Takmer všetci boli na váhe; niektorí ľudia kontrolujú svoju váhu denne na zdravotné alebo športové účely, zatiaľ čo iní viac využívajú váhy v supermarkete, na pracovisku alebo ako súčasť komplexného prírodovedného vzdelávania.
Vážiace váhy sú často obviňovaní z nesprávnosti, a to oprávnene; tieto zariadenia sú vzhľadom na svoju veľkosť vystavené značnému mechanickému namáhaniu, najmä v prípade tzv. kúpeľne resp váhy pre domácnosť a netreba veľa, aby sa diely váhy vážili v neporiadku, aj keď sú správne vyrobené a kalibrovaný.
Zamysleli ste sa niekedy nad tým, ako váha vôbec „vie“, koľko hmoty jej bolo pridané? Ako tieto zariadenia, bez ohľadu na ich vnútorné fungovanie, zostanú v priebehu času presné? A čo tvrdí, že „hmotnosť nie je rovnaká hmotnosť“, keď je to zrejmé z pohľadu na komerčnom svete sa kilogramy a libry často považujú za rôzne jednotky tej istej fyzickej látky množstvo?
Hmotnosť a hmotnosť definované
Omšu je miera hmoty ako takej, množstvo „látky“ prítomnej vo vzorke. Jedným zo spôsobov, ako si predstaviť hmotu, je to, že má intertia, čo znamená, že ak sa nehýbe, musí sa k nej pridať energia systém, ktorý ho uvedie do pohybu, zatiaľ čo ak sa už pohybuje, musí sa pridať energia, ktorá ho spomalí alebo zastaví priamo. Intuícia vám hovorí, že čím je objekt masívnejší, tým ťažšie je buď ho prinútiť uviesť do pohybu z pokoja, alebo zastaviť, keď je v pohybe.
Váha je hmotnosť vynásobená g, gravitačné zrýchlenie. Na Zemi sa všeobecne používa g hodnota je 9,8 metra za sekundu na druhú (m / s2), zatiaľ čo na Mesiaci je to podstatne menej a na Jupiteri je to oveľa väčšie, pretože tieto telesá majú menšiu a väčšiu hmotnosť ako Zem. Výsledkom je, že rovnaká hmota bude mať inú váhu, ak bude umiestnená do silnejšieho alebo slabšieho gravitačného poľa.
V systéme SI jednotiek (metrický alebo medzinárodný systém) je základnou jednotkou hmotnosti kilogram (kg), zatiaľ čo jednotka hmotnosti alebo širšie sila je newton (N). Teda osoba s hmotnosťou 70 kg (asi 154 libier alebo lb; 1 kg = 2,204 lb) bude mať na Zemi hmotnosť (70) (9,8) = 686 N.
Hmotnosť verzus váha v každodennom živote
Libra je v skutočnosti jednotka hmotnosti, nie hmotnosť. Koreňovou jednotkou hmotnosti v príslušnom imperiálnom alebo britskom systéme jednotiek je slimák, ktorý sa z veľkej časti prestal používať. Pretože väčšina ľudí používa svoje váhy na Zemi a Američania chcú poznať ich „hmotnosť“ v librách, je gravitácia v skutočnosti začlenená do váh na Zemi.
Nie je teda vedecky správne tvrdiť, že „100 kilogramov sa rovná 220,4 librám“, ale je to tak je správne povedať „Hmotnosť 100 kilogramov má na Zemi hmotnosť 220,4 libier.“ Majte na pamäti, že najviac množstvá boli vynájdené pred storočiami, v čase, keď gravitácia okrem Zeme nestála za započítanie pre!
Krátka história váhových strojov
Predpokladá sa, že Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), ktorý sa zaslúžil o spoločný vynález matematického poľa počtu spolu s Isaacom Newtonom, vytvoril prvé váhy. Jeho konštrukcia sa podobala astrologickému znameniu, ktoré zvyčajne predstavuje Váh: Vertikálny stĺp s vodorovnou tyčou pripevnenou k jeho hornej časti pohyblivým kĺbom. Na koncoch tejto vodorovnej tyče boli zavesené dve platne s dostatočnou relatívnou hmotnosťou, aby zostava bola v rovnováhe.
Geniálny Leibnizov prístroj, nazývaný a rovnováha stredného lúča, je to, že by to mohlo určiť príbuzný masy označených predmetov prostredníctvom série sčítaní a odčítaní okruhliakov alebo podobne. Z tejto schémy bolo nevyhnutné, aby sa pozíciám označovali a prideľovali číselné hodnoty, a do hry sa dostal úplne nový systém presného sledovania množstiev.
V polovici 50. rokov 17. storočia prvý kyvadlové váhy objavili sa, a tieto sa postupom času stávali komplikovanejšími, pretože technický vývoj umožňoval vyššiu presnosť vo výrobe. Kyvadlové váhy sa dodnes používajú v mnohých formách a mnohé sú vybavené elektronikou, ktorá umožňuje napríklad premenu danej hmotnosti na danú kúpnu cenu.
Typy váh
Vyváženie stredového lúča z dôvodov, ktoré sú už pravdepodobne jasné, už nie je súčasťou modernej vedy alebo obchodu ako Pony Express. Bez tohto dnes kuriózneho stroja by nevznikla žiadna z váh v modernom používaní. Vzorkovanie moderných váhových strojov:
Analytická váha: Toto ste pravdepodobne videli v laboratóriu. Jednoducho umiestnite objekt na dosku na vrch jednotky a vráti hmotu (alebo, ak to užívateľ uprednostňuje, „hmotu“ v imperiálnych jednotkách, ako sú unce alebo libry). Sú skonštruované tak, aby doska bola v pokoji iba pod vplyvom gravitácie, a stroj to vyváži vnútorným určením sily potrebnej na udržanie dosky v presnej polohe.
Mierka do kúpeľne: Progresívny pokrok v technológii vyústil do modelov, ktoré už nie sú ničím blízkym definícii jednotnej mierky kúpeľne. Väčšina je dnes digitálnych, ale „old-school“ analógové modely pretrvávajú.
Stupnica počítania: Používa sa na váženie viacerých objektov, o ktorých je známe, že majú jednotnú hmotnosť (napríklad presné guľkové ložiská), a na zobrazenie celkového počtu kusov na základe výsledku.
Napríklad, ak ste mali veľkú zbierku rôzne zafarbených, ale inak identických gumových guličiek, mohli by ste určiť presne koľko ich je vo vašej zbierke tak, že ich naložíte do takej mierky a nastavíte vstupný parameter na hmotnosť jedného ples. Takže pre sadu gumených guličiek s hmotnosťou 0,125 kg za kus a s celkovou hmotnosťou 40 kg by zariadenie odpovedalo, že máte vo svojej zbierke [40 kg / (0,125 kg / guličku)] = 320 guličiek.
Žeriavová váha: Tieto váhy majú predpokladanú kapacitu 5 270 libier (2 270 kg) alebo viac, čo je 2,5 tony, podobne ako väčšina bežných motorových vozidiel. Sú určené na váženie bremien súčasne s ich zavesením nad zemou pomocou žeriavu. Toto by nebolo úsilie nepozorných!
Mikrováha: Môžu sa odčítať s hodnotou 1 mikrogram (1 µg) alebo lepšou. Mikroggram je jedna miliardtina kilogramu, čo znamená, že aj keď to pravdepodobne nie je jednotka, s ktorou ste sa na inom veľmi pretínali vedomej úrovni, je to súčasť každodenného života chemikov, mikrobiológov, farmakológov a mnohých ďalších vedeckých pracovníkov.
Poštová váha: Tento druh váhového zariadenia je príkladom výpočtovej váhy, ktorá zobrazuje zmeny ceny pri pridávaní alebo odoberaní hmotnosti podľa potrieb zákazníka. Používa sa na stanovenie prepravnej hmotnosti alebo poplatkov za doručenie listov alebo balíkov doručených americkou poštovou službou (USPS) alebo súkromnými prepravnými spoločnosťami.
Stupnica vozidla: Tieto váhy sú určené na váženie veľkých nákladných vozidiel, poľnohospodárskych vozidiel a iných veľkých priemyselných vozidiel. Pravdepodobne ste videli známky, ktoré hovoria „Weigh Station Ahead“, ak ste jazdili po medzištátnych diaľniciach v USA.
Používajú sa na presadzovanie bezpečnostných predpisov, napríklad na zabezpečenie toho, aby vozidlá používajúce určité cesty nepresiahli limit zverejnené hmotnostné limity týchto ciest - opäť niečo, na čo väčšina ľudí nemá príležitosť pozerať zblízka!