균형 척도를 만드는 방법

균형은 이름이 암시하는대로 정확하게 수행합니다. 두 항목의 균형을 맞 춥니 다. 하나를 사용하여 물체의 질량을 결정할 수 있습니다.

DIY (Do-it-Yourself) 척도 또는 균형을 만드는 방법을 살펴보고 그 배후의 물리학 원리가 어떻게 작동하는지 살펴 보겠습니다.

수제 질량 균형 척도를 만들려면 다음이 필요합니다.

• 무게를 재는 것에 따라 선택할 수있는 견고한 빔. 매우 무거운 물체의 무게를 재는 경우 거대한 균형 저울을 만들기 위해 목재 조각이 필요할 수 있습니다. 아마도 종이 클립이나 동전과 같은 작은 물체의 무게를 측정하는 데 사용할 수있는 작은 저울을 만들고 싶을 것입니다. 작은 균형을 위해 아이스바를 빔으로 사용할 수 있습니다.
• 중앙의 단일 지점 (또는 단일 지점에 매우 가까운)에서 빔을지지하는 받침점. 작은 아이스 캔디의 경우 얇은 지우개와 같은 고무 웨지를 사용하는 것이 효과적 일 수 있습니다.
• 알려지지 않은 물체의 질량을 측정하는 수단으로 작용하는 알려진 무게의 작은 물체.

무게가 알려진 작은 물체의 목적을 이해하려면 저울 또는 저울이 어떻게 작동하는지 알아야합니다.

빔 밸런스의 물리적 원리는 토크입니다. 받침점 (레버 암이라고 함) 또는 균형이 잡힌 지점에서 일정 거리 떨어진 빔에 적용된 힘은 토크를 생성합니다. 토크가 균형이 맞지 않으면 토크가 회전 운동을 일으 킵니다.

빔 저울은 질량 또는 무게 측정에이 원리를 사용합니다.

토크 τ의 공식은 다음과 같습니다.

어디에프물체에 의해 적용되는 힘이고,아르 자형레버 암입니다. 연산은 곱셈이 아니라 벡터 연산 인 외적입니다. 외적은 힘의 일부 구성 요소가 레버 암에 수직 인 경우에만 0이 아닙니다.

빔 밸런스의 경우 레버 암은 지지점에서 시작하여 빔 끝을 가리키는 벡터로 표현할 수 있습니다. 힘 벡터는 질량이 위치한 지점에서 시작하며 중력 방향과 평행합니다.

이 방정식이 의미가 있는지 확인하려면 문을 여는 것을 생각해보십시오. 문을 열려면 문에 수직으로 당겨야합니다. 문 가장자리를 향하여 밀거나 당기면 문을 열 수 없습니다. 토크 방정식은 물리적 현상을 정확하게 설명합니다.

2 차원 문제의 경우 공식은

이 경우 외적이 수행되고 힘의 방향과 레버 암 사이의 각도의 사인은 θ입니다. 힘과 레버 암 사이의 각도가 0에 가까워지면 토크도 0이됩니다.

저울을 사용하여 물체의 질량을 결정하려면 질량을 알 수없는 물체를 저울의 한쪽 끝에 놓아야합니다. 이것은 토크를 유도하고 균형은 지지점을 중심으로 회전하고 토크가 균형을 이룰 때까지지면에 놓입니다. 그렇다면 토크의 균형을 어떻게 맞출 수 있습니까?

이것은 알려진 질량의 물체가 필요한 곳입니다.

우리는 질량이 알려진 물체를 반대쪽 끝에 천천히 추가하고 적절한 힘을 결정할 수 있습니다. 빔이 균형을 이루고 양쪽 끝이지면에서 같은 높이에 있으면 빔의 양쪽 끝에 가해지는 힘이 균형을 이룹니다.

이런 일이 발생하면 광선의 균형을 맞추는 데 필요한 총 질량을 더하여 알 수없는 물체의 질량을 결정할 수 있습니다.

빔 양쪽의 레버 암은 정확히 동일해야합니다. 그렇지 않은 경우 토크 균형을 맞추는 데 필요한 힘이 정확히 동일하지 않으며 알려지지 않은 질량을 결정하기 위해 추가 계산이 필요합니다.