Весы

Редко встретишь человека, который с легкостью может указать отличия между массой и весом тела. Так уж сложилось, что всех нас запутывало несоответствие физических понятий получаемым на практике результатам. Весом принято называть силу, с которой определённое тело действует на опору или подвес. А ведь любая сила имеет единицу измерения в 1Н (Ньютон). Почему же тогда при взвешивании нам называют иные единицы – килограммы? Отсюда и путаница в понятиях. Виной, как Вы уже догадались, является не физическое а, скорее, филологическое несоответствие. Весами принято называть приборы для определения массы тела, а не веса, как это могло показаться. Дело в том, что первые весы, которые использовало человечество, имели висячее положение. Так было удобнее торговцам и покупателям, поскольку весы «умели» сравнивать одинаковые массы. Наблюдение за правильностью такого сравнения легче и удобнее было проводить стоя, поэтому-то весы и подвешивались на определенную высоту. Отсюда и пошло название.

Принцип действия весов

Первые весы были примитивными, поскольку с их помощью удобно было только сравнивать массы. Статуя Фемиды держит в своей руке именно такой инструмент. С появлением эталонных единиц массы, процесс взвешивания приобрел более современный вид. Правда, и здесь был один очень существенный недостаток: ограничение по массе. Ведь для взвешивания требовалось количество противовесов, которые удваивали общую массу всей системы. Далеко не каждая опора способна выдерживать подобные нагрузки. Вот и заработала техническая мысль человека и пришли в мир принципиально новые устройства для определения массы. Условное разделение весов по принципу их действия таково:

— рычажные весы;
— пружинные;
— тензометрические;
— весы, работа которых основана на законах гидростатики.

Рычажные весы бывают равноплечные и разноплечные. О весах, имеющих равные плечи (плечом называется расстояние от точки непосредственной опоры до точки подвеса груза) было написано ранее. Более перспективными и удобными следовало бы считать разноплечные весы. В широких массах они известны под общим названием безмены. Принцип работы этих весов основан на законе равновесия: произведение массы на плечо является величиной постоянной для достижения равновесия. Проще говоря, если на расстоянии в 40 см от точки подвеса поместить груз в 2 кг, то уравновесить его можно, подвесив на расстоянии 10 см вес в 8 кг. Безмены несколько столетий были лидерами среди устройств, предназначенных для определения массы.

Пружинные весы работают по закону Гука. Ведь пружина имеет свойство растягиваться (или сжиматься) пропорционально массе. Изготовление таких весов было и есть простым. В прочный корпус помещалась пружина, к которой прикреплена стрелка, выведенная на внешнюю сторону корпуса. В обычном положении она ориентирована на отметку «0». При подвешивании эталонного груза в 1 кг, стрелка опускается, и ее окончательное положение обозначается на шкале соответствующим числом. Увеличиваем вес и проводим дальнейшую градуировку. Такие весы удобны и компактны. Но и они далеко не совершенны, так как имеют массу недостатков:

— узкий диапазон взвешивания;
— пружины подвержены механической и тепловой деформации, поэтому измерения имеют высокий уровень погрешности;
— градуировка, полученная при промышленном производстве весов, не всегда соответствует реальным величинам.

Тензометрические весы показывают преобразованную величину деформации датчика. При воздействии массы тела на тензодатчик, происходит его деформация (сжатие, прогиб, верчение). Через систему взаимосвязанных элементов, деформация приводит в действие стрелку указателя, которая и дает соответствующие показания на шкале. По сути дела, это усовершенствованные пружинные весы, где вместо пружины установлен более надежный и чувствительный к деформации элемент. Следовательно, и недостатки таких весов в точности повторяют недостатки упомянутого предшественника, правда, в меньшей степени.

Гидравлические и гидростатические весы работают на использовании силы Архимеда. При сдавливании емкости с жидкостью, производится ее вытеснение (деформация емкости). Далее весы работают как и тензометрические.

«А как же современные электронные весы?», — спросит скептик. О них уже упоминалось, поскольку это одна из разновидностей тензометрических весов. Принципиальное отличие только в том, что при увеличении нагрузки на датчик, происходит не его деформация, а изменение его сопротивления. Ну а далее Вы уже догадались: сопротивление изменяет силу тока при постоянном напряжении, поэтому остается только произвести соответствующее оформление и настройку вывода результатов на экран. Такие весы легче в эксплуатации, поскольку давно уже произведена соответствующая их комбинация с вычислительным и кассовым аппаратами, что значительно упрощает работу продавца и экономит время покупателя.

Источники погрешности весов.

Смешно сказать, но только древний безмен практически не дает погрешности измерений. Даже, полюбившиеся системе торговли, электронные весы имеют множество факторов, которые могут давать довольно существенные погрешности измерений. Рассмотрим только самые очевидные из них:

1. Механическое трение. Оно способно очень сильно искажать результаты взвешивания. Так как трение пропорционально массе, то при взвешивании получается погрешность не в несколько грамм, а в несколько процентов. Избежать подобного помогает уход и техническое обслуживание весов.
2. Механическая деформация элементов весов. Любой «перекос» деталей только увеличивает силу трения, следовательно, измерения будут неточными.
3. Воздействие полей. Даже магнитное поле Земли способно изменять показания электронных весов, так что уж говорить о ее гравитационном поле или электромагнитном поле, находящихся вблизи весов электроприборов.

Свести погрешность взвешивания до минимума помогает правильная и своевременная калибровка.

23.08.2013
Смотрите также:

Планируете ли вы голосовать на выборах президента в марте 2018 г.

Загрузка ... Загрузка ...

Архив опросов