Energy
education

сайт для тех, кто хочет изучать энергетику

Метрология и автоматизация

Измерение массы

Измерение массы

Масса — физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тела в ситуациях, когда его скорость много меньше скорости света.

2. Весы

Весы — устройство или прибор для определения массы тел (взвешивания) по действующему на них весу, приближённо считая его равным силе тяжести. Вес тела может быть определён как через сравнение с весом эталонной массы (как в рычажных весах), так и через измерение этой силы через другие физические величины.

По тому, на каких физических законах основано взвешивание, весы можно разделить на:

  • рычажные (основаны на принципе рычага);
  • пружинные (основаны на законе Гука, например, ручные пружинные весы);
  • тензометрические.

Рычажные весы. При взвешивании на рычажных весах на одну чашку кладут взвешиваемое тело, на другую — гири. Гири подбирают так, чтобы установить равновесие. При этом уравновешиваются массы взвешиваемого тела и гирь. Если уравновешенные весы перенести, например, на Луну, где вес тела меньше, чем на Земле, в 6 раз, равновесие не нарушится, так как вес и тела, и гирь на Луне уменьшился в одинаковое число раз, а масса осталась прежней. Следовательно, взвешивая тело на рычажных весах, мы определяем его массу, а не вес.

В равноплечных рычажных весах точки подвеса грузов ($m_1$ и $m_2$) и точка опоры образуют равнобедренный треугольник (коромысло) с высотой $h$ и вершиной в точке опоры. При повороте равнобедренного треугольника (коромысла) на угол $α$ одно плечо увеличивается, а другое уменьшается. Поворот коромысла останавливается при равенстве крутящих моментов: $m_1·l_1=m_2·l_2$, где $l_1$ и $l_2$ — плечи крутящих моментов. Угол поворота коромысла можно отградуировать в единицах массы (количество). Чем меньше высота треугольника — $h$, тем меньше изменение плеч при повороте и больше чувствительность весов. Такое устройство соответствует состоянию устойчивого равновесия.

Рычажные весы
Рычажные весы.

Пружинные весы — прибор для измерения веса или массы, представляют собой достаточно жёсткую пружину, которая помещается в корпус со шкалой. К пружине прикрепляется стрелка. Пока к пружине не приложено усилие, то есть не подвешен измеряемый груз, она находится в сжатом состоянии. Под действием силы тяжести пружина растягивается, соответственно перемещается по шкале стрелка. На основании положения стрелки можно узнать массу взвешиваемого груза.

Пружинные весы
Пружинные весы.

Тензометрические весы. Основным элементом электронных весов является датчик силы (тензометрический датчик). Он преобразовывает механическое усилие в электрический сигнал, именуемый выходным напряжением.

Тензометрические весы
Тензометрические весы.