Tehtnice in tehtnice se lahko uporabljajo za podobne stvari, toda razumevanje razlik v tem, kako proizvajajo uteži, vam pove o njihovi različni uporabi. Veliko ljudi uporablja besede "lestvica" in "ravnotežje", da pomenijo enake ali podobne stvari. To lahko povzroči zmedo pri določanju, kaj natančno se meri z laboratorijskimi tehnikami, ki uporabljajo tehtnice in tehtnice.
Kaj delajo tehtnice
Tehtnice se običajno uporabljajo pri merjenju teže. Izmerijo silo, ki deluje na maso, in s pomočjo formule za težo predmeta na Zemlji določijo njegovo težo. Vrste tehtnic se lahko razlikujejo glede na to, kako delujejo. Sodobne tehtnice včasih uporabljajo sklope vzmeti, razporejene skupaj, tako da tehtnica meri, koliko vzmet stisne za določitev teže.
Druge tehtnice uporabljajo merilne celice za merjenje napetosti. To so naprave, ki ob delovanju sile nanje rahlo stisnejo elektriko naprave za merjenje električnega toka skozi merilno celico so lahko upori v merilniku napetosti izmerjeno. Upor v tem električnem tokokrogu je povezan s težo, nameščeno na tehtnici, zato je mogoče spremembo te odpornosti izmeriti in pretvoriti v težo.
Tehtnice se običajno uporabljajo v aplikacijah, kjer ne potrebujete toliko natančnosti in zapletenosti tehtnice. To pomeni, da boste uporabili, ko stopite na tehtnico v telovadnici ali doma, pa tudi na območja tehtanja živilskih sestavin. Druge vrste tehtalne tehtnice vključujejo mehanske tehtnice, ki maso izmerijo naravnost za toliko, koliko se igla obrne zaradi teže, ali digitalne tehtnice, ki uporabljajo merilnik obremenitve, kot je opisano.
Kaj naredijo ravnotežja
Po drugi strani pa tehtnice povedo maso vsega, kar postavite na platformo tehtnice. To izračunajo na podlagi teže, nameščene na platformi tehtnice, z enakimi načeli, kot jih uporabljajo tehtnice. Toda zlasti tehtnice se praviloma gradijo z uporabo mehanizma za obnovo sile, ki nasprotuje sili teže materiala na tehtnico. Ta obnovitvena sila je tista, ki povzroči, da se objekt vrne v ravnovesje z neto silo nič.
V nasprotju s tehtnicami so tehtnice bolj zapletene in jih običajno pogosteje opazimo v laboratorijih, univerzitetnih raziskovalnih centrih, zdravstvenih ustanovah in podobnih raziskovalnih okoljih. Na splošno so lahko tudi natančnejši od tehtnic.
Različne vrste tehtalnih tehtnic lahko vključujejo mikro tehtnice, ki masne vzorce stehtajo na delce grama, analitske tehtnice, ki meri tudi minutne spremembe teže in natančnosti tehtnic, ki imajo večji razpon uteži kot analitične tehtnice, vendar manj natančnost. Natančne tehtnice lahko merijo maso v gramih z natančnostjo do dveh ali treh decimalnih mest. Analitske tehtnice lahko dosežejo večjo natančnost do štirih decimalnih mest, mikro tehtnice pa vam lahko sporočijo maso v gramih do šest decimalnih mest.
Kljub tem razlikam med tehtnicami in tehtnicami se izraza "tehtnica" in "tehtnica" še vedno uporabljata razmeroma zamenljivo (kot je navedeno v "tehtnica tehtnice"), tudi med znanstveniki, zlasti glede na mehanizme, s katerimi lahko tehtnice merijo tudi maso, tiste, ki jih uporabljajo tehtnice, pa utež. Podrobnejše razumevanje teh mehanizmov vam lahko pomaga, da boste po potrebi ugotovili razliko.
Teža na tehtnici
Ko ljudje pomislijo na tehtnice ali ravnotežja, je običajno, da si predstavljajo dve masi, povezani med seboj na vrtišču, ki tehta eno proti drugi. Ta primitivna oblika določanja mase ali teže, ki je bila pri ljudeh stoletja, kaže na fizika gravitacijske sile, ki jo številne tehtnice uporabljajo pri določanju teže ali mase, oz.
Tehtnice in tehtnice lahko merijo težo oziroma maso, vendar se opirajo na enaka fizikalna načela, ki urejajo gravitacijske sile na predmete. Z Newtonovim drugim zakonom lahko izmerite silo predmetaFkot produkt njegove masemkrat njegov pospešekauporaboF = ma.Ker sila teže predmetaWvleče proti Zemlji je ta sila, ki uporablja pospešekg, gravitacijski pospešek, lahko enačbo prepišete kotW = mgza mašompredmeta.
V resničnih aplikacijah je treba tehtnice in tehtnice umeriti glede na lokacijo, na kateri so se uporablja, ker se lahko gravitacijski pospešek v različnih delih območja spreminja za 0,5% Zemlja. Po umeritvi tehtnice ali tehtnice je pretvorba med maso in maso za znanstveni instrument preprosta.
Pomladna tehtnica
Tehtnice in tehtnice lahko to silo seštevajo skupaj z drugimi silami, kot je sprememba dolžine vzmeti kot odziv na utež na površini instrumenta. Te vzmeti se razširijo in stisnejo v skladu zHookov zakon, ki vam pove, da je sila, ki deluje na vzmet, kot je teža predmeta, neposredno povezana z razdaljo, ki jo vzmet zaradi nje premakne.
Ta zakon je podoben Newtonovemu drugemu zakonu
F = kx
za uporabljeno siloF, togost vzmetikin razdaljo, ki jo vzmet premakne zaradi tegax.
Pomladna tehtnica je lahko tako občutljiva in natančna za merjenje mas na frakcije kilogramov. Ko stopite na kopalniško tehtnico, se vzmeti v njej stisnejo tako, da se igla ali gumb vrti, dokler se ne prikaže vaša teža. Vzmetne tehtnice so na žalost lahko zrahljane, saj se vzmet dolgo časa uporablja rutinsko. To povzroči, da vzmet izgubi svojo sposobnost ter se naravno razširi in krči. Zato jih je treba ustrezno in nenehno umerjati, da se to ne zgodi.
Poleg Hookejevega zakona lahko uporabite tudiYoungov modul(ali modul elastičnosti) pri določanju, koliko stisne se struna, ko jo obremenite. Opredeljeno je kot razmerje med napetostjo in napetostjo, podano z
E = \ frac {\ epsilon} {\ sigma}
za Youngov modulE, stresϵ("epsilon") in sevσ("sigma").
Za to enačbo je napetost podana kot sila na enoto površine, deformacija pa je sprememba dolžine, deljena s prvotno dolžino. Youngov modul meri odpornost materiala na deformacije, bolj togi materiali pa imajo večje Youngove module.
Youngov modul ima nato enote sile na območje, prav tako tudi tlak. S tem lahko pomnožite Youngov modul s površino vzmeti, ki sprejme težo predmeta, da dobite silo, ki deluje na vzmet. To je ista silaFv Hookejevem zakonu.
Merilnik napetosti
Merilniki napetosti, ki se uporabljajo pri tehtalnih tehtnicah, merijo spremembo električnega upora v prisotnosti teže na tehtnici. Sam merilnik napetosti je kos kovine, ki obdaja tanko žico ali folijo, razporejeno po mrežastem vzorcu električnega vezja taka, da se, ko zazna silo v eni smeri, njen upor spremeni celo za natančno, majhno količino, sorazmerno z utež.
Ko so zaradi teže deli žice ali folije bolj napeti in stisnjeni, se odpornost električnega tokokroga poveča, odpornost na to pa postane debelejša in krajša. Pošiljajoč tok skozi vezje, tehtnica izračuna, kako se ta upor spremeni zaradi teže, da določi težo, ki je nanje obremenjena. Sprememba upora je ponavadi zelo majhna in znaša približno 0,12 Ω, vendar to daje merilnikom napetosti toliko večjo natančnost pri določanju teže.