תוֹכֶן
ניתן להשתמש במאזניים ובאזנים לדברים דומים, אך הבנת ההבדלים באופן שהם מייצרים את משקולותיהם מספרת לכם על השימושים השונים שלהם. הרבה אנשים משתמשים במילים "קנה מידה" ו"איזון "כדי להתייחס לאותם דברים דומים או דומים. זה יכול לגרום לבלבול בקביעת המידה המדויקת באמצעות טכניקות מעבדה המשתמשות במאזניים ובאזנים.
מה עושים בקנה מידה
סולמות משמשים בדרך כלל במדידת משקל. הם מודדים את הכוח הפועל על מסה ומשתמשים בנוסחה למשקל של חפץ בכדור הארץ כדי לקבוע את משקלו. סוגי סולם השקילה יכולים להשתנות באופן עבודתם. מאזני השקילה המודרניים משתמשים לפעמים בסטים של קפיצים המסודרים זה לזה, כך שהקנה מידה מודד כמה הקפיץ נדחס לקביעת המשקל.
מאזני שקילה אחרים משתמשים בתאי עומס מד מתח. מדובר במכשירים שכאשר מפעילים עליהם כוח דוחסים מעט כך שניתן למדוד התנגדות חשמלית במתח המתח, מכשירים המודדים את הזרם החשמלי דרך תא העומס. ההתנגדות במעגל חשמלי זה מתאימה למשקל המונח על הסקאלה כך שניתן למדוד את השינוי בהתנגדות זו ולהמיר אותה למשקל.
סולמות משמשים בדרך כלל ביישומים שבהם אינכם זקוקים לדיוק וכמורכבות כמו איזון. פירוש הדבר שתראה שימוש כשאתה צועד בסולם שקילה בחדר הכושר או בבית שלך, כמו גם אזורים במשקל של רכיבי מזון. סוגים אחרים של סולם שקילה כוללים סולמות מכניים המודדים את המסה ישר לפי מידה של מחט מסתובבת בגלל משקל או מאזניים דיגיטליים המשתמשים במד עומס מתח כמתואר.
מה עושה איזונים
יתרות, לעומת זאת, אומרים לך את המסה של כל מה שאתה מציב על מצע האיזון. הם מחשבים זאת על סמך המשקל שמונח על פלטפורמת המאזן תוך שימוש באותם עקרונות בהם משתמשים מאזניים. אולם איזונים במיוחד בנויים בדרך כלל באמצעות מנגנון שחזור כוח המתנגד לכוח המשקל של החומר על האיזון. כוח השיקום הזה הוא הגורם לחפץ לחזור לשיווי משקל עם כוח נטו של אפס.
בניגוד לסולמות, האיזונים מורכבים יותר ונראים בדרך כלל בתדירות גבוהה יותר במעבדות, מרכזי מחקר באוניברסיטאות, מתקנים רפואיים וסביבות מחקר דומות. בדרך כלל הם יכולים להיות מדויקים יותר מאשר קשקשים.
סוגים שונים של איזון שקילה יכולים לכלול מיקרו-איזונים השוקלים דגימות המוניות לשברים של גרם, יתרות אנליטיות אשר מודדות גם שינויים דקים במשקל ויתרות דיוק, אשר טווח משקולות גדול יותר מאשר יתרות אנליטיות אך פחות דיוק. יתרות דיוק יכולות למדוד מסה בגרמים בדיוק של עד שניים או שלושה עשרוניים. יתרות אנליטיות יכולות להשיג דיוק רב יותר, עד ארבעה מקומות עשרוניים, ומיקרו-איזונים יכולים לספר לך מסה בגרמים של עד שישה מקומות עשרוניים.
למרות ההבדלים הללו בין מאזניים לאיזונים, המונחים "מאזניים" ו"איזונים "עדיין משמשים באופן יחסי להחלפה (כפי שניתן במונח" איזון קנה מידה "), אפילו בקרב מדענים, במיוחד בהינתן המנגנונים בהם השימוש בקשקשים עשוי גם למדוד את המסה ואת יתרות השימוש בהן יכולות גם למדוד משקל. הבנת המנגנונים הללו ביתר פירוט יכולה לעזור לך להבחין בהבדל במידת הצורך.
משקל על מאזניים ומאזן
כשאנשים חושבים על מאזניים או על איזונים, המשותף להם הם מדמיינים שתי המונים המחוברים זה לזה על ציר השקל זה כנגד השני. צורה פרימיטיבית זו של קביעת המסה או המשקל שנמצאת אצל בני אדם במשך מאות שנים, מציגה את הפיזיקה של כוח הכבידה בו משתמשים מאזניים ואיזונים רבים בקביעת המשקל או המסה בהתאמה.
מאזניים ומאזן עשויים למדוד משקל ומסה, בהתאמה, אך הם מסתמכים על אותם עקרונות פיזיים המסדירים את כוחות הכבידה על עצמים. באמצעות החוק השני של ניוטון תוכלו למדוד את כוחו של חפץ ו כתוצר של המסה שלו M פעמים ההאצה שלו א באמצעות F = ma. כי כוחו של אובייקט משקל W משיכה לכיוון כדור הארץ הוא כוח זה המשתמש בתאוצה של ז, תאוצה כבידה, אתה יכול לשכתב את המשוואה כ W = מ"ג למיסה M של האובייקט.
ביישומים בעולם האמיתי, יש לכייל מאזניים ומאזנים על סמך המיקום בו משתמשים בהם כיוון שתאוצת הכבידה יכולה להשתנות עד 0.5% באזורים שונים של כדור הארץ. לאחר כיול הסולם או האיזון, ההמרה בין משקל ומסה היא פשוטה עבור המכשיר המדעי.
בקנה מידה האביב
מאזניים ומאזנים עשויים לסכם כוח זה לצד כוחות אחרים כמו שינוי אורך הקפיץ בתגובה למשקל המונח על פני המכשירים. קפיצים אלה מתרחבים ודוחסים בהתאם חוק הוק, האומר לך שהכוח הפועל על קפיץ כמו משקל של חפץ נמצא בקורלציה ישירה עם המרחק בו הקפיץ נע כתוצאה ממנו.
בצורה דומה לחוק השני של ניוטון, חוק זה הוא F = kx לכוח מיושם ו, נוקשות המעיין k והמרחק הקפיץ נע כתוצאה מכך איקס.
סולם האביב יכול להיות רגיש ומדויק למדידת המונים לשברים של קילוגרמים. כשאתה צועד על סולם אמבטיה, הקפיצים שבתוכו דוחסים כך שהמחט או החוגה מסתובבים עד שמוצג המשקל שלך. קשקשים באביב יכולים, למרבה הצער, להיות נתון ברפיון שכן הקפיץ משמש באופן שגרתי לאורך תקופה ארוכה. זה גורם לאביב לאבד את יכולתו ולהתרחב ולהתכווץ באופן טבעי. מסיבה זו, עליהם לכייל כראוי וכל הזמן כדי למנוע את התרחשותם.
בנוסף לחוק הוקס, אתה יכול להשתמש ב- מודולוס של צעירים (או מודולוס אלסטי) בקביעת המיתר שידחס כשאתה מפעיל עליו משקל. זה מוגדר כיחס בין הלחץ למתח, הניתן על ידי E = ϵ / σ עבור מודולוס הצעירים ה, לחץ ϵ ("אפסילון") ומתחים σ ("sigma").
עבור משוואה זו מתח ניתן ככוח לכל שטח יחידה, והמתח הוא שינוי האורך המחולק באורך המקורי. מודול הצעירים מודד את ההתנגדות של חומר לעיוות, ובחומרים נוקשים יותר יש מודולים של הצעירים.
למודולוס של הצעירים יש יחידות כוח לאזור, וכך גם לחץ. אתה יכול להשתמש בזה כדי להכפיל את מודולוס הצעירים בשטח השטח של הקפיץ שמקבל את משקל העצם כדי להשיג את הכוח המופעל על הקפיץ. זהו אותו כוח ו בחוק הוקס.
מד זן
מדדי זן המשמשים במאזני שקילה מודדים שינוי בהתנגדות החשמלית בנוכחות המשקל בסולם. מד המתח עצמו הוא פיסת מתכת המקיפה חוט דק או נייר כסף המסודר בתבנית דמוית רשת של מעגל חשמלי כך שכאשר הוא חווה כוח בכיוון אחד, ההתנגדות שלו משתנה אפילו בכמות מדויקת וקטנה פרופורציה למשקל.
כאשר המשקל הופך את חלקי החוט או הנייר למתח ודחוסים יותר, ההתנגדות של המעגל החשמלי עולה, ומד המתח הופך להיות עבה וקצר יותר בתגובה לכך. מאז זרם דרך המעגל, מאזניים מחשבים כיצד ההתנגדות הזו משתנה בגלל המשקל לקביעת המשקל המופעל עליהם. השינוי בהתנגדות הוא לרוב דק מאוד וסביב ל 0.12 this, אך זה נותן מדדי מאמץ ביתר דיוק בקביעת המשקל.