Wat is het verschil tussen schaal en balans?

Weegschalen en balansen kunnen voor soortgelijke dingen worden gebruikt, maar als u de verschillen begrijpt in de manier waarop ze hun gewichten produceren, leert u over hun verschillende toepassingen. Veel mensen gebruiken de woorden "schaal" en "balans" om dezelfde of soortgelijke dingen te betekenen. Dit kan verwarring veroorzaken bij het bepalen wat er precies wordt gemeten door laboratoriumtechnieken die gebruik maken van schalen en balansen.

Weegschalen worden over het algemeen gebruikt bij het meten van gewicht. Ze meten de kracht die op een massa inwerkt en gebruiken de formule voor het gewicht van een object op aarde om het gewicht te bepalen. De soorten weegschaal kunnen verschillen in hoe ze werken. Moderne weegschalen gebruiken soms sets veren die bij elkaar zijn gerangschikt, zodat de weegschaal meet hoeveel de veer samendrukt om het gewicht te bepalen.

Andere weegschalen maken gebruik van loadcellen met rekstrookjes. Dit zijn apparaten die, wanneer er een kracht op wordt uitgeoefend, licht samendrukken, zodat een elektrische weerstand in de rekstrookje, apparaten die de elektrische stroom door de load cell meten, kunnen gemeten. De weerstand in dit elektrische circuit correleert met het gewicht dat op de weegschaal wordt geplaatst, zodat de verandering in deze weerstand kan worden gemeten en omgezet in gewicht.

Weegschalen worden over het algemeen gebruikt in toepassingen waar u niet zoveel precisie en complexiteit van een balans nodig heeft. Dit betekent dat u het gebruik zult zien wanneer u op een weegschaal in de sportschool of in uw eigen huis stapt, evenals gebieden voor het wegen van voedselingrediënten. Andere soorten weegschaal omvatten mechanische weegschalen die de massa eenvoudig meten door hoeveel een naald draait als gevolg van het gewicht of digitale weegschalen die een spanningsbelastingsmeter gebruiken zoals beschreven.

Balansen, aan de andere kant, vertellen je de massa van alles wat je op het platform van de balans plaatst. Ze berekenen dit op basis van het gewicht dat op het platform van de balans is geplaatst met dezelfde principes die weegschalen gebruiken. Maar vooral balansen worden over het algemeen gebouwd met behulp van een krachtherstelmechanisme dat de gewichtskracht van het materiaal op de balans tegenwerkt. Deze herstelkracht zorgt ervoor dat het object terugkeert naar evenwicht met een netto kracht van nul.

In tegenstelling tot weegschalen zijn weegschalen gecompliceerder en worden ze doorgaans vaker gezien in laboratoria, onderzoekscentra van universiteiten, medische instellingen en vergelijkbare onderzoeksomgevingen. Ze kunnen over het algemeen ook nauwkeuriger zijn dan schalen.

Verschillende soorten weegschalen kunnen microbalansen zijn die massamonsters wegen tot fracties van een gram, analytische balansen die: meet ook minieme veranderingen in gewichts- en precisiebalansen, die een groter bereik aan gewichten hebben dan analytische balansen, maar minder precisie. Precisiebalansen kunnen de massa in grammen meten tot op twee of drie decimalen nauwkeurig. Analytische balansen kunnen een grotere nauwkeurigheid bereiken, tot vier cijfers achter de komma, en microbalansen kunnen u de massa in grammen tot zes cijfers achter de komma aangeven.

Ondanks deze verschillen tussen weegschalen en weegschalen, worden de termen "weegschalen" en "weegschalen" nog steeds relatief door elkaar gebruikt (zoals gegeven door de term "weegschaal"), zelfs onder wetenschappers, vooral gezien de mechanismen die weegschalen gebruiken, kunnen ook massa meten en de weegschalen kunnen ook meten gewicht. Als u deze mechanismen in meer detail begrijpt, kunt u indien nodig het verschil onderscheiden.

Wanneer mensen denken aan weegschalen of balansen, is het gebruikelijk dat ze twee massa's visualiseren die met elkaar verbonden zijn op een spil die tegen elkaar weegt. Deze primitieve vorm van massa- of gewichtsbepaling die al eeuwen bij de mens wordt toegepast, toont de fysica van de zwaartekracht die veel schalen en weegschalen gebruiken bij het bepalen van gewicht of massa, respectievelijk.

Weegschalen en balansen kunnen respectievelijk gewicht en massa meten, maar ze zijn gebaseerd op dezelfde fysieke principes die de zwaartekracht op objecten bepalen. Met behulp van de tweede wet van Newton kun je de kracht van een voorwerp metenFals een product van zijn massammaal zijn versnellingeengebruik makend vanF = ma.Omdat de kracht van het gewicht van een objectWnaar de aarde trekkend is deze kracht die een versnelling van gebruiktg, zwaartekrachtversnelling, kun je de vergelijking herschrijven alsW = mgvoor de massamvan het voorwerp.

In toepassingen in de echte wereld moeten weegschalen en weegschalen worden gekalibreerd op basis van de locatie waar ze zich bevinden gebruikt omdat de zwaartekrachtversnelling kan variëren met maar liefst 0,5% over verschillende delen van de Aarde. Na het kalibreren van de weegschaal of balans is de omrekening tussen gewicht en massa eenvoudig voor het wetenschappelijke instrument.

Weegschalen en balansen kunnen deze kracht samen met andere krachten optellen, zoals de verandering in lengte van een veer als reactie op een gewicht dat op het oppervlak van het instrument wordt geplaatst. Deze veren zetten uit en comprimeren volgens:Hooke's wet, wat je vertelt dat de kracht die op een veer werkt, zoals het gewicht van een object, direct gecorreleerd is met de afstand die de veer als gevolg daarvan aflegt.

In een soortgelijke vorm als de tweede wet van Newton, is deze wet:

voor een uitgeoefende krachtF, de stijfheid van de veerken de afstand die de veer daardoor aflegtX​.

De veerschaal kan net zo gevoelig en nauwkeurig zijn om massa's tot fracties van ponden te meten. Wanneer u op een weegschaal stapt, worden de veren erin samengedrukt zodat de naald of wijzerplaat draait totdat uw gewicht wordt weergegeven. Veerschubben kunnen helaas onderhevig zijn aan verslapping, aangezien de veer gedurende lange tijd routinematig wordt gebruikt. Dit zorgt ervoor dat de veer zijn vermogen verliest en op natuurlijke wijze uitzet en samentrekt. Om deze reden moeten ze op de juiste manier en constant worden gekalibreerd om dit te voorkomen.

Naast de wet van Hooke kunt u deYoung's modulus(of elasticiteitsmodulus) om te bepalen hoeveel een snaar zal samendrukken als je er gewicht op uitoefent. Het wordt gedefinieerd als de verhouding van de spanning tot de rek, gegeven door

voor de modulus van YoungE, stressϵ("epsilon") en stamσ("sigma").

Voor deze vergelijking wordt spanning gegeven als kracht per oppervlakte-eenheid, en spanning is de verandering in lengte gedeeld door de oorspronkelijke lengte. De Young's modulus meet de weerstand van een materiaal tegen vervorming, en stijvere materialen hebben een grotere Young's moduli.

De modulus van Young heeft dan eenheden van kracht per gebied, net als druk. U kunt dit gebruiken om de Young's modulus te vermenigvuldigen met het oppervlak van de veer die het gewicht van het object ontvangt om de kracht te verkrijgen die op de veer wordt uitgeoefend. Dit is dezelfde krachtFin de wet van Hooke.

Rekstrookjes die in weegschalen worden gebruikt, meten de verandering in elektrische weerstand in aanwezigheid van het gewicht op de weegschaal. De spanningsmeter zelf is een stuk metaal dat een dunne draad of folie omgeeft die is gerangschikt in een rasterachtig patroon van een elektrisch circuit zodanig dat, wanneer het een kracht in één richting ervaart, zijn weerstand zelfs met een precieze, kleine hoeveelheid verandert in verhouding tot de gewicht.

Wanneer het gewicht delen van de draad of folie meer gespannen en samengedrukt maakt, neemt de weerstand van het elektrische circuit toe en wordt het rekstrookje dikker en korter als reactie hierop. Door een stroom door het circuit te sturen, berekenen de schalen hoe deze weerstand verandert als gevolg van het gewicht om het gewicht te bepalen dat erop wordt uitgeoefend. De verandering in weerstand is meestal zeer klein en rond de 0,12, maar dit geeft rekstrookjes des te nauwkeuriger bij het bepalen van het gewicht.