Весы и весы могут использоваться для аналогичных целей, но понимание различий в том, как они производят свои веса, говорит вам об их различном использовании. Многие люди используют слова «масштаб» и «баланс» для обозначения одинаковых или похожих вещей. Это может вызвать путаницу при определении того, что именно измеряется с помощью лабораторных методов, использующих весы и весы.
Что делают весы
Весы обычно используются при измерении веса. Они измеряют силу, действующую на массу, и используют формулу веса объекта на Земле, чтобы определить его вес. Типы весов могут различаться по принципу работы. В современных весах иногда используются наборы пружин, расположенных вместе, так что весы измеряют, насколько пружина сжимается для определения веса.
В других весах используются тензодатчики. Это устройства, которые при приложении силы слегка сжимаются, так что электрическое сопротивление тензодатчика, устройства, которые измеряют электрический ток через датчик веса, могут быть измеряется. Сопротивление в этой электрической цепи коррелирует с весом, помещенным на весы, поэтому изменение этого сопротивления можно измерить и преобразовать в вес.
Весы обычно используются в приложениях, где нет необходимости в такой высокой точности и сложности весов. Это означает, что вы сможете использовать его, когда наступаете на весы в тренажерном зале или у себя дома, а также при взвешивании пищевых ингредиентов. К другим типам весов относятся механические весы, которые измеряют массу просто по тому, насколько поворачивается стрелка из-за веса, или цифровые весы, в которых используется тензодатчик, как описано.
Что делают балансы
С другой стороны, весы сообщают вам массу всего, что вы кладете на платформу весов. Они рассчитывают это на основе веса, помещенного на платформу весов, используя те же принципы, что и весы. Но, в частности, весы обычно строятся с использованием механизма восстановления силы, который противодействует силе веса материала на весах. Эта восстанавливающая сила - это то, что заставляет объект возвращаться в равновесие с нулевой чистой силой.
В отличие от весов, весы более сложны и обычно чаще встречаются в лабораториях, исследовательских центрах университетов, медицинских учреждениях и аналогичных исследовательских средах. Как правило, они также могут быть более точными, чем весы.
Различные типы весов могут включать микровесы, которые взвешивают образцы масс до долей грамма, аналитические весы, которые также измеряет незначительные изменения веса и прецизионные весы, которые имеют больший диапазон веса, чем аналитические весы, но меньше точность. Прецизионные весы могут измерять массу в граммах с точностью до двух или трех знаков после запятой. Аналитические весы могут достигать большей точности, до четырех знаков после запятой, а микровесы могут определять массу в граммах с точностью до шести знаков после запятой.
Несмотря на эти различия между весами и весами, термины «весы» и «весы» по-прежнему используются относительно взаимозаменяемо (в соответствии с термином "весы весов"), даже среди ученых, особенно с учетом механизмов, которые используют весы, могут также измерять массу, а те, которые используют весы, могут также измерять масса. Более подробное понимание этих механизмов может помочь вам при необходимости различить разницу.
Вес на весах и весах
Когда люди думают о весах или весах, они обычно представляют две массы, соединенные друг с другом на оси, которая взвешивает одну относительно другой. Эта примитивная форма определения массы или веса, которая существовала у людей на протяжении веков, показывает физика силы тяжести, которую используют многие весы для определения веса или массы, соответственно.
Весы и весы могут измерять вес и массу, соответственно, но они полагаются на те же физические принципы, которые управляют силами гравитации на объектах. Используя второй закон Ньютона, вы можете измерить силу объекта.Fкак продукт его массымраз его ускорениеас использованиемF = ma.Потому что сила веса объектаWпритяжение к Земле - это сила, использующая ускорениеграмм, ускорение свободного падения, уравнение можно переписать в видеW = мгдля массымобъекта.
В реальных приложениях весы и весы следует откалибровать в зависимости от места, в котором они находятся. используется, потому что ускорение свободного падения может варьироваться на 0,5% в разных частях Земля. После калибровки весов или весов преобразование веса в массу для научного прибора становится простым.
Весенняя шкала
Весы и противовесы могут суммировать эту силу вместе с другими силами, такими как изменение длины пружины в ответ на вес, помещенный на поверхность инструмента. Эти пружины расширяются и сжимаются в соответствии сЗакон Гука, который говорит вам, что сила, действующая на пружину, такая как вес объекта, напрямую коррелирует с расстоянием, на которое пружина перемещается в результате этого.
В форме, аналогичной второму закону Ньютона, этот закон имеет вид
F = kx
для приложенной силыF, жесткость пружиныkи расстояние, на которое пружина перемещается в результатеИкс.
Пружинная шкала может быть столь же чувствительной и точной для измерения массы до долей фунтов. Когда вы наступаете на весы для ванной, пружины внутри них сжимаются так, что стрелка или циферблат вращается, пока не будет показан ваш вес. К сожалению, пружинные весы могут ослабевать, поскольку пружина обычно используется в течение длительного периода времени. Это приводит к тому, что пружина теряет свою способность и естественным образом расширяется и сжимается. По этой причине их необходимо надлежащим образом и постоянно калибровать, чтобы этого не происходило.
В дополнение к закону Гука вы можете использоватьМодуль для младших(или модуль упругости) для определения того, насколько струна будет сжиматься, когда вы прикладываете к ней вес. Он определяется как отношение напряжения к деформации, определяемое выражением
E = \ frac {\ epsilon} {\ sigma}
для модуля ЮнгаE, стрессϵ("эпсилон") и напряжениеσ("сигма").
Для этого уравнения напряжение задается как сила на единицу площади, а деформация - это изменение длины, деленное на исходную длину. Модуль Юнга измеряет сопротивление материала деформации, а более жесткие материалы имеют большие модули Юнга.
Тогда модуль Юнга имеет единицы силы на площадь, как и давление. Вы можете использовать это, чтобы умножить модуль Юнга на площадь поверхности пружины, которая принимает вес объекта, чтобы получить силу, действующую на пружину. Это та же силаFв законе Гука.
Тензометрический датчик
Тензодатчики, которые используются в весах, измеряют изменение электрического сопротивления при наличии груза на весах. Сам тензодатчик представляет собой кусок металла, окружающий тонкую проволоку или фольгу, расположенную в виде сетки в электрической цепи. таким образом, когда он испытывает силу в одном направлении, его сопротивление изменяется даже на небольшую точную величину, пропорциональную силе масса.
Когда вес делает части проволоки или фольги более напряженными и сжатыми, сопротивление электрической цепи увеличивается, и тензодатчик в ответ на это становится толще и короче. Посылая ток по цепи, весы вычисляют, как это сопротивление изменяется из-за веса, чтобы определить вес, приложенный к ним. Изменение сопротивления обычно очень незначительное и составляет около 0,12 Ом, но это дает тензодатчикам большую точность при определении веса.