Prawie wszyscy byli na wadze; niektórzy ludzie codziennie sprawdzają swoją wagę w celach zdrowotnych lub sportowych, podczas gdy inni częściej korzystają z urządzeń ważących w supermarkecie, w pracy lub w ramach wszechstronnej edukacji naukowej.
Często oskarża się wagę o to, że jest niepoprawna i słusznie; urządzenia te podlegają znacznym obciążeniom mechanicznym w stosunku do swoich rozmiarów, szczególnie w przypadku tzw. łazienki lub wagi domowe i nie trzeba wiele, aby zepsuć części wagi, nawet jeśli są odpowiednio skonstruowane i skalibrowany.
Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak waga w ogóle „wie”, ile masy zostało do niej dodane? W jaki sposób te urządzenia, niezależnie od ich wewnętrznego działania, pozostają dokładne w czasie? A co z twierdzeniem, że „waga to nie ta sama masa”, gdy widać to po spojrzeniu na at komercyjny świat, w którym kilogramy i funty są często traktowane jako różne jednostki tego samego fizycznego Ilość?
Zdefiniowana masa i masa
Masa jest miarą materii per se, ilości „rzeczy” obecnej w próbce. Jednym ze sposobów na pojmowanie masy jest to, że ma ona bezwładność, co oznacza, że jeśli się nie porusza, należy dodać energię do system, aby się poruszał, podczas gdy jeśli już się porusza, należy dodać energię, aby go spowolnić lub zatrzymać wprost. Intuicja podpowiada, że im bardziej masywny jest obiekt, tym trudniej jest albo wprawić się w ruch ze spoczynku, albo zatrzymać się, gdy jest w ruchu.
Waga jest masa pomnożona przez sol, przyspieszenie wytwarzane przez grawitację. Na Ziemi powszechnie używany sol wartość wynosi 9,8 metra na sekundę do kwadratu (m/s2), podczas gdy na Księżycu jest to znacznie mniej, a na Jowiszu jest znacznie większe, ponieważ ciała te mają odpowiednio mniejsze i większe masy niż Ziemia. W rezultacie ta sama masa będzie miała inną wagę, gdy zostanie umieszczona w silniejszym lub słabszym polu grawitacyjnym.
W układzie miar SI (system metryczny lub międzynarodowy) podstawową jednostką masy jest kilogram (kg), podczas gdy jednostką masy lub szerzej siły jest niuton (N). Tak więc osoba o masie 70 kg (około 154 funtów lub funtów; 1 kg = 2,204 funta) będzie miał wagę (70)(9.8) = 686 N na Ziemi.
Masa a waga w życiu codziennym
Funt jest w rzeczywistości jednostką wagi, a nie masą. Pierwotną jednostką masy w odpowiednim imperialnym lub brytyjskim układzie jednostek jest ślimak, który w dużej mierze wyszedł z użycia. Ponieważ większość ludzi używa swoich wag na Ziemi, a Amerykanie chcą znać ich „masę” w funtach, grawitacja w efekcie jest włączona do wag na Ziemi.
Dlatego twierdzenie, że „100 kilogramów równa się 220,4 funta” nie jest naukowo poprawne, ale… jest słusznie powiedzieć: „Masa 100 kilogramów waży na Ziemi 220,4 funta”. Pamiętaj, że większość ilości zostały wynalezione wieki temu, w czasie, gdy grawitacja oprócz ziemskiej nie była warta rozliczania dla!
Krótka historia wag
Uważa się, że Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), któremu przypisuje się współwynalezienie matematycznego pola rachunku różniczkowego wraz z Izaakiem Newtonem, jest również pomysłodawcą pierwszych urządzeń ważących. Jego konstrukcja była bardzo podobna do znaku zodiaku, który zwykle przedstawia się w Wadze: pionowy słup z poziomym prętem przymocowanym do niego ruchomym przegubem. Z końców tego poziomego drążka zawieszono dwie płyty o wystarczającej masie względnej, aby utrzymać równowagę zespołu.
Geniusz urządzenia Leibniza, zwanego a balans wiązki środkowej, czy to może określić krewny masy oznaczonych obiektów poprzez szereg dodawania i odejmowania kamyków lub tym podobnych. Z tego schematu było nieuniknione, że pozycje będą oznaczane i przypisywane wartościom liczbowym, i wprowadzono do gry zupełnie nowy system dokładnego śledzenia ilości.
W połowie lat 50. XVIII wieku pierwszy wagi wahadłowe pojawiły się, a z czasem stały się one bardziej wyrafinowane, ponieważ rozwój inżynieryjny pozwolił na większą precyzję w produkcji. Wagi wahadłowe są nadal używane w wielu formach, a wiele z nich jest wyposażonych w elektronikę, która pozwala na przykład na przeliczenie danej wagi na daną cenę zakupu.
Rodzaje wag
Równowaga wiązek centralnych, z powodów, które prawdopodobnie są już jasne, nie jest bardziej częścią nowoczesnej nauki lub handlu niż Pony Express. Jednak bez tej osobliwej maszyny nie powstałaby żadna współczesna waga. Próbka nowoczesnych wag:
Bilans analityczny: To prawdopodobnie widziałeś w laboratorium. Po prostu umieszczasz obiekt na płytce na górze jednostki, a zwraca on masę (lub, jeśli użytkownik woli, „masę” w jednostkach imperialnych, takich jak uncje lub funty). Są one zbudowane w taki sposób, że płyta pozostaje w spoczynku pod wpływem samej grawitacji, a maszyna równoważy to poprzez wewnętrzne określenie siły wymaganej do dokładnego utrzymania płyty w bezruchu.
Waga: Postępujący postęp w technologii zaowocował modelami, które nie zbliżają się już do jednolitej definicji skali łazienkowej. Większość z nich jest dziś cyfrowa, ale modele analogowe „starej szkoły” nadal istnieją.
Skala zliczania: Służy do ważenia wielu obiektów, o których wiadomo, że mają jednakową wagę (na przykład precyzyjne łożyska kulkowe) i wyświetla całkowitą liczbę sztuk na podstawie wyniku.
Na przykład, jeśli masz dużą kolekcję różnokolorowych, ale poza tym identycznych gumowych piłek, możesz określić: dokładnie ile jest w Twojej kolekcji, ładując je na taką wagę i ustawiając parametr wejściowy na masę jednego piłka. Tak więc dla zestawu kulek gumowych o wadze 0,125 kg każda i masie całkowitej 40 kg, maszyna odpowiedziałaby, że masz w swojej kolekcji [40 kg/(0,125 kg/piłkę)] = 320 kulek.
Skala żurawia: Wagi te mają oczekiwaną nośność 5000 funtów (2270 kg) lub więcej, czyli 2,5 tony, podobnie jak w większości zwykłych pojazdów silnikowych. Są one przeznaczone do ważenia ładunków w tym samym czasie, gdy są zawieszone nad ziemią za pomocą dźwigu. Nie byłoby to przedsięwzięciem dla nieuważnych!
Mikrowaga: Można je odczytać z wartością 1 mikrograma (1 µg) lub lepszą. Mikrogram to jedna miliardowa kilograma, co oznacza, że choć prawdopodobnie nie jest to jednostka, z którą się przecinałeś na poziom świadomy, jest częścią codziennego życia chemików, mikrobiologów, farmakologów i wielu innych profesjonalistów naukowych.
Skala pocztowa: Taka waga jest przykładem wagi obliczeniowej, która wyświetla zmiany ceny w miarę dodawania lub odejmowania masy w zależności od potrzeb klienta. Służy do określania wagi przesyłki lub opłat za dostawę listów lub paczek dostarczanych przez pocztę Stanów Zjednoczonych (USPS) lub prywatne firmy przewozowe.
Skala pojazdu: Wagi te są przeznaczone do ważenia dużych ciężarówek, pojazdów rolniczych i innych dużych pojazdów przemysłowych. Prawdopodobnie widziałeś znaki z napisem „Weigh Station Ahead”, jeśli jechałeś amerykańskimi autostradami międzystanowymi.
Służą one do egzekwowania przepisów bezpieczeństwa, takich jak zapewnienie, że pojazdy korzystające z określonych dróg nie przekraczają granicy publikowane limity wagowe tych dróg – znowu coś, czego większość ludzi nie ma okazji zajrzeć dokładnie!