Содержание
Весы и весы могут использоваться для подобных вещей, но понимание различий в том, как они производят свои веса, говорит вам об их различном использовании. Многие люди используют слова «масштаб» и «баланс», чтобы обозначать одинаковые или похожие вещи. Это может вызвать путаницу в определении того, что именно измеряется с помощью лабораторных методов, в которых используются весы и весы.
Что делают весы
Весы обычно используются при измерении веса. Они измеряют силу, действующую на массу, и используют формулу для веса объекта на Земле, чтобы определить его вес. Типы весов могут варьироваться в зависимости от того, как они работают. Современные весы иногда используют наборы пружин, расположенных вместе, так что весы измеряют, насколько пружина сжимается, чтобы определить вес.
Другие весы используют тензодатчики. Это устройства, которые при воздействии на них силы слегка сжимают, так что можно измерить электрическое сопротивление в тензодатчике, устройства, которые измеряют электрический ток через тензодатчик. Сопротивление в этой электрической цепи коррелирует с весом, размещенным на шкале, поэтому изменение этого сопротивления можно измерить и преобразовать в вес.
Весы обычно используются в приложениях, где вам не нужно столько точности и сложности баланса. Это означает, что вы увидите применение при взвешивании на весах в спортзале или у себя дома, а также в местах взвешивания пищевых ингредиентов. Другие типы весов включают в себя механические весы, которые измеряют массу напрямую по тому, насколько поворачивается игла из-за веса, или цифровые весы, которые используют тензодатчик, как описано.
Что делает баланс
Весы, с другой стороны, сообщают вам массу всего, что вы помещаете на платформу весов. Они рассчитывают это на основе веса, размещенного на платформе 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 сила восстановления - то, что заставляет объект возвращаться к равновесию с чистой силой ноля.
В отличие от весов, весы являются более сложными и обычно наблюдаются чаще в лабораториях, исследовательских центрах университетов, медицинских учреждениях и аналогичных исследовательских средах. Как правило, они также могут быть более точными, чем шкалы.
Различные типы весов могут включать микровесы, которые взвешивают образцы массы до доли грамма, аналитические весы, которые также измеряют незначительные изменения в весе и точные весы, которые имеют больший диапазон весов, чем аналитические весы, но с меньшей точностью. Точные весы могут измерять массу в граммах с точностью до двух или трех знаков после запятой. Аналитические весы могут достигать большей точности, до четырех десятичных знаков, а микробалансы могут сообщать вам массу в граммах до шести десятичных знаков.
Несмотря на эти различия между весами и весами, термины «весы» и «весы» все еще используются относительно взаимозаменяемо (как дано термином «весы»), даже среди ученых, особенно с учетом того, что механизмы, используемые весами, могут также измерять массу и Использование балансов также может измерять вес. Понимание этих механизмов более подробно может помочь вам различить разницу, когда это необходимо.
Вес на весах и весах
Когда люди думают о масштабах или балансах, обычно они визуализируют две массы, связанные друг с другом в стержне, который весит одну против другой. Эта примитивная форма определения массы или веса, которая была с людьми на протяжении веков, показывает физику гравитационной силы, которую многие весы и весы используют для определения веса или массы, соответственно.
Весы и весы могут измерять вес и массу соответственно, но они основаны на тех же физических принципах, которые управляют гравитационными силами на объектах. Используя второй закон Ньютона, вы можете измерить силу объекта F как продукт его массы м раз его ускорение с помощью F = ма Потому что сила веса предметов W притяжение к Земле это сила, которая использует ускорение грамм, гравитационное ускорение, вы можете переписать уравнение как W = мг для массы м объекта.
В реальных приложениях шкалы и весы должны быть откалиброваны на основе местоположения, в котором они используются, поскольку гравитационное ускорение может варьироваться на целых 0,5% в разных частях Земли. После калибровки шкалы или весов преобразование между весом и массой является простым для научного прибора.
Весенняя шкала
Весы и весы могут суммировать эту силу вместе с другими силами, такими как изменение длины пружины в зависимости от веса, помещенного на поверхность инструментов. Эти пружины расширяются и сжимаются в соответствии с Закон ХуксаЭто говорит о том, что сила, действующая на пружину, например вес объекта, напрямую связана с расстоянием, которое пружина перемещает в результате этого.
В форме, аналогичной второму закону Ньютона, этот закон F = кх для приложенной силы F, жесткость пружины К и расстояние, которое пружина перемещает в результате Икс.
Весенняя шкала может быть настолько чувствительной и точной, чтобы измерять массы до доли килограмма. Когда вы ступаете на весы для ванной, пружины внутри них сжимаются так, что игла или циферблат вращаются до тех пор, пока не отобразится ваш вес. К сожалению, пружинные весы могут быть ослаблены, так как пружина обычно используется в течение длительного периода времени. Это приводит к тому, что пружина теряет свои способности, естественно расширяется и сжимается. По этой причине их необходимо калибровать соответствующим образом и постоянно, чтобы этого не происходило.
В дополнение к закону Хукса, вы можете использовать Модуль для младших (или модуль упругости) при определении степени сжатия струны, когда вы оказываете на нее вес. Его определяют как отношение напряжения к деформации, определяемое как E = ϵ / σ Для модуля Юнга Е, стресс ϵ ("эпсилон") и штамм σ ("сигма").
Для этого уравнения напряжение дается как сила на единицу площади, а деформация - это изменение длины, деленное на первоначальную длину. Модуль Юнга измеряет сопротивление материала деформации, и более жесткие материалы имеют большие модули Юнга.
Модуль Юнга имеет единицы силы на площадь, как и давление. Вы можете использовать это для умножения модуля Юнга на площадь поверхности пружины, которая принимает вес объекта, чтобы получить силу, действующую на пружину. Это та же сила F в законе Хукса.
Тензодатчик
Тензодатчики, используемые в весах, измеряют изменение электрического сопротивления при наличии веса на весах. Сам тензодатчик представляет собой кусок металла, который окружает тонкий провод или фольгу, расположенную в виде сетки электрической цепи, так что, когда он испытывает силу в одном направлении, его сопротивление изменяется даже на точную небольшую величину в пропорционально весу.
Когда вес делает детали провода или фольги более напряженными и сжатыми, сопротивление электрической цепи увеличивается, и тензодатчик становится толще и короче в ответ на это. Пройдя по цепи через ток, весы рассчитывают, как это сопротивление изменяется в зависимости от веса, чтобы определить вес, который на них воздействует. Изменение сопротивления обычно очень незначительное и составляет около 0,12 Ом, но это дает тензодатчикам все большую точность при определении веса.