Hva er forskjellen mellom skala og balanse?

Vekter og balanser kan brukes til lignende ting, men å forstå forskjellene i hvordan de produserer vekten, forteller deg om deres forskjellige bruksområder. Mange bruker ordene "skala" og "balanse" for å bety de samme eller lignende ting. Dette kan forårsake forvirring ved å bestemme hva som måles nøyaktig gjennom laboratorieteknikker som bruker skalaer og balanser.

Vekter brukes vanligvis når du måler vekt. De måler kraften som virker på en masse og bruker formelen for vekt av et objekt på jorden for å bestemme vekten. Typer av veievekt kan variere i hvordan de fungerer. Moderne vekter bruker noen ganger sett med fjærer ordnet sammen slik at vekten måler hvor mye fjæren komprimerer for å bestemme vekten.

Andre veievekter bruker belastningsceller for strekkmåler. Dette er enheter som, når en utøves kraft på dem, komprimerer litt slik at en elektrisk motstand i strekkmåleren, kan enheter som måler den elektriske strømmen gjennom lastcellen være målt. Motstanden i denne elektriske kretsen korrelerer med vekten som er plassert på skalaen, slik at endringen i denne motstanden kan måles og konverteres til vekt.

Vekter brukes vanligvis i applikasjoner der du ikke trenger så mye presisjon og kompleksitet av en balanse. Dette betyr at du vil se bruk når du tråkker på en vekt på treningsstudioet eller i ditt eget hjem, samt områder med veiing av matingredienser. Andre typer veievekt inkluderer mekaniske vekter som måler massen rett etter hvor mye en nål snur på grunn av vekt eller digitale vekter som bruker en belastningsmåler som beskrevet.

Balanser, derimot, forteller deg massen av hva du plasserer på balansen. De beregner dette basert på vekten som er plassert på balanseplattformen ved hjelp av de samme prinsippene som skalaer bruker. Men spesielt balanser er vanligvis bygget ved hjelp av en kraftgjenopprettingsmekanisme som motarbeider materialets vekt på vekten. Denne restaureringskraften er det som får objektet til å gå tilbake til likevekt med en nettokraft på null.

I motsetning til skalaer er balansene mer kompliserte og blir ofte sett oftere i laboratorier, universitetsforskningssentre, medisinske fasiliteter og lignende forskningsmiljøer. De kan generelt også være mer presise enn skalaer.

Ulike typer veiebalanse kan inkludere mikrobalanser som veier masseprøver til brøkdeler av et gram, analytiske balanser som måler også små endringer i vekt og presisjonsvekter, som har et større vekterområde enn analytiske vekter, men mindre presisjon. Presisjonsbalanser kan måle masse i gram med presisjon på opptil to eller tre desimaler. Analytiske balanser kan oppnå større presisjon, opptil fire desimaler, og mikrobalanser kan fortelle deg masse i gram opp til seks desimaler.

Til tross for disse forskjellene mellom skalaer og balanser, brukes begrepene "skalaer" og "balanser" fortsatt relativt om hverandre (som gitt ved begrepet "skala balanse"), selv blant forskere, spesielt med tanke på mekanismene som skalaer bruker, kan også måle masse og de som balanserer kan også måle vekt. Å forstå disse mekanismene mer detaljert kan hjelpe deg med å se forskjellen når det er nødvendig.

Når folk tenker på vekter eller balanser, er det vanlig at de visualiserer to masser som er koblet til hverandre på en sving som veier hverandre. Denne primitive formen for å bestemme masse eller vekt som har vært hos mennesker i århundrer viser gravitasjonskraftens fysikk som mange skalaer og vekter bruker for å bestemme vekt eller masse, henholdsvis.

Vekter og balanser kan måle henholdsvis vekt og masse, men de er avhengige av de samme fysiske prinsippene som styrer gravitasjonskreftene på objekter. Ved å bruke Newtons andre lov kan du måle kraften til et objektFsom et produkt av massenmganger akselerasjonenenved hjelp avF = ma.Fordi kraften til en gjenstands vektWå trekke mot jorden er denne kraften som bruker en akselerasjon avg, gravitasjonsakselerasjon, kan du omskrive ligningen somW = mgfor messenmav objektet.

I applikasjoner fra den virkelige verden skal skalaer og saldoer kalibreres basert på stedet de er der blir brukt fordi gravitasjonsakselerasjonen kan variere med så mye som 0,5% over forskjellige deler av Jord. Etter kalibrering av skalaen eller balansen er konvertering mellom vekt og masse grei for det vitenskapelige instrumentet.

Vekter og balanser kan oppsummere denne kraften sammen med andre krefter, for eksempel endringen i fjærens lengde som svar på en vekt plassert på instrumentets overflate. Disse fjærene utvides og komprimeres i henhold tilHookes lov, som forteller deg at kraften som virker på en fjær, for eksempel vekten til en gjenstand, er direkte korrelert med avstanden fjæren beveger seg som et resultat av den.

I en lignende form som Newtons andre lov, er denne loven det

for en påført styrkeF, vårens stivhetkog avstanden våren beveger seg som et resultatx​.

Vårskalaen kan være like følsom og presis for å måle masser til brøkdeler av pund. Når du går på en baderomsvekt, komprimerer innsiden av den seg slik at nålen eller hjulet roterer til vekten din vises. Vårvekter kan dessverre bli utsatt for avspenning da våren brukes rutinemessig over lang tid. Dette fører til at våren mister evnen og utvider seg og trekker seg naturlig sammen. Av denne grunn må de kalibreres riktig og konstant for å forhindre at dette skjer.

I tillegg til Hookes lov kan du brukeYoungs modul(eller elastisk modul) for å bestemme hvor mye en streng skal komprimere når du legger vekt på den. Det er definert som forholdet mellom stress og belastning gitt av

for Youngs modulE, understrekeϵ("epsilon") og silσ("sigma").

For denne ligningen er stress gitt som kraft per arealeenhet, og belastning er endringen i lengde delt på den opprinnelige lengden. Youngs modul måler motstanden til et materiale mot å bli deformert, og mer stive materialer har større Youngs moduler.

Youngs modul har da kraftenheter per område, i likhet med trykk. Du kan bruke dette til å multiplisere Youngs modul med fjærens overflateareal som mottar vekten av objektet for å oppnå den kraften som utøves på fjæren. Dette er den samme kraftenFi Hookes lov.

Strekkmålere som brukes i vekt, måler endring i elektrisk motstand i nærvær av vekten på vekten. Selve strekkmåleren er et metallstykke som omgir en tynn ledning eller folie anordnet i et gitterlignende mønster av en elektrisk krets slik at når den opplever en kraft i en retning, endres dens motstand til og med en presis, liten mengde i forhold til vekt.

Når vekten gjør deler av ledningen eller folien mer anspent og komprimert, øker motstanden til den elektriske kretsen, og strekkmåleren blir tykkere og kortere som svar på dette. Når du sender en strøm gjennom kretsen, beregner skalaene hvordan denne motstanden endres på grunn av vekten for å bestemme vekten som utøves på dem. Endringen i motstand er vanligvis veldig liten og rundt 0,12 Ω, men dette gir strekkmålere desto mer presisjon når det gjelder å bestemme vekten.