Nesten alle har vært på en vekt; noen sjekker vekten hver dag for helse- eller atletiske formål, mens andre bruker mer veieinnretninger i supermarkedet, på jobben eller som en del av en omfattende naturvitenskapelig utdanning.
Ofte anklages vekt for å være feil, og med rette; disse enhetene er utsatt for betydelig mekanisk belastning i forhold til størrelsen, spesielt når det gjelder såkalt bad eller husholdningsvekter, og det skal ikke mye til for å kaste vektene på veideskalaen, selv om de er riktig konstruert og kalibrert.
Har du noen gang tenkt på hvordan en skala til og med "vet" hvor mye masse som er lagt til den? Hvordan forblir disse enhetene, uansett deres indre funksjoner, nøyaktige over tid? Og hva er med påstanden om at "vekt ikke er den samme massen" når det fremgår av et blikk på kommersiell verden at kilo og pund ofte blir behandlet som forskjellige enheter av det samme fysiske mengde?
Vekt og masse definert
Masse er et mål på materie per se, mengden "ting" tilstede i en prøve. En måte å tenke på masse er at den har intertia, noe som betyr at hvis den ikke beveger seg, må energi tilsettes systemet for å få det til å bevege seg, mens hvis det allerede beveger seg, må det tilføres energi for å bremse det eller stoppe det direkte. Intuisjon forteller deg at jo mer massiv et objekt er, jo vanskeligere er det å enten kaste seg i bevegelse fra hvile eller stoppe når den er i bevegelse.
Vekt er masse multiplisert med g, akselerasjonen produsert av tyngdekraften. På jorden, den vanligste g verdien er 9,8 meter per sekund i kvadrat (m / s2), mens det på månen er betydelig mindre, og på Jupiter er det langt større fordi disse kroppene har henholdsvis mindre og større masser enn Jorden. Resultatet er at den samme massen vil ha en annen vekt når den plasseres i et sterkere eller svakere gravitasjonsfelt.
I SI-systemet med enheter (det metriske eller internasjonale systemet) er basisenheten til masse kilo (kg), mens vektenheten, eller større kraft, er newtonen (N). Dermed en person med en masse på 70 kg (ca. 154 pounds, eller lb; 1 kg = 2,204 lb.) vil ha en vekt på (70) (9.8) = 686 N på jorden.
Masse kontra vekt i hverdagen
Pundet er faktisk en vektenhet, ikke masse. Rotenheten til masse i det tilsvarende keiserlige, eller britiske, enhetssystemet er mordersnegle, som i stor grad har falt i bruk. Siden de fleste mennesker bruker skalaene sine på jorden, og amerikanerne vil vite "massen" i pund, blir tyngdekraften faktisk innlemmet i vektene på jorden.
Det er derfor ikke vitenskapelig riktig å si "100 kilo tilsvarer 220,4 pund", men det er riktig å si "En masse på 100 kilo har en vekt på 220,4 pund på jorden." Husk at de fleste mengder ble oppfunnet for århundrer siden, i en tid da tyngdekraften i tillegg til jordens ikke var verdt å bokføre til!
En kort historie med veiemaskiner
Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), som er kreditert for å være med å oppfinne det matematiske beregningsfeltet sammen med Isaac Newton, antas også å ha oppfattet de første veieinnretningene. Hans konstruksjon var omtrent som det astrologiske tegnet Libra er vanligvis representert: En vertikal stolpe med en horisontal stang festet til toppen av en bevegelig ledd. Fra endene av denne horisontale stangen ble det hengt to plater med tilstrekkelig relativ masse for å holde monteringen i balanse.
Geniet til Leibniz-enheten, kalt a midtstrålebalanse, er at det kunne avgjøre slektning masser av merkede gjenstander gjennom en rekke tillegg og subtraksjoner av småstein eller lignende. Fra denne ordningen var det uunngåelig at posisjoner ble merket og tildelt numeriske verdier, og et helt nytt system for å holde nøyaktig oversikt over mengder ble satt i spill.
På midten av 1750-tallet, den første pendelskalaer dukket opp, og disse ble mer forseggjort over tid ettersom ingeniørutviklingen tillot større presisjon i produksjonen. Pendelskalaer brukes fremdeles i dag i mange former, og mange er utstyrt med elektronikk som, for eksempel, konvertering av en gitt vekt til en gitt kjøpesum.
Typer av vekt
Senterstrålebalansen, av årsaker som sannsynligvis allerede er klare, er ikke mer en del av moderne vitenskap eller handel enn Pony Express. Uten denne nå-sjarmerende maskinen ville imidlertid ingen av skalaene i moderne bruk ha oppstått. Et utvalg av moderne veiemaskiner:
Analytisk balanse: Dette er det du sannsynligvis har sett i laboratoriet. Du legger ganske enkelt et objekt på en plate oppå enheten, og den returnerer en masse (eller, hvis brukeren foretrekker det, en "masse" i keiserlige enheter som unser eller pund). Disse er bygd slik at platen er i ro under påvirkning av tyngdekraften alene, og maskinen balanserer dette ved å internt bestemme kraften som kreves for å holde platen nøyaktig stille.
Baderomsvekt: Progressive fremskritt innen teknologi har resultert i modeller som ikke lenger er i nærheten av en ensartet definisjon av baderomsskalaen. De fleste i dag er digitale, men "old-school" analoge modeller vedvarer.
Tellevekt: Dette brukes til å veie flere gjenstander som er kjent for å ha en jevn vekt (for eksempel presisjonskullager) og vise et totalt antall stykker basert på resultatet.
For eksempel, hvis du hadde en stor samling med forskjellige farger, men ellers identiske gummikuler, kan du bestemme nøyaktig hvor mange som er i samlingen din ved å laste dem inn i en slik skala og sette inngangsparameteren til massen av en ball. For et sett med gummikuler som veier 0,125 kg stykk og med en totalvekt på 40 kg, vil maskinen svare at du har [40 kg / (0,125 kg / ball)] = 320 kuler i samlingen din.
Kraneskala: Disse vektene har en forventet kapasitet på 2270 kg eller mer, som er 2,5 tonn, i likhet med de fleste daglige motorvogner. Disse er konstruert for å veie belastninger samtidig som de henges opp over bakken av en kran. Dette ville ikke være et forsøk på de uoppmerksomme!
Mikrobalanse: Disse kan leses til en verdi på 1 mikrogram (1 µg) eller bedre. Et mikrogram er en milliarddel av et kilo, noe som betyr at selv om det sannsynligvis ikke er en enhet du har krysset mye på en bevisst nivå, det er en del av hverdagen for kjemikere, mikrobiologer, farmakologer og mange andre fagpersoner innen vitenskap.
Postskala: Denne typen veieinnretning er et eksempel på en beregningsskala, som viser prisendringer når masse legges til eller fjernes for å passe kundens behov. Den brukes til å bestemme fraktvekt eller leveringsgebyr for brev eller pakker levert av United States Postal Service (USPS) eller private rederier.
Kjøretøyvekt: Disse vektene er konstruert for veiing av store lastebiler, gårdskjøretøy og andre store industribiler. Du har sannsynligvis sett skilt som sier "Veigh Station Ahead" hvis du har kjørt på amerikanske motorveier.
Disse brukes til å håndheve sikkerhetsbestemmelser, for eksempel for å sikre at kjøretøy som bruker bestemte veier ikke overskrider de angitte vektgrensene på disse veiene - noe, igjen, de fleste har ikke anledning til å kikke på tett!