამ პრინციპს მასის ან წონის გაზომვისთვის.

ბრუნვის ფორმულა, τ, არის

სადვარის ობიექტის მიერ გამოყენებული ძალა დარარის ბერკეტი მკლავი. გაითვალისწინეთ, რომ ოპერაცია არის ჯვარი პროდუქტი, რომელიც წარმოადგენს ვექტორულ მოქმედებას და არა გამრავლება. ჯვარედინი პროდუქტი იქნება ნულოვანი მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ძალის ზოგიერთი კომპონენტი პერპენდიკულარულია ბერკეტის მკლავზე.

აშკარაა, რომ სხივის ბალანსისთვის ბერკეტის მკლავი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ვექტორი, რომელიც იწყება საყრდენი წერტილიდან და მიუთითებს სხივის ბოლოსკენ. ძალის ვექტორი იწყება იმ ადგილას, სადაც მდებარეობს მასა და ის პარალელურია სიმძიმის მიმართულებით.

იმის შესამოწმებლად, აქვს თუ არა ამ განტოლებას აზრი, იფიქრეთ კარის გაღებაზე. კარის გასახსნელად უნდა გაიყვანოთ კარის პერპენდიკულარულად. თუ კარის პირას იქნებოდით და დააჭირეთ ან გაიყვანეთ, კარს არ გახსნიდით. ბრუნვის განტოლება ზუსტად აღწერს ამ ფიზიკურ მოვლენებს.

ორგანზომილებიანი პრობლემების შემთხვევაში ხდება ფორმულა

ამ შემთხვევაში შესრულებულია ჯვარედინი პროდუქტი და კუთხის სინუსი არის ძალის მიმართულებებსა და ბერკეტის მკლავს θ. ძალასა და ბერკეტს შორის კუთხე 0-ს უახლოვდება, ბრუნვა ასევე მიდის 0-მდე, რაც აზრიანია.

ობიექტის მასის დასადგენად ბალანსის გამოსაყენებლად, უცნობი მასის ობიექტი უნდა განთავსდეს ბალანსის ერთ ბოლოზე. ეს გამოიწვევს ბრუნვას და ბალანსი ბრუნავს საყრდენზე და ისვენებს მიწაზე, სანამ ბრუნვა არ დაბალანსდება. როგორ შეიძლება დავაბალანსოთ ბრუნვა?

აქ საჭიროა ცნობილი მასის ობიექტები.

შეგვიძლია ცნობილი მასის ობიექტები ნელა დავამატოთ საპირისპირო ბოლოს და დავიწყოთ შესაბამისი ძალის განსაზღვრა. როდესაც სხივი დაბალანსებულია, და ორივე ბოლო თანაბარ სიმაღლეზეა მიწიდან, სხივის ორივე ბოლოზე გაწონასწორებულია.

როდესაც ეს მოხდება, შეგიძლიათ დაამატოთ მთლიანი მასა, რომელიც საჭიროა სხივის დასაბალანსებლად, რომელიც განსაზღვრავს უცნობი ობიექტის მასას.

გახსოვდეთ, სხივის ორივე მხარის ბერკეტი ზუსტად თანაბარი უნდა იყოს. თუ არა, ბრუნვის ბალანსირებისთვის საჭირო ძალები ზუსტად არ იქნება თანაბარი და საჭიროა დამატებითი გაანგარიშება უცნობი მასის დასადგენად.