Contenu
- Que font les échelles?
- Que font les soldes?
- Poids sur les balances et les balances
- Balance de printemps
- Jauge de contrainte
Les balances et les équilibres peuvent être utilisés pour des choses similaires, mais comprendre les différences dans la façon dont ils produisent leurs poids vous indique leurs utilisations différentes. Beaucoup de gens utilisent les mots "balance" et "balance" pour désigner des choses identiques ou similaires. Cela peut semer la confusion dans la détermination de ce qui est précisément mesuré grâce aux techniques de laboratoire utilisant des balances et des équilibres.
Que font les échelles?
Les balances sont généralement utilisées pour mesurer le poids. Ils mesurent la force agissant sur une masse et utilisent la formule du poids d’un objet terrestre pour déterminer son poids. Les types de balances peuvent varier dans leur fonctionnement. Les balances modernes utilisent parfois des jeux de ressorts disposés de manière à ce que la balance mesure la compression du ressort pour déterminer le poids.
D'autres balances utilisent des cellules de charge à jauge de contrainte. Il s’agit de dispositifs qui, lorsqu’une force est exercée sur eux, se compressent légèrement de manière à pouvoir mesurer une résistance électrique dans la jauge de contrainte, ce qui permet de mesurer le courant électrique dans la cellule de pesée. La résistance dans ce circuit électrique est en corrélation avec le poids placé sur la balance, ce qui permet de mesurer le changement de cette résistance et de le convertir en poids.
Les balances sont généralement utilisées dans des applications où vous n’avez pas besoin de la précision et de la complexité d’une balance. Cela signifie que vous verrez une utilisation lorsque vous monterez sur une balance au gymnase ou chez vous, ainsi que dans les zones de pesée des ingrédients alimentaires. Parmi les autres types de balances, on peut citer les balances mécaniques qui mesurent directement la masse en fonction du nombre de tours d'une aiguille en raison du poids ou les balances numériques qui utilisent une jauge de contrainte comme décrit.
Que font les soldes?
Les soldes, en revanche, vous indiquent la masse de tout ce que vous placez sur la plate-forme de la balance. Ils calculent cela en fonction du poids placé sur la plate-forme de la balance en utilisant les mêmes principes que ceux utilisés par les balances. Mais les balances en particulier sont généralement construites en utilisant un mécanisme de restauration de la force qui oppose la force du poids du matériau sur la balance. Cette force de restauration est ce qui fait que l’objet retourne à l’équilibre avec une force nette de zéro.
Contrairement aux balances, les soldes sont plus complexes et sont généralement plus fréquents dans les laboratoires, les centres de recherche universitaires, les établissements médicaux et les environnements de recherche similaires. Ils peuvent généralement être plus précis que les échelles.
Différents types de balances de pesage peuvent inclure des microbalances pesant des échantillons de masse en fractions de gramme, des balances analytiques qui mesurent également des variations infimes du poids et des balances de précision, qui présentent une plage de poids plus large que les balances analytiques mais une précision moindre. Les balances de précision peuvent mesurer la masse en grammes avec une précision pouvant aller jusqu'à deux ou trois décimales. Les balances analytiques peuvent atteindre une plus grande précision, jusqu'à quatre décimales, et les microbalances peuvent vous indiquer une masse en grammes allant jusqu'à six décimales.
Malgré ces différences entre les balances et les équilibres, les termes "balances" et "équilibres" sont encore utilisés de manière relativement interchangeable (comme l’appelle le terme "balance"), même parmi les scientifiques, en particulier compte tenu des mécanismes utilisés par les balances pour mesurer la masse et la Les soldes utilisés peuvent également mesurer le poids. Une compréhension plus détaillée de ces mécanismes peut vous aider à discerner la différence lorsque cela est nécessaire.
Poids sur les balances et les balances
Lorsque les gens pensent à des balances ou à des équilibres, ils visualisent généralement deux masses reliées l'une à l'autre sur un pivot qui pèse l'une contre l'autre. Cette forme primitive de détermination de la masse ou du poids qui existe chez l'homme depuis des siècles montre la physique de la force gravitationnelle utilisée par de nombreuses balances et équilibres pour déterminer la masse ou la masse, respectivement.
Les balances et les équilibres peuvent mesurer le poids et la masse, respectivement, mais ils reposent sur les mêmes principes physiques régissant les forces de gravitation sur les objets. En utilisant la seconde loi de Newtons, vous pouvez mesurer la force d'un objet F comme produit de sa masse m fois son accélération une en utilisant F = ma. Parce que la force d'un objet pèse W tirer vers la Terre est cette force qui utilise une accélération de g, accélération gravitationnelle, vous pouvez réécrire l'équation comme W = mg pour la masse m de l'objet.
Dans les applications réelles, les balances et les balances doivent être calibrées en fonction de l'emplacement où elles sont utilisées, car l'accélération gravitationnelle peut varier jusqu'à 0,5% dans différentes parties de la Terre. Après avoir calibré la balance ou la balance, la conversion entre poids et masse est simple pour l’instrument scientifique.
Balance de printemps
Les balances et les équilibres peuvent additionner cette force à côté d'autres forces telles que le changement de longueur d'un ressort en réponse à un poids placé sur la surface de l'instrument. Ces ressorts se dilatent et se compressent selon La loi de Hooke, ce qui vous indique que la force agissant sur un ressort, telle que le poids d’un objet, est directement corrélée à la distance parcourue par le ressort.
Sous une forme similaire à la seconde loi de Newtons, cette loi est F = kx pour une force appliquée F, la raideur du ressort k et la distance le printemps se déplace à la suite X.
La balance à ressort peut être aussi sensible et précise pour mesurer des masses à des fractions de livres. Lorsque vous montez sur un pèse-personne, les ressorts à l'intérieur se compressent de sorte que l'aiguille ou le cadran tourne jusqu'à ce que votre poids soit affiché. Les balances à ressort peuvent malheureusement subir un relâchement car le ressort est utilisé de manière routinière sur une longue période. Cela provoque la perte de capacité du ressort, son expansion et sa contraction naturelle. Pour cette raison, ils doivent être étalonnés correctement et constamment pour éviter que cela ne se produise.
En plus de la loi Hookes, vous pouvez utiliser le Module d'Young (ou module élastique) pour déterminer le degré de compression d’une corde lorsque vous exercez un poids dessus. Son défini comme le rapport de la contrainte à la déformation, donné par E = ϵ / σ Pour le module de Young E, stress ϵ ("epsilon") et la souche σ ("sigma").
Pour cette équation, la contrainte est exprimée en force par unité de surface et la déformation est le changement de longueur divisé par la longueur d'origine. Le module de Youngs mesure la résistance d'un matériau à la déformation, et les matériaux plus rigides ont un plus grand module de Young.
Le module de Young a alors des unités de force par zone, de même que la pression. Vous pouvez l'utiliser pour multiplier le module d'Young par la surface du ressort qui reçoit le poids de l'objet pour obtenir la force exercée sur le ressort. C'est la même force F dans la loi Hookes.
Jauge de contrainte
Les jauges de contrainte utilisées dans les balances mesurent le changement de résistance électrique en présence du poids sur la balance. La jauge de contrainte elle-même est un morceau de métal qui entoure un fil mince ou une feuille disposée selon un schéma en forme de grille d’un circuit électrique, de sorte que, lorsqu’elle subit une force dans une direction, sa résistance change même de manière très faible et précise. proportion au poids.
Lorsque le poids rend des parties du fil ou de la feuille plus tendues et comprimées, la résistance du circuit électrique augmente et la jauge de contrainte devient alors plus épaisse et plus courte. Lorsqu’un courant traverse le circuit, les balances calculent l’évolution de cette résistance due au poids pour déterminer le poids qu’elles exercent. Le changement de résistance est généralement très minime et d’environ 0,12 Ω, mais cela donne des jauges de contrainte d'autant plus précises que le poids est déterminé.