Sadržaj
Vage i vage mogu se upotrijebiti za slične stvari, ali razumijevanje razlika u načinu na koji izračuju svoje utege govori vam o njihovoj različitoj upotrebi. Puno ljudi koristi riječi "razmjera" i "ravnoteža" da bi značili iste ili slične stvari. To može uzrokovati konfuziju u određivanju onoga što se točno mjeri laboratorijskim tehnikama koje koriste vage i ravnoteže.
Što Vage rade
Vage se obično koriste za mjerenje težine. Oni mjere silu koja djeluje na masu i koriste formulu za težinu predmeta na Zemlji da bi odredili njegovu težinu. Vrste mjerila za vaganje mogu se razlikovati u načinu rada. Moderne vage ponekad koriste skupove opruga smještenih zajedno tako da vaga mjeri koliko se opruga stisne kako bi odredila težinu.
Ostale vage koriste se stanice sa opterećenjem. To su uređaji koji se, kada se vrši sila na njih, malo sabijaju tako da se može mjeriti električni otpor u mjeraču za naprezanje, uređaji koji mjere električnu struju kroz nosivu ćeliju. Otpor u ovom električnom krugu korelira s težinom koja je smještena na skali, tako da se promjena ovog otpora može izmjeriti i pretvoriti u težinu.
Vage se obično koriste u aplikacijama u kojima vam ne treba koliko preciznosti i složenosti ravnoteže. To znači da ćete vidjeti kako ćete stupiti na vagu u teretani ili u vlastitom domu, kao i područja za vaganje sastojaka hrane. Ostale vrste vaga uključuju mehaničke vage koje mjere masu ravno za koliko se igla okreće zbog težine ili digitalne vage koje koriste natezni mjerač tereta kako je opisano.
Što čine ravnoteže
Vage s druge strane govore o masi onoga što stavite na platformu vage. Oni to izračunavaju na osnovu težine postavljene na platformi vage koristeći iste principe kao i vaga. No posebno se vage izrađuju pomoću mehanizma za obnavljanje sile koji se suprotstavlja sili težine materijala na vagi. Ta obnoviteljska sila je ono što uzrokuje da se objekt vrati u ravnotežu s neto nulom silom.
Za razliku od skale, ravnoteže su složenije i obično ih se češće primjećuje u laboratorijima, sveučilišnim istraživačkim centrima, medicinskim ustanovama i sličnim istraživačkim okruženjima. Općenito mogu biti i preciznije od vaga.
Različite vrste vaga mogu sadržavati mikro vage koje važu masene uzorke do udjela grama, analitičke vage koje također mjere minutne promjene mase i preciznosti, koji imaju veći raspon utega od analitičkih vaga, ali manje preciznosti. Precizne vage mogu mjeriti masu u gramima s preciznošću do dva ili tri decimalna mjesta. Analitički bilanci mogu postići veću preciznost, do četiri decimalna mjesta, a mikro balansi mogu vam dati masu u gramima do šest decimalnih mjesta.
Unatoč tim razlikama između ljestvica i ravnoteže, izrazi "vage" i "ravnoteže" i dalje se koriste relativno naizmjenično (kao što je dat izraz "vaga ravnoteža"), čak i među znanstvenicima, posebno s obzirom na mehanizme korištenja vaga također može mjeriti masu i oni koji upotrebljavaju vage također mogu mjeriti težinu. Ako detaljnije razumijete ove mehanizme, možete vam pomoći da uočite razliku kad je to potrebno.
Težina na vagi i ravnoteži
Kad ljudi razmišljaju o vagama ili ravnoteži, uobičajeno je da vizualiziraju dvije mase povezane jedna na drugu na okretnom položaju koji teži jedna protiv druge. Ovaj primitivni oblik određivanja mase ili težine koji je stoljećima bio s ljudima pokazuje fiziku gravitacijske sile koju mnoge ljestvice i ravnoteže koriste za određivanje težine, odnosno mase.
Vage i vage mogu mjeriti težinu i masu, odnosno oslanjaju se na iste fizičke principe koji upravljaju gravitacijskim silama na objekte. Pomoću drugog zakona Newtona možete izmjeriti silu predmeta F kao proizvod svoje mase m puta njegovo ubrzanje koristeći F = ma. Jer sila predmeta teži W povlačenje prema Zemlji je ta sila koja koristi ubrzanje od g, gravitacijsko ubrzanje, jednadžbu možete prepisati kao W = mg za misu m objekta.
U stvarnim aplikacijama, vage i ravnoteže trebaju se kalibrirati na temelju mjesta na kojem se koriste, jer gravitacijsko ubrzanje može varirati do 0,5% u različitim dijelovima Zemlje. Nakon umjeravanja razmjera ili ravnoteže, pretvorba između mase i mase ravna se znanstvenom instrumentu.
Proljetna ljestvica
Vage i vage mogu zbrojiti tu silu zajedno s drugim silama, poput promjene duljine opruge kao odgovor na težinu postavljenu na površini instrumenata. Te se opruge proširuju i sabijaju prema Zakon o kukama, što vam govori da je sila koja djeluje na oprugu kao što je težina predmeta, izravno povezana s udaljenošću kojom se opruga kreće kao rezultat.
U sličnom je obliku s drugim Newtonovim zakonom, ovaj zakon je F = kx za primijenjenu silu F, krutost opruge k a udaljenost kao rezultat se pomiče opruga x.
Proljetna vaga može biti jednako osjetljiva i precizna za mjerenje mase u frakcijama kilograma. Kad zakoračite na kupaonsku vagu, opruge unutar nje stisnu se tako da se igla ili kotačić okreću dok se ne pokaže vaša težina. Proljetne ljuske mogu, nažalost, biti podložne slabljenju, jer se proljeće redovito koristi tijekom dugog razdoblja. Zbog toga proljeće gubi sposobnost i prirodno se širi i steže. Zbog toga ih treba pravilno i kontinuirano kalibrirati kako bi se spriječilo da se to ne dogodi.
Pored Zakona o kukama, možete koristiti i Modul mladeži (ili modul elastičnosti) u određivanju koliko će se niz stisnuti kad na njemu opterećujete težinu. Definiran je kao omjer napona i naprezanja, koji je dao E = ϵ / σ Za Youngs modul E, stres ϵ ("epsilon") i naprezanje σ ( "Sigma").
Za ovu jednadžbu dan je napon kao sila po jedinici površine, a napetost je promjena duljine podijeljena s izvornom duljinom. Youngs modul mjeri otpornost materijala na deformiranje, a čvršći materijali imaju veće Youngs module.
Modul mladića tada ima jedinice sile po području, kao i pritisak. Možete to koristiti za umnožavanje Youngs-ovog modula na površinu opruge koja prima težinu predmeta da biste dobili silu koju djeluje na oprugu. To je ista sila F u zakonu Hookes.
Mjerenje naprezanja
Detektori mjerenja koji se koriste u vagama mjere promjenu električnog otpora u prisutnosti težine na skali. Sam mjerač naprezanja je komad metala koji okružuje tanku žicu ili foliju smještenu u mrežnom obrascu električnog kruga, tako da, kada iskusi silu u jednom smjeru, njegov otpor se mijenja čak i preciznom, malom količinom u proporcija težini.
Kada težina čini dijelove žice ili folije zategnutijima i komprimiranim, otpor električnog kruga se povećava, a mjerač naprezanja postaje deblja i kraća kao odgovor na to. Uz struju kroz krug, vage izračunavaju kako se taj otpor mijenja zbog težine da bi se odredila težina koja se vrši na njima. Promjena otpora je obično vrlo mala i kreće se od 0,12 Ω, ali to daje mjernim napetostima još veću preciznost u određivanju težine.