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Bilance e bilance possono essere utilizzate per cose simili, ma capire le differenze nel modo in cui producono i loro pesi ti dice sui loro diversi usi. Molte persone usano le parole "scala" e "equilibrio" per indicare le stesse cose o cose simili. Ciò può creare confusione nel determinare ciò che viene misurato con precisione attraverso tecniche di laboratorio che utilizzano bilance e bilance.
Cosa fanno le scale
Le bilance vengono generalmente utilizzate per misurare il peso. Misurano la forza che agisce su una massa e usano la formula per il peso di un oggetto sulla Terra per determinarne il peso. I tipi di bilance possono variare nel modo in cui funzionano. Le moderne bilance a volte usano gruppi di molle disposte insieme in modo tale che la bilancia misura la compressione della molla per determinare il peso.
Altre bilance utilizzano celle di carico estensimetriche. Si tratta di dispositivi che, quando viene esercitata una forza su di essi, comprimono leggermente in modo tale da poter misurare una resistenza elettrica nell'estensimetro, dispositivi che misurano la corrente elettrica attraverso la cella di carico. La resistenza in questo circuito elettrico è correlata al peso posto sulla bilancia, quindi la variazione di questa resistenza può essere misurata e convertita in peso.
Le bilance sono generalmente utilizzate in applicazioni in cui non è necessaria la stessa precisione e complessità di una bilancia. Ciò significa che vedrai l'uso quando ti calpesti su una bilancia in palestra o a casa tua e su aree dove pesare ingredienti alimentari. Altri tipi di bilance includono bilance meccaniche che misurano la massa in modo semplice in base alla rotazione dell'ago dovuta al peso o alle bilance digitali che utilizzano un estensimetro come descritto.
Cosa fanno i saldi
I saldi, d'altra parte, ti dicono la massa di tutto ciò che metti sulla piattaforma della bilancia. Calcolano questo in base al peso posto sulla piattaforma della bilancia usando gli stessi principi che utilizzano le bilance. Ma le bilance in particolare sono generalmente costruite utilizzando un meccanismo di ripristino della forza che si oppone alla forza di peso del materiale sulla bilancia. Questa forza di ripristino è ciò che fa ritornare l'oggetto in equilibrio con una forza netta di zero.
Contrariamente alle scale, i saldi sono più complicati e sono in genere visti più frequentemente in laboratori, centri di ricerca universitari, strutture mediche e ambienti di ricerca simili. In genere possono anche essere più precisi delle scale.
Diversi tipi di bilance possono comprendere microbilance che pesano campioni di massa in frazioni di grammo, bilance analitiche che misurano anche minime variazioni di peso e bilance di precisione, che hanno una gamma più ampia di pesi rispetto alle bilance analitiche ma meno precisione. Le bilance di precisione possono misurare la massa in grammi con precisione fino a due o tre cifre decimali. Le bilance analitiche possono raggiungere una maggiore precisione, fino a quattro cifre decimali, e le microbilance possono indicare la massa in grammi fino a sei posizioni decimali.
Nonostante queste differenze tra scale e bilance, i termini "bilance" e "bilance" sono ancora usati in modo relativamente intercambiabile (come indicato dal termine "bilancia bilancia"), anche tra gli scienziati, soprattutto dato che i meccanismi utilizzati dalle bilance possono anche misurare la massa e il i saldi utilizzati possono anche misurare il peso. Comprendere questi meccanismi in modo più dettagliato può aiutarti a discernere la differenza quando necessario.
Peso su bilance e bilance
Quando la gente pensa a bilance o equilibri, è comune visualizzare due masse collegate tra loro su un perno che pesa l'una sull'altra. Questa forma primitiva di determinazione della massa o del peso che è stata con gli umani per secoli mostra la fisica della forza gravitazionale che molte scale e bilance usano rispettivamente per determinare il peso o la massa.
Scale e bilance possono misurare rispettivamente peso e massa, ma si basano sugli stessi principi fisici che governano le forze gravitazionali sugli oggetti. Usando la seconda legge di Newton, puoi misurare la forza di un oggetto F come prodotto della sua massa m volte la sua accelerazione un' utilizzando F = ma. Perché la forza di un oggetto pesa W tirando verso la Terra è questa forza che usa un'accelerazione di g, accelerazione gravitazionale, è possibile riscrivere l'equazione come W = mg per la massa m dell'oggetto.
Nelle applicazioni del mondo reale, le bilance e le bilance devono essere calibrate in base alla posizione in cui vengono utilizzate perché l'accelerazione gravitazionale può variare fino allo 0,5% tra le diverse parti della Terra. Dopo aver calibrato la bilancia o la bilancia, la conversione tra peso e massa è semplice per lo strumento scientifico.
Scala a molla
Bilance e bilance possono sommare questa forza insieme ad altre forze come la variazione di lunghezza di una molla in risposta a un peso posto sulla superficie dello strumento. Queste molle si espandono e si comprimono secondo Accusa legge, che ti dice che la forza che agisce su una molla come il peso di un oggetto è direttamente correlata alla distanza che la molla si muove come conseguenza di essa.
In una forma simile alla seconda legge di Newton, questa legge è F = kx per una forza applicata F, la rigidità della molla K e la distanza che la molla si sposta di conseguenza X.
La scala della molla può essere sensibile e precisa per misurare le masse in frazioni di libbre. Quando sali su una bilancia da bagno, le molle al suo interno si comprimono in modo tale che l'ago o il quadrante ruoti fino a quando non viene mostrato il tuo peso. Sfortunatamente, le squame di primavera possono essere soggette a rallentamento poiché la molla viene utilizzata di routine per un lungo periodo di tempo. Questo fa sì che la molla perda la sua capacità, si espanda e si contraa naturalmente. Per questo motivo, devono essere calibrati in modo appropriato e costante per evitare che ciò accada.
Oltre a Hookes Law, puoi usare il Modulo di giovani (o modulo elastico) nel determinare la compressione di una stringa quando si esercita un peso su di essa. È definito come il rapporto tra lo stress e la deformazione, dato da E = ϵ / σ Per il modulo Youngs E, stress ϵ ("epsilon") e tensione σ ("sigma").
Per questa equazione, lo stress viene dato come forza per unità di area e la deformazione è la variazione di lunghezza divisa per la lunghezza originale. Il modulo Youngs misura la resistenza di un materiale alla deformazione e materiali più rigidi hanno moduli Youngs più grandi.
Il modulo dei giovani ha quindi unità di forza per area, così come la pressione. Puoi usarlo per moltiplicare il modulo di Young per la superficie della molla che riceve il peso dell'oggetto per ottenere la forza esercitata sulla molla. Questa è la stessa forza F nella legge di Hookes.
Estensimetro
Gli estensimetri utilizzati nelle bilance misurano il cambiamento della resistenza elettrica in presenza del peso sulla bilancia. L'estensimetro stesso è un pezzo di metallo che circonda un filo sottile o una lamina disposta in un modello a griglia di un circuito elettrico in modo tale che, quando sperimenta una forza in una direzione, la sua resistenza cambia anche di una piccola quantità precisa in proporzione al peso.
Quando il peso rende parti del filo o della lamina più tese e compresse, la resistenza del circuito elettrico aumenta e l'indicatore dell'estensimetro diventa più spesso e più corto in risposta a questo. Attraverso una corrente attraverso il circuito, le scale calcolano come questa resistenza cambia a causa del peso per determinare il peso esercitato su di loro. Il cambiamento di resistenza è di solito molto minuto e intorno a 0,12 Ω, ma ciò fornisce agli estensimetri una precisione ancora maggiore nella determinazione del peso.