Il dispositivo più semplice per determinare la massa e il peso è una bilancia a trave, nota a partire dal V millennio a.C. circa. Sono una trave sostenuta nella sua parte centrale. Ci sono coppe a ciascuna estremità della trave. Su uno di essi viene posto l'oggetto di misura e sull'altro vengono imposti pesi di dimensioni standard fino a portare il sistema in equilibrio. Nel 1849, il francese Joseph Beranger brevettò una bilancia migliorata di questo tipo. Avevano un sistema di leve sotto le coppe. Un tale dispositivo è stato molto popolare per molti anni nel commercio e nelle cucine.

Una variante della bilancia a trave è la stadera, conosciuta fin dall'antichità. In questo caso il punto di sospensione non è al centro della trave, il peso standard è costante. L'equilibrio viene stabilito modificando la posizione del punto di sospensione e il raggio viene pre-graduato (secondo la regola della leva).

Robert Hooke, un fisico inglese nel 1676, stabilì che la deformazione di una molla o di un materiale elastico è proporzionale all'entità della forza applicata. Questa legge gli ha permesso di creare una bilancia a molla. Tali scale misurano la forza, quindi, sulla Terra e sulla Luna, mostreranno risultati numerici differenti.

Attualmente, vengono utilizzati vari metodi per misurare la massa e il peso in base all'ottenimento di un segnale elettrico. Nel caso di misurazione di masse molto grandi, ad esempio un veicolo pesante, vengono utilizzati sistemi pneumatici e idraulici.

Dispositivi di misurazione del tempo

Il Sole è stato il primo misuratore di tempo nella storia, il secondo era il flusso d'acqua (o sabbia) e il terzo era la combustione uniforme di un combustibile speciale. Sorti in tempi antichi, orologi solari, ad acqua ea fuoco sono sopravvissuti fino ai nostri giorni. I compiti che i creatori di orologi affrontavano nell'antichità erano molto diversi da quelli di oggi. I cronometri non dovevano essere particolarmente precisi, ma dovevano dividere i giorni e le notti nello stesso numero di ore di diversa durata, a seconda della stagione. E poiché quasi tutti i dispositivi per misurare il tempo erano basati su fenomeni abbastanza uniformi, gli antichi "orologiai" dovevano ricorrere a vari trucchi per questo.

Meridiana.

La meridiana più antica è stata trovata in Egitto. È interessante notare che la prima meridiana dell'Egitto usava l'ombra non di un pilastro o di un'asta, ma del bordo di un ampio piatto. In questo caso, è stata misurata solo l'altezza del Sole e non è stato preso in considerazione il suo movimento lungo l'orizzonte.

Con lo sviluppo dell'astronomia è stato compreso il complesso movimento del Sole: il diurno insieme al cielo attorno all'asse del mondo e l'annuale lungo lo zodiaco. È diventato chiaro che l'ombra mostrerà gli stessi intervalli di tempo, indipendentemente dall'altezza del Sole, se l'asta è diretta parallelamente all'asse del mondo. Ma in Egitto, Mesopotamia, Grecia e Roma, il giorno e la notte, il cui inizio e la cui fine erano segnati dal sorgere e dal tramontare del Sole, erano divisi, indipendentemente dalla loro durata, da 12 ore, o, più grossolanamente, dal tempo del cambio della guardia, in 4 “guardie” di 3 ore ciascuna. Pertanto, sulla bilancia, era richiesto di segnare ore disuguali legate a determinati periodi dell'anno. Per le grandi meridiane, installate nelle città, gli gnomoni-obelischi verticali erano più convenienti. La fine di un tale obelisco era descritta sulla piattaforma orizzontale del piede da linee curve simmetriche, a seconda della stagione. Alcune di queste linee sono state disegnate sul piede, altre linee sono state disegnate trasversalmente, corrispondenti all'orologio. Quindi, una persona che guarda un'ombra potrebbe riconoscere sia l'ora che approssimativamente il mese dell'anno. Ma la scala piatta occupava molto spazio e non poteva accogliere l'ombra che lo gnomone proietta quando il Sole è basso. Pertanto, negli orologi di dimensioni più modeste, le scale erano posizionate su superfici concave. Architetto romano del I secolo AVANTI CRISTO. Vitruvio nel suo libro "On Architecture" elenca più di 30 tipi di acqua e meridiane e dà alcuni dei nomi dei loro creatori: Eudosso di Kyida, Aristarco di Samo e Apollonio di Pergamo. Secondo le descrizioni dell'architetto, è difficile farsi un'idea del design di questo o quell'orologio, ma è stato possibile identificare con loro molti dei resti di antichi contatori trovati dagli archeologi.

La meridiana ha un grosso svantaggio - l'incapacità di mostrare l'ora di notte e anche durante il giorno con tempo nuvoloso, ma ha un vantaggio importante rispetto ad altri orologi - una connessione diretta con il luminare, che determina l'ora del giorno. Pertanto, non hanno perso il loro significato pratico anche nell'era della distribuzione di massa di orologi meccanici di precisione, che richiedono una verifica. Le meridiane fisse medievali dei paesi dell'Islam e dell'Europa differivano poco da quelle antiche. È vero, nel Rinascimento, quando la borsa di studio iniziò a essere valutata, divennero di moda complesse combinazioni di scale e gnomoni, che fungevano da decorazione. Ad esempio, all'inizio del XVI secolo. nell'University Park di Oxford è stato installato un cronometro, che potrebbe servire come ausilio visivo per la costruzione di una varietà di meridiane. Dal XIV secolo, quando iniziarono a diffondersi gli orologi meccanici da torre, l'Europa abbandonò gradualmente la divisione del giorno e della notte in periodi uguali di tempo. Ciò ha semplificato le scale delle meridiane e hanno iniziato a decorare spesso le facciate degli edifici. In modo che l'orologio da parete potesse mostrare l'ora del mattino e della sera in estate, a volte veniva fatto doppio con quadranti ai lati di un prisma che sporgeva dal muro. A Mosca si può vedere una meridiana verticale sul muro dell'edificio dell'Università Umanitaria Russa in via Nikolskaya, e nel parco del Museo Kolomenskoye c'è una meridiana orizzontale, purtroppo senza quadrante e gnomone.

La meridiana più grandiosa fu costruita nel 1734 nella città di Jaipur dal Maharaja (governatore della regione) e dall'astronomo Sawai-Jai Singh (1686-1743). Il loro gnomone era un muro di pietra triangolare con un'altezza della gamba verticale di 27 me un'ipotenusa lunga 45 m Le scaglie erano posizionate su ampi archi lungo i quali l'ombra dello gnomone si muoveva a una velocità di 4 m all'ora. Tuttavia, il Sole nel cielo non sembra un punto, ma un cerchio con un diametro angolare di circa mezzo grado, quindi, a causa della grande distanza tra lo gnomone e la scala, il bordo dell'ombra era indistinto.

Le meridiane portatili erano molto diverse. Nell'alto medioevo si utilizzavano prevalentemente quelli di alta quota, che non richiedevano l'orientamento ai punti cardinali. In India erano comuni gli orologi a forma di pentagramma sfaccettato. Ai bordi del pentagramma erano applicate le divisioni orarie, corrispondenti a due mesi dell'anno, equidistanti dal solstizio. Lo gnomone era un ago, che veniva inserito nei fori praticati sopra le divisioni. Per misurare il tempo, il bastone veniva sospeso verticalmente su una corda e rivolto con l'ago verso il Sole, quindi l'ombra dell'ago mostrava l'altezza del luminare.

In Europa, tali orologi sono stati progettati sotto forma di piccoli cilindri con una serie di scale verticali. Lo gnomone era una bandiera, fissata su un pomo rotante. È stato posizionato sopra la linea dell'ora desiderata e l'orologio è stato girato in modo che la sua ombra fosse verticale. Naturalmente, le scale di tali orologi erano "legate" a una certa latitudine dell'area. Nel XVI sec. in Germania era diffusa una meridiana universale d'alta quota a forma di "barca". Il tempo in loro era segnato da una palla posta sul filo a piombo, quando lo strumento era puntato sul Sole in modo che l'ombra del "naso" coprisse esattamente la "poppa". La regolazione della latitudine è stata effettuata inclinando il "palo" e spostando lungo di esso la barra, su cui era fissato il filo a piombo. Il principale svantaggio degli orologi ad alta quota è la difficoltà di determinare l'ora più vicina a mezzogiorno, quando il Sole cambia la sua altitudine molto lentamente. In questo senso, un orologio con gnomone è molto più comodo, ma deve essere installato nelle direzioni cardinali. È vero, quando dovrebbero essere usati per molto tempo in un posto, puoi trovare il tempo per determinare la direzione del meridiano.

Successivamente, le meridiane portatili iniziarono a essere fornite con una bussola, che consentiva di posizionarle rapidamente nella posizione desiderata. Tali orologi furono utilizzati fino alla metà del XIX secolo. per controllare la meccanica, sebbene mostrassero l'ora solare reale. Il più grande ritardo del vero Sole dalla media durante l'anno è di 14 minuti. 2 sec., E il più grande vantaggio - 16 min. 24 sec., Ma poiché le lunghezze dei giorni vicini non differiscono molto, ciò non ha causato particolari difficoltà. Per i dilettanti, è stata prodotta una meridiana con un cannone di mezzogiorno. Una lente d'ingrandimento è stata posta sopra il cannone giocattolo, che è stato esposto in modo che a mezzogiorno i raggi del sole raccolti da esso raggiungessero il foro di accensione. La polvere da sparo prese fuoco, e il cannone fece fuoco, naturalmente, a salve, avvisando la casa che era mezzogiorno vero ed era ora di controllare l'orologio. Con l'avvento dei segnali orari telegrafici (in Inghilterra dal 1852 e in Russia dal 1863), divenne possibile controllare gli orologi negli uffici postali e con l'avvento degli "orologi parlanti" radiofonici e telefonici, finì l'era delle meridiane.

Orologio ad acqua.

La religione dell'antico Egitto richiedeva l'esecuzione di rituali notturni con l'esatta osservanza del tempo della loro esibizione. L'ora di notte era determinata dalle stelle, ma per questo veniva utilizzato anche un orologio ad acqua. Il più antico orologio ad acqua egiziano conosciuto risale all'epoca del faraone Amenofi III (1415-1380 a.C.). Erano realizzati a forma di vaso con pareti espandibili e una piccola apertura da cui defluiva gradualmente l'acqua. Il tempo potrebbe essere giudicato dal suo livello. Per misurare orologi di diversa lunghezza, alle pareti interne del recipiente venivano applicate diverse scale, solitamente sotto forma di una serie di punti. Gli egizi di quell'epoca dividevano la notte e il giorno in 12 ore, e in ogni mese usavano una scala separata, vicino alla quale era posto il suo nome. C'erano 12 scale, anche se sei sarebbero sufficienti, poiché le lunghezze dei giorni situati alla stessa distanza dai solstizi sono praticamente le stesse. È noto un altro tipo di orologio, in cui il misurino non veniva svuotato, ma riempito. In questo caso, l'acqua vi entrava da un vaso posto sopra a forma di babbuino (così gli egizi ritraevano il dio della saggezza, Thoth). La forma conica della coppa dell'orologio con l'acqua in uscita ha contribuito a una variazione uniforme del livello: quando diminuisce, la pressione dell'acqua diminuisce e fuoriesce più lentamente, ma ciò è compensato da una diminuzione della sua superficie. È difficile dire se questa forma sia stata scelta per ottenere l'uniformità del "corso" dell'orologio. Forse la nave è stata realizzata in modo che fosse più facile esaminare le squame disegnate sulle sue pareti interne.

La misurazione delle ore uguali (in Grecia erano chiamate equinozi) era richiesta non solo dagli astronomi; hanno determinato la durata dei discorsi in tribunale. Ciò era necessario affinché gli oratori dell'accusa e della difesa fossero su un piano di parità. Nei discorsi superstiti degli oratori greci, per esempio Demostene, si trovano richieste di "fermare l'acqua", rivolte apparentemente al ministro della corte. L'orologio è stato fermato per il tempo di leggere il testo della legge o interrogare un testimone. Tale orologio era chiamato "klepsydra" (in greco "rubare l'acqua"). Era un recipiente con dei fori nel manico e sul fondo, nel quale veniva versata una certa quantità d'acqua. Per "fermare l'acqua", ovviamente, è stato tappato un foro nella maniglia. Il piccolo orologio ad acqua veniva utilizzato anche in medicina per misurare il polso. I compiti di misurazione del tempo hanno contribuito allo sviluppo del pensiero tecnico.

È sopravvissuta la descrizione di una sveglia ad acqua, la cui invenzione è attribuita al filosofo Platone (427-347 aC). La "sveglia di Platone" consisteva di tre navi. Dall'acqua superiore (clessidra) entrava in quella centrale, in cui c'era un sifone di bypass. Il tubo di aspirazione del sifone terminava vicino al fondo e lo scarico entrava nel terzo vaso chiuso vuoto. Lui, a sua volta, era collegato con un tubo dell'aria con un flauto. L'allarme funzionava così: quando l'acqua nel vaso centrale copriva il sifone, si accendeva. L'acqua si versò rapidamente in un recipiente chiuso, ne fece uscire l'aria e il flauto iniziò a suonare. Per regolare il tempo di accensione del segnale, era necessario riempire parzialmente d'acqua il vaso centrale prima di avviare l'orologio.

Più acqua è stata precedentemente versata in essa, prima è scattato l'allarme.

L'era della progettazione di dispositivi pneumatici, idraulici e meccanici inizia con l'opera di Ctesibio (Alessandria, II-I sec. aC). Oltre a vari dispositivi automatici, che servivano principalmente a dimostrare "miracoli tecnici", ha sviluppato un orologio ad acqua che si adatta automaticamente al cambiamento della lunghezza dei segmenti di tempo della notte e del giorno. L'orologio Ctesibio aveva un quadrante a forma di piccola colonna. C'erano due figurine di amorini vicino ad essa. Uno di loro piangeva incessantemente; le sue "lacrime" scorrevano in un vaso alto con un galleggiante. La statuina del secondo cupido veniva spostata con l'aiuto di un galleggiante lungo la colonna e serviva da indicatore del tempo. Quando alla fine della giornata l'acqua ha sollevato la lancetta fino all'estremo punto più alto, il sifone è stato attivato, il galleggiante è sceso nella sua posizione originale e ha avuto inizio un nuovo ciclo giornaliero del dispositivo. Poiché la lunghezza del giorno è costante, non è stato necessario regolare l'orologio per le diverse stagioni. L'orologio era indicato da linee trasversali sulla colonna. Per l'estate, le distanze tra loro nella parte inferiore della colonna erano grandi e nella parte superiore erano piccole, raffiguranti brevi ore notturne, e viceversa in inverno. Alla fine di ogni giornata, l'acqua che defluiva dal sifone cadeva sulla ruota idraulica, la quale, tramite ingranaggi, faceva ruotare leggermente la colonna, portando una nuova parte del quadrante all'indicatore.

Informazioni conservate sull'orologio, che il califfo Harun al Rashid presentò nell'807 a Carlo Magno. Egingard, lo storiografo del re, riferì di loro: “Uno speciale meccanismo ad acqua indicava l'orologio, che era ancora segnalato dal suono di un battito proveniente dalla caduta di un certo numero di palline in una bacinella di rame. A mezzogiorno, 12 cavalieri uscirono dalle altrettante porte che si chiudevano dietro di loro".

Lo scienziato arabo Ridwan ha creato nel XII secolo. orologio per la grande moschea di Damasco e ha lasciato la loro descrizione. L'orologio è stato realizzato a forma di arco con 12 finestre temporali. Le finestre erano coperte di vetri colorati e di notte erano illuminate. Lungo di loro si mosse la figura di un falco, che, livellandosi con la finestra, lasciò cadere le palle nella piscina, il cui numero corrispondeva all'ora successiva. I meccanismi che collegavano il galleggiante dell'orologio con le lancette erano costituiti da corde, leve e blocchi.

In Cina, l'orologio ad acqua è apparso in tempi antichi. Nel libro "Zhouli", che descrive la storia della dinastia Zhou (1027-247 a.C.), si fa menzione di un ministro speciale che "si occupava dell'orologio ad acqua". Non si sa nulla della costruzione di questi antichi orologi, ma dato il carattere tradizionale della cultura cinese, si può presumere che differissero poco da quelli medievali. Il libro dello scienziato dell'XI secolo è dedicato alla descrizione del dispositivo dell'orologio ad acqua. Liu Zai. La più interessante è la costruzione di un orologio ad acqua con un serbatoio di equalizzazione ivi descritto. L'orologio è disposto sotto forma di una specie di scala su cui si trovano tre cisterne. I vasi sono collegati da tubi attraverso i quali l'acqua scorre in sequenza dall'uno all'altro. Il serbatoio superiore alimenta gli altri con acqua, quello inferiore ha un galleggiante e un righello con indicatore del tempo. Il ruolo più importante è assegnato alla terza nave "equalizzante". La presa d'acqua è regolata in modo che il serbatoio riceva un po' più d'acqua dalla parte superiore di quanta ne esca in quella inferiore (l'eccedenza viene scaricata attraverso un'apposita apertura). Pertanto, il livello dell'acqua nel serbatoio centrale non cambia ed entra nel recipiente inferiore a pressione costante. In Cina, una giornata era divisa in 12 doppie ore "ke".

L'orologio astronomico da torre, notevole dal punto di vista della meccanica, fu creato nel 1088 dagli astronomi Su Song e Han Kunliang. A differenza della maggior parte degli orologi ad acqua, non usavano la variazione del livello dell'acqua che scorre, ma il suo peso. L'orologio era ospitato in una torre a forma di pagoda a tre piani. All'ultimo piano dell'edificio si trovava una sfera armillare, i cui cerchi, per effetto dell'orologio, si mantenevano paralleli all'equatore celeste e all'eclittica. Questo dispositivo anticipava i meccanismi di guida del telescopio. Oltre alla sfera, in una stanza speciale c'era un globo stellare, che mostrava la posizione delle stelle, così come il Sole e la Luna rispetto all'orizzonte. Gli strumenti erano azionati da una ruota idraulica. Aveva 36 secchi e una bilancia automatica. Quando il peso dell'acqua nel secchio ha raggiunto il valore desiderato, il chiavistello lo ha rilasciato e ha permesso alla ruota di girare di 10 gradi.

In Europa, l'orologio pubblico ad acqua è stato a lungo utilizzato insieme agli orologi meccanici da torre. Così nel XVI secolo. sulla piazza principale di Venezia, operava un orologio ad acqua, che riproduceva ogni ora la scena dell'adorazione dei Magi. I Mori emergenti suonarono il campanello per scandire l'ora. Interessante orologio del XVII secolo. conservato nel museo della città francese di Cluny. In essi, il ruolo di un puntatore era svolto da una fontana, la cui altezza dipendeva dal tempo trascorso.

Dopo la comparsa nel XVII secolo. Orologio a pendolo In Francia, si è tentato di utilizzare l'acqua per far oscillare il pendolo. Secondo l'inventore, sopra il pendolo è stato installato un vassoio con una partizione nel mezzo. L'acqua veniva fornita al centro della partizione e, quando il pendolo oscillava, lo spingeva nella giusta direzione. Il dispositivo non ottenne un'accettazione diffusa, ma l'idea alla base di guidare le lancette da un pendolo fu successivamente implementata in un orologio elettrico.

Clessidra e orologio antincendio

La sabbia, a differenza dell'acqua, non si congela e gli orologi dove il flusso dell'acqua viene sostituito dal flusso della sabbia può funzionare in inverno. Una clessidra con un puntatore fu costruita intorno al 1360 da un meccanico cinese Zhai Xiyuan. Questo orologio, noto come la "clessidra sabbiosa a cinque ruote", era azionato da una "turbina" sulle lame della quale veniva versata la sabbia. Il sistema di ingranaggi trasmetteva la sua rotazione alla freccia.

Nell'Europa occidentale, la clessidra è apparsa intorno al XIII secolo e il suo sviluppo è associato allo sviluppo della fabbricazione del vetro. I primi orologi consistevano in due bulbi di vetro separati tenuti insieme con ceralacca. Preparata appositamente, a volte da marmo frantumato, la "sabbia" veniva accuratamente setacciata e versata in un recipiente. Il trabocco di una dose di sabbia dalla parte superiore dell'orologio a quella inferiore ha misurato abbastanza accuratamente un certo periodo di tempo. Era possibile regolare l'orologio modificando la quantità di sabbia versata al suo interno. Dopo il 1750, l'orologio era già realizzato sotto forma di un unico vaso con un restringimento nel mezzo, ma in esso era conservato un foro, che veniva tappato con un tappo. Finalmente, dal 1800, apparve un orologio ermeticamente sigillato con un foro sigillato. In essi, la sabbia era separata in modo affidabile dall'atmosfera e non poteva essere inumidita.

Già nel XVI secolo. La maggior parte delle chiese utilizzava cornici con quattro clessidre impostate su un quarto, mezzo, tre quarti e un'ora. Dalle loro condizioni, è stato facile determinare l'ora entro un'ora. Il dispositivo è stato fornito con un quadrante con una freccia; quando la sabbia uscì dall'ultimo vaso superiore, il ministro capovolse la cornice e spostò la freccia di una divisione.

La clessidra non ha paura di rotolare e quindi, fino all'inizio del XIX secolo. ampiamente utilizzato in mare per tenere il tempo di guardia. Quando la parte di sabbia di un'ora stava uscendo, il guardiano girò l'orologio e suonò il campanello; da qui l'espressione "batti i palloni". La clessidra della nave era considerata uno strumento importante. Quando il primo esploratore della Kamchatka, studente dell'Accademia delle scienze di San Pietroburgo, Stepan Petrovich Krasheninnikov (1711-1755), arrivò a Okhotsk, lì venivano costruite navi. Il giovane scienziato si è rivolto al capitano-comandante Vitus Bering con una richiesta di aiuto nell'organizzazione di un servizio per la misurazione delle fluttuazioni del livello del mare. Ciò richiedeva un osservatore e una clessidra. Bering nominò un soldato istruito alla posizione di osservatore, ma non diede ore. Krasheninnikov è uscito dalla situazione scavando un contatore dell'acqua di fronte all'ufficio del comandante, dove, secondo l'usanza navale, le bottiglie venivano regolarmente combattute. La clessidra si è rivelata un dispositivo affidabile e conveniente per misurare brevi periodi di tempo e ha superato quello solare in termini di "vitalità". Fino a poco tempo, venivano utilizzati nelle sale di fisioterapia dei policlinici per controllare i tempi delle procedure. Ma vengono soppiantati da timer elettronici.

Anche la combustione del materiale è un processo abbastanza uniforme in base al quale si può misurare il tempo. Gli orologi antincendio erano ampiamente usati in Cina. Ovviamente servivano da prototipo, e ora sono popolari nel sud-est asiatico, i bastoncini da fumo - bastoncini che fumano lentamente e che producono un fumo profumato. La base di tali orologi erano i bastoncini o le corde combustibili, che erano fatti da una miscela di farina di legno con leganti. Erano spesso di notevole lunghezza, realizzati a forma di spirale e appesi su un piatto piano dove cadeva la cenere. Dal numero dei giri rimanenti è stato possibile giudicare il tempo trascorso. C'erano anche "allarmi antincendio". Lì, l'elemento luminoso è stato posto orizzontalmente in un lungo vaso. Nel posto giusto, è stato gettato sopra un filo con dei pesi. Il fuoco, raggiunto il filo, lo estinse e i pesi caddero con fragore nel piattino di rame che era stato posto. In Europa erano in uso candele con graduazioni, che svolgevano il ruolo sia di luci notturne che di contatori di tempo. Per usarli come sveglia, uno spillo con un peso è stato conficcato nella candela al livello richiesto. Quando la cera si sciolse attorno al perno, il peso con esso cadde con fragore nella coppa del candeliere. Per la misurazione approssimativa del tempo durante la notte venivano utilizzate anche lampade ad olio con recipienti di vetro muniti di una scala. Il tempo era determinato dal livello dell'olio, che diminuiva man mano che si esauriva.

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Gli strumenti per misurare la massa sono chiamati bilance. Ad ogni pesata viene eseguita almeno una delle quattro operazioni fondamentali.

1. determinazione del peso corporeo sconosciuto ("peso"),

2. misurare una certa quantità di massa ("peso"),

3.determinazione della classe di appartenenza del corpo da pesare (“tar-

pesatura a livello "o" smistamento "),

4. pesatura di un flusso di materiale a flusso continuo.

La misurazione della massa si basa sull'uso della legge di gravitazione universale, secondo la quale il campo gravitazionale terrestre attrae la massa con una forza proporzionale a questa massa. La forza di gravità viene confrontata con la forza nota in grandezza, creata in vari modi:

1) per l'equilibratura si utilizza un carico di massa nota;

2) si verifica una forza di bilanciamento quando l'elemento elastico è deformato;

3) la forza di bilanciamento è creata da un dispositivo pneumatico;

4) la forza di bilanciamento è creata da un dispositivo idraulico;

5) la forza di bilanciamento viene creata elettrodinamicamente con l'aiuto di un avvolgimento del solenoide in un campo magnetico costante;

6) si crea una forza di bilanciamento quando il corpo è immerso in un liquido.

Il primo metodo è classico. La misura nel secondo metodo è la quantità di deformazione; nel terzo - pressione dell'aria; nel quarto - pressione del fluido; nel quinto - la corrente che scorre attraverso l'avvolgimento; nel sesto - la profondità di immersione e sollevamento.

Classificazione in scala

1. Meccanico.

2. Elettromeccanico.

3. Optomeccanico.

4. Radioisotopo.

Bilance commerciali a leva

Bilancia meccanica commerciale RN-3TS13UM

Le bilance meccaniche si basano sul principio del confronto di massa mediante leve, molle, pistoni e piatto di pesata

Nelle bilance elettromeccaniche, la forza sviluppata dalla massa pesata viene misurata attraverso la deformazione di un elemento elastico mediante estensimetri, convertitori induttivi, capacitivi e di frequenza di vibrazione.

La moderna fase di sviluppo delle bilance da laboratorio, caratterizzata da una velocità relativamente bassa e una significativa suscettibilità alle influenze esterne, è caratterizzata dal crescente utilizzo in esse per creare una forza di bilanciamento (momento) di eccitatori di energia elettrica con un sistema di controllo automatico elettronico (ACS ), che assicura il ritorno della parte di misura della bilancia nella sua posizione di equilibrio originale. Laboratorio di elettronica ATS. la bilancia (fig. 4) comprende un sensore, ad esempio sotto forma di trasformatore differenziale; il suo nucleo è fissato sulla parte di misurazione e si muove in una bobina montata sulla base della bilancia con due avvolgimenti, la cui tensione di uscita viene fornita all'unità elettronica. I sensori vengono utilizzati anche sotto forma di dispositivo elettronico-ottico con uno specchio sulla parte di misura, indirizzando il fascio di luce verso una fotocellula differenziale collegata all'unità elettronica. Quando la parte di misurazione della bilancia si discosta dalla posizione di equilibrio iniziale, la posizione relativa degli elementi del sensore cambia e all'uscita dell'unità elettronica viene visualizzato un segnale contenente informazioni sulla direzione e l'entità della deviazione. Tale segnale viene amplificato e convertito dall'unità elettronica in corrente, che viene alimentata alla bobina eccitatrice di potenza, che è fissata alla base della bilancia e interagisce con un magnete permanente sulla sua parte di misura. Quest'ultimo, a causa della forza contraria emergente, ritorna nella sua posizione originale. La corrente nella bobina dell'eccitatore di potenza viene misurata con un microamperometro digitale, calibrato in unità di massa. Le bilance elettroniche con piatto sospeso utilizzano uno schema di bilanciamento automatico simile, ma il magnete permanente dell'eccitatore è montato su un'asta che porta il piatto (bilancia elettronica senza leva) o collegato a questa asta da una leva (bilancia elettronica a raggio).

Schema schematico di un laboratorio elettronico. scale: 1 -sensore; 2-core; 3, 5-corrispondenza della bobina del sensore e dell'eccitatore di potenza; Eccitatore a 4 potenze; magnete a 6 permanenti; 7-asta; ricettacolo da 8 pesi; 9-unità elettronica; 10-alimentazione; Dispositivo di lettura a 11 cifre.

Frequenza di vibrazione (corda). La sua azione si basa sulla variazione della frequenza di una corda metallica tesa montata su un elemento elastico, a seconda dell'entità della forza applicata su di essa. L'influenza di fattori esterni (umidità, temperatura, pressione atmosferica, vibrazioni), nonché la complessità della produzione hanno portato al fatto che questo tipo di sensori non è ampiamente utilizzato.

Sensore di frequenza delle vibrazioni delle bilance elettroniche della ditta "TVES" Sulla base 1 è fissato un elemento elastico 2, nel cui foro è una corda 3, realizzata in un unico pezzo con essa. Ai due lati della corda si trovano le bobine dell'elettromagnete 4 e il trasduttore di spostamento 5 di tipo induttivo. Alla superficie superiore dell'elemento elastico è fissata una piastra rigida 6 con supporti 7, sulla quale è posto il basamento della piattaforma di carico. Per limitare la deformazione dell'elemento elastico è presente un'asta di sicurezza 8.

Bilancia elettronica da tavolo.

Specifiche:

intervallo di pesatura - 0,04–15 kg;

discrezione - 2/5 g;

campione di tara - 2 kg;

durata media - 8 anni;

classe di precisione secondo GOST R 53228 - III media;

Parametri di alimentazione CA - 187–242 / 49–51 V / Hz;

consumo energetico - 9 W;

dimensioni complessive - 295 × 315 × 90 mm;

peso - 3,36 kg;

dimensioni complessive (con imballo) - 405 × 340 × 110 mm;

peso (con imballo) - 4,11 kg.

Recentemente sono state ampiamente utilizzate bilance elettromeccaniche con elemento piezoelettrico al quarzo. Questo elemento piezoelettrico è una lastra di quarzo piano parallelo sottile (non più di 200 micron) di forma rettangolare con elettrodi situati al centro su entrambi i lati della lastra. Il sensore ha due elementi piezoelettrici incollati ad elementi elastici, che implementano il carico differenziale dei trasduttori. La forza di gravità del carico provoca la compressione di un elemento elastico e l'espansione dell'altro.

Bilancia della ditta "Mera" con indicatore esterno PVm-3/6-T, PVm-3/15-T, PVm-3/32-T. Tre gamme: (1,5; 3; 6), (3; 6; 15), (3; 6; 32) kg.

Il principio di funzionamento della bilancia si basa sulla trasformazione della deformazione dell'elemento elastico della cella di carico, che avviene sotto l'azione della gravità del carico, in un segnale elettrico la cui ampiezza (sensore estensimetrico) o frequenza ( sensore al quarzo tenzo) cambia in proporzione alla massa del carico.

Pertanto, secondo il metodo di installazione su un corpo deformabile, i convertitori di questo tipo sono simili agli estensimetri. Per questo motivo vengono chiamati trasduttori al quarzo tenzo. Nel corpo di ciascun elemento piezoelettrico, le auto-oscillazioni sono eccitate alla propria frequenza, che dipende dallo stress meccanico che si verifica nell'elemento piezoelettrico sotto l'influenza del carico. Il segnale di uscita del trasduttore, come quello del sensore di frequenza di vibrazione, è la frequenza nell'intervallo 5 ... 7 kHz. Tuttavia, i trasduttori al quarzo tenso hanno una caratteristica statica lineare e questo è il loro vantaggio. Gli elementi sensibili sono isolati dall'ambiente, il che riduce l'errore dovuto alle fluttuazioni dell'umidità ambientale. Inoltre, viene eseguita una correzione per la variazione di temperatura nella zona attiva del sensore con l'aiuto di un risonatore al quarzo separato sensibile alla temperatura.

I convertitori di peso dei radioisotopi si basano sulla misurazione dell'intensità della radiazione ionizzante trasmessa attraverso la massa misurata. Per un trasduttore di tipo ad assorbimento, l'intensità della radiazione diminuisce con l'aumentare dello spessore del materiale, mentre per un trasduttore di tipo diffuso, l'intensità della

la radiazione diffusa aumenta con l'aumentare dello spessore del materiale. La differenza tra le bilance radioisotopi è il basso sforzo misurabile, la versatilità e l'insensibilità alle alte temperature, mentre le bilance elettromeccaniche con trasduttori estensimetrici sono economiche e altamente accurate.

Dispositivi di pesatura e pesatura

In base al loro scopo, i dispositivi di pesatura e pesatura sono suddivisi nei seguenti sei gruppi:

1) scale di azione discreta;

2) scale di azione continua;

3) erogatori di azione discreta;

4) erogatori di azione continua;

5) esemplari di bilance, pesi, mezzi mobili di pesatura;

6) dispositivi per misurazioni speciali.

Al primo gruppo includere bilance da laboratorio di vario tipo, che rappresentano un gruppo separato di bilance con condizioni speciali e metodi di pesatura che richiedono un'elevata precisione delle letture; bilance da tavolo con limite massimo di pesatura (LEL) fino a 100 kg, bilance a piattaforma mobili e da infilare con LEL fino a 15 t; piattaforma di pesatura fissa, automobile, carrello, carro (anche per pesatura in movimento); bilance per l'industria metallurgica (includono sistemi di alimentazione di carica per l'alimentazione di altiforni, bilance per auto elettriche, bilance a carbone per batterie di cokerie, carrelli pesatori, bilance per metalli liquidi, bilance per blumi, lingotti, laminati, ecc.).

Le bilance del primo gruppo sono realizzate con bilancieri del tipo a bilancia, comparatori quadrati e indicatori e consolle di visualizzazione e stampa digitale. Per automatizzare la pesatura, vengono utilizzate macchine da stampa per la registrazione automatica dei risultati di pesata, sommando i risultati di più pesate e dispositivi che forniscono la trasmissione remota delle letture di pesatura.

Al secondo gruppo includono bilance per nastri trasportatori e nastri di funzionamento continuo, che rappresentano continuamente la massa del materiale trasportato. Le bilance a nastro differiscono dalle bilance a nastro continuo in quanto sono realizzate sotto forma di un dispositivo di pesatura separato installato su una determinata sezione del nastro trasportatore. Le bilance a nastro sono nastri trasportatori indipendenti di breve lunghezza, dotati di un dispositivo di pesatura.

Al terzo gruppo comprendono distributori per la contabilità totale (bilance batch) e distributori per il confezionamento di materiali sfusi utilizzati nei processi tecnologici in vari settori dell'economia nazionale.

Al quarto gruppo comprendono dosatori continui utilizzati in vari processi tecnologici in cui è richiesta una fornitura continua di materiale con una determinata produttività. In linea di principio, i dosatori continui vengono eseguiti con regolazione dell'alimentazione del materiale al trasportatore o con regolazione della velocità del nastro.

Quinto gruppo comprende bilance metrologiche per eseguire lavori di verifica, nonché pesi e mezzi mobili di verifica.

Sesto gruppo include vari dispositivi di pesatura che vengono utilizzati per determinare non la massa, ma altri parametri (ad esempio, calcolo di parti o prodotti di equilibrio, determinazione della coppia dei motori, percentuale di amido nelle patate, ecc.).

Il controllo viene effettuato in base a tre condizioni: la norma, meno della norma e più della norma. La misura è la corrente nella bobina dell'elettromagnete. Il discriminatore è un sistema di pesatura con una tabella 3 e un dispositivo elettromagnetico 1, un trasduttore di spostamento induttivo 2 con un amplificatore di uscita e un dispositivo a relè 7. Con una massa normale di oggetti di controllo, il sistema è in equilibrio e gli oggetti vengono spostati dal trasportatore 6 al luogo della loro raccolta. Se la massa dell'oggetto si discosta dalla norma, la tabella 3 viene spostata, così come il nucleo del convertitore induttivo. Ciò provoca una variazione della corrente nel circuito dell'induttore e della tensione ai capi del resistore R. Il discriminatore a relè accende l'attuatore 4, che fa cadere l'oggetto dal nastro trasportatore. Il dispositivo relè può essere a tre posizioni con contatto in scambio, che consente di far cadere oggetti a destra oa sinistra rispetto al nastro trasportatore, a seconda che la massa dell'oggetto scartato sia inferiore o superiore alla norma. Questo esempio mostra chiaramente che il risultato del controllo non è il valore numerico del valore controllato, ma un evento - se l'oggetto è adatto o meno, ad es. è il valore controllato entro i limiti specificati o meno.

Pesi GOST OIML R 111-1-2009 è uno standard interstatale.

1. Pesi di riferimento. Riprodurre e memorizzare un'unità di massa

2. Pesi di uso generale. SI masse nelle sfere di azione della MMC e N.

3. Pesi di calibrazione. Per la regolazione dell'equilibrio.

4. Pesi speciali. Per le esigenze individuali del cliente e secondo i suoi disegni. Ad esempio, una forma speciale, carati, pesi newtoniani, con taglio radiale, ganci, incorporati nei sistemi di pesatura, ad esempio, per la regolazione delle pipette.

Peso standard E 500 kg F2 (+) CR-S (pieghevole o composito)

Classe di precisione F2, errore ammesso 0 ... 8000 mg

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Classificazione dei pesi per categorie e classi di accuratezza.

In conformità con GOST OIML R 111-1-2009, i pesi sono suddivisi in 9 classi di precisione, che differiscono principalmente per l'accuratezza della riproduzione di massa.

Tabella di classificazione dei pesi per classi di precisione. Limiti di errore ammissibile ± δm. Precisione in mg.

Il valore nominale della massa dei pesi	Classe di peso
mi1	E2	F1	F2	M1	M1-2	M2	M2-3	M3
5000 kg
2000 kg
1000 kg
500 Kg
200 kg
100 Kg
50 Kg
20 Kg
10 Kg	5,0
5 Kg	2,5	8,0
2 Kg	1,0	3,0
1 kg	0,5	1,6	5,0
500 g	0,25	0,8	2,5	8,0
200 g	0,10	0,3	1,0	3,0
100 grammi	0,05	0,16	0,5	1,6	5,0
50 g	0,03	0,10	0,3	1,0	3,0
20 g	0,025	0,08	0,25	0,8	2,5		8,0
10 g	0,020	0,06	0,20	0,6	2,0		6,0
5 g	0,016	0,05	0,16	0,5	1,6		5,0
2 g	0,012	0,04	0,12	0,4	1,2		4,0
1 g	0,010	0,03	0,10	0,3	1,0		3,0
500 mg	0,008	0,025	0,08	0,25	0,8		2,5
200 mg	0,006	0,020	0,06	0,20	0,6		2,0
100 mg	0,005	0,016	0,05	0,16	0,5		1,6
50 mg	0,004	0,012	0,04	0,12	0,4
20 mg	0,003	0,010	0,03	0,10	0,3
10 mg	0,003	0,008	0,025	0,08	0,25
5 mg	0,003	0,006	0,020	0,06	0,20
2 mg	0,003	0,006	0,020	0,06	0,20
1 mg	0,003	0,006	0,020	0,06	0,20

I valori nominali della massa dei pesi indicano la massa nominale più grande e più piccola consentita in qualsiasi classe, nonché i limiti di errore consentito, che non dovrebbero applicarsi a valori superiori e inferiori. Ad esempio, la massa nominale minima per un peso M2 è 100 mg, mentre quella massima è 5000 kg. Un peso con una massa nominale di 50 mg non sarà accettato come peso M2 secondo questo standard, ma deve invece soddisfare i limiti di errore M1 e altri requisiti (ad esempio forma e contrassegni) per quella classe di precisione del peso. In caso contrario, il peso non è considerato conforme a questo standard.

Per la risposta corretta alla domanda posta nel compito, è necessario distinguerli l'uno dall'altro.

Il peso corporeo è una caratteristica fisica che non dipende da alcun fattore. Rimane costante ovunque nell'universo. La sua unità di misura è il chilogrammo. L'essenza fisica a livello concettuale consiste nella capacità del corpo di cambiare rapidamente la sua velocità, ad esempio, di frenare fino all'arresto completo.

Il peso corporeo caratterizza la forza con cui preme sulla superficie. Inoltre, come ogni forza, dipende dall'accelerazione che viene data al corpo. Sul nostro pianeta, la stessa accelerazione agisce su tutti i corpi (accelerazione di gravità; 9,8 m/s 2). Di conseguenza, su un altro pianeta, il peso corporeo cambierà.

La forza di gravità è la forza con cui il pianeta attrae il corpo, numericamente è uguale al peso del corpo.

Dispositivi per la misurazione del peso e del peso corporeo

Lo strumento per misurare la massa è una ben nota bilancia. Il primo tipo di bilancia era meccanico, ancora oggi ampiamente utilizzato. Successivamente sono state affiancate da bilance elettroniche ad altissima precisione di misura.

Per misurare il peso corporeo, è necessario utilizzare un dispositivo chiamato dinamometro. Il suo nome si traduce come misuratore di forza, che corrisponde al significato del termine peso corporeo definito nella sezione precedente. Oltre alle bilance, sono di tipo meccanico (leva, molla) ed elettronico. Il peso si misura in Newton.