Vsebina
- Kaj počne tehtnica
- Kaj počne ravnotežje
- Teža na tehtnici in tehtnicah
- Pomladna lestvica
- Merilnik napetosti
Za podobne stvari se lahko uporabljajo tehtnice in tehtnice, toda razumevanje razlik v njihovi uteži vam pove, o različnih načinih uporabe. Veliko ljudi uporablja besede "lestvica" in "ravnotežje", da pomenijo iste ali podobne stvari. To lahko povzroči zmedo pri določanju, kaj se natančno meri z laboratorijskimi tehnikami, ki uporabljajo tehtnice in tehtnice.
Kaj počne tehtnica
Tehtnice se običajno uporabljajo pri merjenju teže. Izmerijo silo, ki deluje na maso, in uporabijo formulo za težo predmeta na Zemlji, da določijo njegovo težo. Vrste tehtnic se lahko razlikujejo glede na svoje delovanje. Sodobne tehtnice včasih uporabljajo sklope vzmeti, razporejene skupaj, tako da tehtnica meri, koliko se vzmet stisne, da določi težo.
Druge tehtnice uporabljajo sevalne obremenitvene celice. To so naprave, ki se ob pritisku na njih rahlo stisnejo, tako da je mogoče meriti električni upor v merilniku napetosti, naprave, ki merijo električni tok skozi nosilno celico. Upor v tem električnem vezju je v korelaciji s težo, dano na lestvico, tako da lahko spremembo tega upora izmerimo in pretvorimo v težo.
Tehtnice se običajno uporabljajo v aplikacijah, kjer ne potrebujete toliko natančnosti in zapletenosti tehtnice. To pomeni, da boste videli uporabo, če stopite na tehtnico v telovadnici ali v svojem domu, pa tudi na območjih tehtanja sestavin hrane. Druge vrste tehtalne lestvice vključujejo mehanske tehtnice, ki merijo maso naravnost za koliko vrtljajev igle zaradi teže ali digitalne tehtnice, ki uporabljajo natezni merilec, kot je opisano.
Kaj počne ravnotežje
Tehtnice pa po drugi strani povejo maso, kar koli postavite na ploščad tehtnice. To izračunajo na podlagi teže, postavljene na ploščadi tehtnice, po enakih načelih, kot jih uporabljajo tehtnice. Zlasti tehtnice so na splošno zgrajene z mehanizmom obnove sile, ki nasprotuje sili teže materiala na tehtnici. Ta obnovitvena sila je tisto, zaradi česar se predmet vrne v ravnovesje z neto ničlo.
V nasprotju s tehtnicami so tehtnice bolj zapletene in jih običajno opažamo pogosteje v laboratorijih, univerzitetnih raziskovalnih centrih, zdravstvenih ustanovah in podobnih raziskovalnih okoljih. Na splošno so lahko tudi bolj natančni kot lestvice.
Različne vrste tehtalne tehtnice lahko vključujejo mikro tehtnice, ki tehtajo masne vzorce v deleži grama, analitične tehtnice, ki prav tako merijo minutne spremembe teže in tehtnice, ki imajo večji razpon uteži kot analitične tehtnice, vendar manj natančnosti. Natančne tehtnice lahko merijo maso v gramih z natančnostjo do dveh ali treh decimalnih mest. Analitične tehtnice lahko dosežejo večjo natančnost, do štiri decimalna mesta natančno, mikro tehtnice pa lahko povečajo maso v gramih do šest decimalnih mest.
Kljub tem razlikam med lestvicami in tehtnicami se izraza "tehtnica" in "tehtnica" še vedno uporabljata relativno zamenljivo (kot jih pojmuje izraz "tehtnica lestvice"), tudi med znanstveniki, zlasti glede na mehanizme, s katerimi lahko tehtnice merijo tudi maso in z uporabo tehtnic lahko izmerimo tudi težo. Podrobneje razumevanje teh mehanizmov vam lahko pomaga ugotoviti razliko, kadar je to potrebno.
Teža na tehtnici in tehtnicah
Ko ljudje pomislijo na tehtnice ali tehtnice, je običajno, da si ogledajo dve masi, ki sta povezani med seboj na vrtišču, ki tehta ena proti drugi. Ta primitivna oblika določanja mase ali teže, ki je bila s človekom že stoletja, prikazuje fiziko gravitacijske sile, ki jo številne lestvice in tehtnice uporabljajo pri določanju teže oz.
Tehtnice lahko tehtajo maso in maso, vendar se zanašajo na iste fizikalne principe, ki urejajo gravitacijske sile na predmete. Z Newtonovim drugim zakonom lahko izmerite silo predmeta F kot produkt njene mase m krat njegov pospešek a z uporabo F = ma. Ker sila predmetov teže W vleka proti Zemlji je ta sila, ki uporablja pospešek g, gravitacijski pospešek, lahko enačbo zapišete kot W = mg za mašo m objekta.
V realnih aplikacijah je treba tehtnice in tehtnice umeriti glede na lokacijo, na kateri se uporabljajo, ker se lahko gravitacijski pospešek v različnih delih Zemlje spreminja za kar 0,5%. Po kalibraciji lestvice ali tehtnice je pretvorba med težo in maso naravnost za znanstveni instrument.
Pomladna lestvica
Tehtnice in tehtnice lahko to silo seštevajo skupaj z drugimi silami, kot je sprememba dolžine vzmeti kot odziv na težo, postavljeno na površino instrumentov. Te vzmeti se razširijo in stisnejo v skladu s Zakon o kukih, kar vam pove, da je sila, ki deluje na vzmet, kot je teža predmeta, neposredno povezana z razdaljo, ki jo pomika premakne.
Ta zakon je v podobni obliki kot drugi zakon Newtona F = kx za uporabljeno silo F, togost vzmeti k in razdalja, ki jo vzmet premakne x.
Spomladanska lestvica je lahko tako občutljiva in natančna za merjenje mase v deleži kilogramov. Ko stopite na kopalniško tehtnico, se vzmeti v njej stisnejo tako, da se igla ali številčnica vrti, dokler se ne pokaže vaša teža. Spomladanske luske lahko žal oslabijo, saj se pomlad uporabljamo rutinsko v daljšem časovnem obdobju. Zaradi tega pomlad izgubi sposobnost in se naravno razširi in skrči. Zaradi tega jih je treba ustrezno in nenehno umerjati, da se to ne bi zgodilo.
Poleg zakona o kaveljih lahko uporabite Modul mladih (ali modul elastike) pri določanju, koliko vrvice se bo stisnilo, ko boste na njej težki. Opredeljena je kot razmerje med napetostjo in napetostjo, ki ga je podala E = ϵ / σ Za Youngs modul E, stres ϵ ("epsilon") in sev σ ("sigma").
Za to enačbo je napetost dana kot sila na enoto površine, napetost pa je sprememba dolžine, deljena s prvotno dolžino. Youngs-ov modul meri odpornost materiala na deformacijo in bolj trdi materiali imajo večje Youngs-ove module.
Modul mladičev ima nato enote sile na območje, prav tako tudi pritisk. To lahko uporabite za pomnožitev Youngsovega modula na površino vzmeti, ki sprejme težo predmeta, da dobite silo, ki deluje na vzmet. To je ista sila F v zakonu Hookes.
Merilnik napetosti
Merilniki napetosti, ki se uporabljajo pri tehtnicah, merijo spremembo električne upornosti ob prisotnosti teže na tehtnici. Sama merilna sila je kos kovine, ki obdaja tanko žico ali folijo, ki je razporejena po mrežastem vzorcu električnega tokokroga, tako da se njen upor, ko doživi silo v eno smer, spremeni celo v natančno majhno količino sorazmerno s težo.
Ko teža naredi dele žice ali folije bolj napete in stisnjene, se upor električnega tokokroga poveča in deformacijski profil postane debelejši in krajši kot odgovor na to. Če na tok skozi tokokrog pride, tehtnica izračuna, kako se ta upor spreminja zaradi teže, da se določi teža, ki jo ima. Sprememba upora je običajno zelo majhna in znaša približno 0,12 Ω, vendar to daje merilnikom napetosti še več natančnosti pri določanju teže.