Bijna iedereen heeft wel eens op een weegschaal gestaan; sommige mensen controleren dagelijks hun gewicht voor gezondheids- of atletische doeleinden, terwijl anderen meer gebruik maken van weegapparatuur in de supermarkt, op het werk of als onderdeel van een uitgebreide wetenschappelijke opleiding.
Weegschalen worden vaak beschuldigd van onjuistheid, en terecht; deze apparaten zijn onderhevig aan aanzienlijke mechanische belasting in verhouding tot hun grootte, vooral in het geval van zogenaamde badkamer of huishoudelijke weegschalen, en er is niet veel voor nodig om de onderdelen van de weegschaal in de war te gooien, zelfs als ze goed zijn geconstrueerd en gekalibreerd.
Heb je er ooit over nagedacht hoe een weegschaal zelfs "weet" hoeveel massa eraan is toegevoegd? Hoe blijven deze apparaten, wat hun innerlijke werking ook is, in de loop van de tijd accuraat? En wat is er met de bewering dat "gewicht niet dezelfde massa is" als het duidelijk is uit een blik op de? commerciële wereld dat kilogrammen en ponden vaak worden behandeld als verschillende eenheden van dezelfde fysieke aantal stuks?
Gewicht en massa gedefinieerd
Massa is een maatstaf voor materie op zich, de hoeveelheid "stof" die in een monster aanwezig is. Een manier om massa te begrijpen is dat het intertia heeft, wat betekent dat als het niet beweegt, er energie aan moet worden toegevoegd. het systeem om het te laten bewegen, terwijl als het al in beweging is, er energie moet worden toegevoegd om het te vertragen of te stoppen ronduit. Intuïtie vertelt je dat hoe massiever een object is, hoe moeilijker het is om vanuit rust in beweging te komen of te stoppen wanneer het in beweging is.
Gewicht is massa vermenigvuldigd met g, de versnelling geproduceerd door de zwaartekracht. Op aarde, de algemeen gebruikte g waarde is 9,8 meter per seconde kwadraat (m/s2), terwijl het op de maan aanzienlijk minder is en op Jupiter veel groter omdat deze lichamen respectievelijk kleinere en grotere massa's hebben dan de aarde. Het resultaat is dat dezelfde massa een ander gewicht zal hebben wanneer deze in een sterker of zwakker zwaartekrachtveld wordt geplaatst.
In het SI-systeem van eenheden (het metrische of internationale systeem), is de basiseenheid van massa de kilogram (kg), terwijl de eenheid van gewicht, of meer in het algemeen kracht, de newton (N) is. Dus een persoon met een massa van 70 kg (ongeveer 154 pond of lb; 1 kg = 2.204 lb) zal een gewicht hebben van (70)(9,8) = 686 N op aarde.
Massa versus gewicht in het dagelijks leven
Het pond is eigenlijk een eenheid van gewicht, niet van massa. De worteleenheid van massa in het corresponderende imperiale of Britse systeem van eenheden is de naaktslak, die grotendeels in onbruik is geraakt. Aangezien de meeste mensen hun weegschaal op aarde gebruiken en Amerikanen hun "massa" in ponden willen weten, is de zwaartekracht in feite opgenomen in weegschalen op aarde.
Het is daarom wetenschappelijk niet correct om te zeggen "100 kilogram is gelijk aan 220,4 pond", maar het is is correct om te zeggen: "Een massa van 100 kilogram heeft een gewicht van 220,4 pond op aarde." Houd er rekening mee dat de meeste hoeveelheden zijn eeuwen geleden uitgevonden, in een tijd dat de zwaartekracht naast die van de aarde niet de moeite waard was om te rekenen voor!
Een korte geschiedenis van weegmachines
Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), die samen met Isaac Newton mede-uitvinder is van het wiskundige veld van calculus, wordt ook verondersteld de eerste weegapparatuur te hebben bedacht. Zijn constructie leek veel op het astrologische teken Weegschaal wordt meestal weergegeven: een verticale paal met een horizontale balk eraan bevestigd door een beweegbaar gewricht. Aan de uiteinden van deze horizontale balk waren twee platen opgehangen met voldoende relatieve massa om het geheel in evenwicht te houden.
Het genie van Leibniz' apparaat, genaamd a midden straal balans, is dat het zou kunnen bepalen familielid massa's gelabelde objecten door een reeks optellingen en aftrekkingen van kiezelstenen of iets dergelijks. Vanuit dit schema was het onvermijdelijk dat posities zouden worden gemarkeerd en numerieke waarden zouden worden toegekend, en er werd een heel nieuw systeem in het leven geroepen om nauwkeurig de hoeveelheden bij te houden.
In het midden van de jaren 1750, de eerste slinger schalen verschenen, en deze werden in de loop van de tijd uitgebreider naarmate technische ontwikkelingen meer precisie bij de productie mogelijk maakten. Slingerweegschalen worden tegenwoordig nog steeds in vele vormen gebruikt, en vele zijn uitgerust met elektronica die het bijvoorbeeld mogelijk maakt om een bepaald gewicht om te zetten in een bepaalde aankoopprijs.
Soorten weegschalen
De balans van de middenstraal, om redenen die waarschijnlijk al duidelijk zijn, maakt niet meer deel uit van de moderne wetenschap of handel dan de Pony Express. Zonder deze nu schilderachtige machine zou echter geen van de schalen in modern gebruik zijn ontstaan. Een greep uit moderne weegmachines:
Analytische balans: Dit is wat je waarschijnlijk in het lab hebt gezien. U plaatst eenvoudig een object op een plaat bovenop de eenheid en het geeft een massa terug (of, als de gebruiker dat liever heeft, een "massa" in Engelse eenheden zoals ounces of ponden). Deze zijn zo gebouwd dat de plaat alleen onder invloed van de zwaartekracht in rust is en de machine compenseert dit door intern de kracht te bepalen die nodig is om de plaat precies stil te houden.
Weegschaal: Vooruitgang in technologie heeft geresulteerd in modellen die niet meer in de buurt komen van een uniforme definitie van een badkamerweegschaal. De meeste zijn tegenwoordig digitaal, maar "old-school" analoge modellen blijven bestaan.
Telschaal: Dit wordt gebruikt om meerdere objecten te wegen waarvan bekend is dat ze een uniform gewicht hebben (bijvoorbeeld precisiekogellagers) en om een totaal aantal stuks weer te geven op basis van het resultaat.
Als u bijvoorbeeld een grote verzameling verschillend gekleurde maar verder identieke rubberen ballen had, zou u kunnen bepalen: precies hoeveel er in uw verzameling zijn door ze op een dergelijke schaal te laden en de invoerparameter in te stellen op de massa van één bal. Dus voor een set rubberen ballen van 0,125 kg per stuk en met een totale massa van 40 kg, zou de machine antwoorden dat u [40 kg/(0,125 kg/bal)] = 320 ballen in uw verzameling hebt.
Kraan schaal: Deze weegschalen hebben een verwachte capaciteit van 5.000 pond (2.270 kg) of meer, wat 2,5 ton is, vergelijkbaar met de meeste alledaagse motorvoertuigen. Deze zijn ontworpen om lasten te wegen terwijl ze door een kraan boven de grond worden opgehangen. Dit zou geen poging zijn voor onoplettende mensen!
Microbalans: Deze kunnen worden afgelezen tot een waarde van 1 microgram (1 µg) of beter. Een microgram is een miljardste van een kilogram, wat betekent dat hoewel het waarschijnlijk geen eenheid is waar je veel mee hebt gekruist op een bewust niveau maakt het deel uit van het dagelijks leven van scheikundigen, microbiologen, farmacologen en vele andere wetenschappelijke professionals.
Postweegschaal: Dit soort weegapparaat is een voorbeeld van een rekenweegschaal, die prijsveranderingen weergeeft als massa wordt toegevoegd of verwijderd om aan de behoeften van de klant te voldoen. Het wordt gebruikt om het verzendgewicht of de bezorgkosten te bepalen voor brieven of pakketten die worden bezorgd door de United States Postal Service (USPS) of particuliere rederijen.
Voertuig schaal: Deze weegschalen zijn gebouwd voor het wegen van grote vrachtwagens, landbouwvoertuigen en andere grote industriële voertuigen. Je hebt waarschijnlijk borden gezien met de tekst "Weigh Station Ahead" als je op Amerikaanse snelwegen hebt gereden.
Deze worden gebruikt om veiligheidsvoorschriften af te dwingen, bijvoorbeeld om ervoor te zorgen dat voertuigen die op bepaalde wegen rijden niet overschrijden de geposte gewichtslimieten van die wegen - iets, nogmaals, de meeste mensen hebben geen gelegenheid om naar te kijken nauw!