Почти все были на весах; некоторые люди ежедневно проверяют свой вес для здоровья или в спортивных целях, в то время как другие больше используют устройства для взвешивания в супермаркете, на работе или в рамках комплексного научного образования.
Часто весы обвиняют в неправильности, и это правильно; эти устройства подвергаются значительным механическим нагрузкам в зависимости от их размера, особенно в случае так называемой ванной или бытовые весы, и не нужно много времени, чтобы разбить части весов, даже если они правильно сконструированы и откалиброван.
Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как весы вообще «знают», сколько к ним добавлено массы? Каким образом эти устройства, независимо от их внутреннего устройства, остаются точными с течением времени? А что с утверждением, что «вес - это не та же масса», когда это ясно с первого взгляда на коммерческий мир, в котором килограммы и фунты часто рассматриваются как разные единицы одного и того же физического количество?
Определение веса и массы
Масса - это мера вещества как такового, количества «вещества», присутствующего в образце. Один из способов представить себе массу - это то, что у нее есть интертия, а это означает, что если она не движется, к ней должна добавляться энергия. система, чтобы заставить его двигаться, тогда как если он уже движется, необходимо добавить энергию, чтобы замедлить или остановить его прямо. Интуиция подсказывает вам, что чем массивнее объект, тем труднее либо заставить его двигаться из состояния покоя, либо остановиться, когда он находится в движении.
Масса масса умножается на грамм, ускорение свободного падения. На Земле обычно используются грамм значение 9,8 метра на секунду в квадрате (м / с2), тогда как на Луне она значительно меньше, а на Юпитере намного больше, потому что эти тела имеют меньшую и большую массу, чем Земля, соответственно. В результате одна и та же масса будет иметь другой вес, если поместить ее в более или менее сильное гравитационное поле.
В системе единиц СИ (метрической или международной системе) базовой единицей массы является килограмм (кг), а единицей веса или, в более широком смысле, силы является ньютон (Н). Таким образом, человек с массой 70 кг (около 154 фунтов или фунт; 1 кг = 2,204 фунта) будет иметь вес (70) (9,8) = 686 Н на Земле.
Масса по сравнению с весом в повседневной жизни
Фунт - это фактически единица веса, а не массы. Корневой единицей массы в соответствующей имперской, или британской, системе единиц является слизняк которая в значительной степени вышла из употребления. Поскольку большинство людей используют свои весы на Земле, а американцы хотят знать свою «массу» в фунтах, гравитация фактически включена в весы на Земле.
Таким образом, с научной точки зрения неверно утверждать, что «100 килограммов равны 220,4 фунта», но это является правильно сказать: «Масса 100 килограммов на Земле весит 220,4 фунта». Имейте в виду, что большинство количества были изобретены много веков назад, в то время, когда гравитация, кроме земной, не стоила учета для!
Краткая история весов
Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716), которому приписывают соавторство в изобретении математической области исчисления вместе с Исааком Ньютоном, также считается изобретателем первых устройств для взвешивания. Его конструкция была очень похожа на астрологический знак, который обычно изображают Весы: вертикальный столб с горизонтальной перекладиной, прикрепленной к вершине подвижным шарниром. К концам этого горизонтального стержня были подвешены две пластины с относительной массой, достаточной для удержания сборки в равновесии.
Гений устройства Лейбница, названный балансировка центрального луча, это то, что он может определить родственник массы помеченных объектов посредством серии сложений и вычитаний камешков и т.п. По этой схеме было неизбежно, что позиции будут отмечены и присвоены числовые значения, и была задействована совершенно новая система точного отслеживания количества.
В середине 1750-х гг. Первые маятниковые весы появились, и со временем они стали более сложными, поскольку инженерные разработки позволили повысить точность производства. Маятниковые весы до сих пор используются во многих формах, и многие из них оснащены электроникой, которая позволяет, скажем, преобразовывать заданный вес в заданную закупочную цену.
Типы весов
Баланс центрального луча, по причинам, которые, вероятно, уже ясны, является не большей частью современной науки или коммерции, чем Pony Express. Однако без этой причудливой машины не возникло бы ни одной из современных весов. Примеры современных весов:
Аналитические весы: Это то, что вы, вероятно, видели в лаборатории. Вы просто кладете объект на тарелку поверх устройства, и он возвращает массу (или, если пользователь предпочитает, «массу» в имперских единицах, таких как унции или фунты). Они построены так, что пластина находится в состоянии покоя только под действием силы тяжести, и машина уравновешивает это, внутренне определяя силу, необходимую для того, чтобы пластина оставалась неподвижной.
Весы для ванной: Прогрессивные достижения в области технологий привели к созданию моделей, которые больше не похожи на единое определение весов для ванной комнаты. Большинство из них сегодня являются цифровыми, но аналоговые модели «старой школы» сохраняются.
Шкала счета: Он используется для взвешивания нескольких объектов, имеющих одинаковый вес (например, прецизионных шарикоподшипников), и отображения общего количества штук на основе результата.
Например, если у вас есть большая коллекция разноцветных, но в остальном одинаковых резиновых мячей, вы можете определить сколько именно в вашей коллекции, загрузив их на такую шкалу и установив для входного параметра массу одного мяч. Таким образом, для набора резиновых мячей весом 0,125 кг каждый и общей массой 40 кг машина ответит, что в вашей коллекции [40 кг / (0,125 кг / мяч)] = 320 мячей.
Крановые весы: Эти весы имеют ожидаемую грузоподъемность 5000 фунтов (2270 кг) или более, что составляет 2,5 тонны, как и у большинства обычных автомобилей. Они предназначены для взвешивания грузов одновременно с их подвешиванием над землей с помощью крана. Это не будет делом для невнимательных!
Микровесы: Они могут быть считаны с точностью до 1 микрограмма (1 мкг) или лучше. Микрограмм - это одна миллиардная часть килограмма, что означает, что, хотя это, вероятно, не та единица, с которой вы много пересекались на на сознательном уровне, это часть повседневной жизни химиков, микробиологов, фармакологов и многих других специалистов в области науки.
Почтовые весы: Этот вид весового устройства является примером вычислительных весов, которые отображают изменения цен при добавлении или удалении массы в соответствии с потребностями клиента. Он используется для определения веса доставки или стоимости доставки писем или посылок, доставляемых Почтовой службой США (USPS) или частными транспортными компаниями.
Масштаб автомобиля: Эти весы созданы для взвешивания больших грузовиков, сельскохозяйственных машин и других крупных промышленных транспортных средств. Вы, вероятно, видели знаки с надписью «Впереди весовая станция», если вы ехали по межгосударственным автомагистралям США.
Они используются для обеспечения соблюдения правил безопасности, например, для обеспечения того, чтобы транспортные средства, движущиеся по определенным дорогам, не превышали опубликованные ограничения веса этих дорог - опять же, у большинства людей нет повода вглядываться в внимательно!