Ваги та ваги можуть бути використані для подібних речей, але розуміння відмінностей у тому, як вони виробляють свої ваги, говорить вам про їх різне використання. Багато людей використовують слова "масштаб" і "баланс", щоб означати однакові або подібні речі. Це може спричинити плутанину у визначенні того, що саме вимірюється за допомогою лабораторних методів, що використовують шкали та ваги.
Що роблять ваги
Зазвичай ваги використовують при вимірюванні ваги. Вони вимірюють силу, що діє на масу, і використовують формулу ваги об’єкта на Землі, щоб визначити його вагу. Види вагових ваг можуть відрізнятися залежно від того, як вони працюють. У сучасних вагових вагах іноді використовуються набори пружин, розташованих разом, щоб вага вимірювала, наскільки стискає пружина для визначення ваги.
Інші ваги використовують тензометричні тензодатчики. Це пристрої, які при дії сили на них злегка стискають такі, що електричні Опір у тензорезисторі, пристрої, які вимірюють електричний струм через тензодатчик, можуть бути виміряний. Опір у цьому електричному ланцюзі корелює з вагою, розміщеною на шкалі, тому зміну цього опору можна виміряти та перетворити на вагу.
Зазвичай ваги використовуються в додатках, де не потрібно стільки точності та складності ваги. Це означає, що ви побачите користь, коли ступаєте на ваги у тренажерному залі чи у власному будинку, а також у місцях зважування харчових інгредієнтів. Інші типи вагових ваг включають механічні ваги, які вимірюють масу прямолінійно на скільки обертається голка завдяки вазі або цифрові ваги, що використовують датчик деформаційного навантаження, як описано.
Що роблять баланси
З іншого боку, баланси говорять про масу того, що ви розміщуєте на платформі ваги. Вони обчислюють це на основі ваги, розміщеної на платформі ваги, використовуючи ті самі принципи, що і ваги. Але, зокрема, ваги будуються з використанням механізму відновлення сили, який протистоїть силі ваги матеріалу на вагу. Ця сила відновлення - це те, що змушує об’єкт повернутися до рівноваги з чистою силою, рівною нулю.
На відміну від ваг, баланси є більш складними і, як правило, частіше спостерігаються в лабораторіях, університетських дослідницьких центрах, медичних закладах та подібних дослідницьких середовищах. Як правило, вони також можуть бути точнішими за шкали.
Різні типи зважувальних ваг можуть включати мікроваги, які зважують масові зразки до часток грама, аналітичні ваги, які також вимірює хвилинні зміни ваги та точності ваг, які мають більший діапазон ваг, ніж аналітичні ваги, але менше точність. Точні ваги можуть вимірювати масу в грамах з точністю до двох-трьох знаків після коми. Аналітичні ваги дозволяють досягти більшої точності до чотирьох знаків після коми, а мікробаланси дозволяють визначити масу в грамах до шести знаків після коми.
Незважаючи на ці відмінності між шкалами та залишками, терміни "ваги" та "залишки" все ще використовуються відносно взаємозамінно (як це дається терміном "балансова шкала"), навіть серед науковців, особливо враховуючи механізми використання ваг також можуть вимірювати масу, а ті, що використовують ваги, також можуть вимірювати вага. Більш детальне розуміння цих механізмів може допомогти вам розпізнати різницю, коли це необхідно.
Вага на вагах та вагах
Коли люди думають про терези або ваги, зазвичай вони уявляють собі дві маси, з’єднані одна з одною на опорі, яка зважує одну проти іншої. Ця примітивна форма визначення маси чи ваги, яка існувала у людей протягом століть, показує фізика сили тяжіння, яку багато ваги використовують для визначення ваги або маси, відповідно.
Ваги та ваги можуть вимірювати вагу та масу відповідно, але вони спираються на однакові фізичні принципи, що регулюють сили тяжіння на об'єкти. Використовуючи другий закон Ньютона, ви можете виміряти силу предметаFяк добуток своєї масимв рази його прискоренняавикористанняF = ma.Тому що сила ваги предметаWтягне до Землі ця сила, яка використовує прискоренняg, гравітаційного прискорення, ви можете переписати рівняння якШ = мгдля масимоб'єкта.
У реальних додатках шкали та ваги слід калібрувати, виходячи з місця, де вони знаходяться використовується, оскільки гравітаційне прискорення може змінюватися на цілих 0,5% в різних частинах Земля. Після калібрування шкали або ваги перетворення між вагою та масою є простим для наукового приладу.
Весняна шкала
Ваги та ваги можуть сумувати цю силу разом з іншими силами, такими як зміна довжини пружини у відповідь на вагу, розміщену на поверхні приладу. Ці пружини розширюються і стискаються відповідно доЗакон Гука, який говорить вам, що сила, яка діє на пружину, така як вага об’єкта, прямо корелює з відстанню, яку пружина рухається в результаті цього.
Цей закон є подібним до другого закону Ньютона
F = kx
для прикладеної силиF, жорсткість пружиниkі відстань, яку в результаті рухає пружинах.
Пружинна шкала може бути настільки чутливою і точною, щоб виміряти маси до фракцій фунтів. Коли ви наступаєте на ванну, пружини всередині неї стискаються так, що голка або циферблат обертаються, поки не відображається ваша вага. На жаль, пружинні ваги можуть, на жаль, ослабнути, оскільки пружина регулярно використовується протягом тривалого періоду часу. Це призводить до того, що пружина втрачає свою здатність і природно розширюється і стискається. З цієї причини їх потрібно калібрувати належним чином і постійно, щоб цього не сталося.
На додаток до закону Гука, ви можете використовуватиМодуль Юнга(або модуль пружності) при визначенні того, наскільки струна стискатиметься, коли ви накладете на неї вагу. Це визначається як відношення напруги до деформації, задане
E = \ frac {\ epsilon} {\ sigma}
для модуля ЯнгаЕ, стресϵ("епсилон") і процідитиσ("сигма").
Для цього рівняння напруження дається як сила на одиницю площі, а деформація - це зміна довжини, поділена на початкову довжину. Модуль Юнга вимірює стійкість матеріалу до деформації, а більш жорсткі матеріали мають більші модулі Янга.
Тоді модуль Янга має одиниці сили на площу, як і тиск. Ви можете використовувати це, щоб помножити модуль Юнга на площу поверхні пружини, яка приймає вагу об’єкта, щоб отримати силу, що діє на пружину. Це та сама силаFв законі Гука.
Вимірювач деформації
Тензометри, що використовуються у вагах, вимірюють зміну електричного опору за наявності ваги на вазі. Сам тензодатчик являє собою шматок металу, який оточує тонкий дріт або фольгу, розташовану у вигляді сітки електричного кола такий, що коли він відчуває силу в одному напрямку, його опір змінюється навіть на точну, невелику величину пропорційно величині вага.
Коли вага робить деталі дроту або фольги більш напруженими та стиснутими, опір електричного кола збільшується, а тензорезистор стає товстішим та коротшим у відповідь на це. Посилаючи струм по ланцюгу, ваги обчислюють, як цей опір змінюється внаслідок ваги, щоб визначити вагу, що надається на них. Зміна опору, як правило, дуже хвилинна і становить близько 0,12 Ом, але це надає тензорезисторам ще більшу точність у визначенні ваги.