Kaalud (seade). Massi mõõtmise vahendid Millise seadmega mõõdetakse kehamassi füüsikas?
Ülesandes püstitatud küsimusele õigesti vastamiseks on vaja neid üksteisest eristada.
Kehakaal on füüsiline omadus, mis ei sõltu ühestki tegurist. See jääb konstantseks kõikjal universumis. Selle mõõtühik on kilogramm. Füüsiline olemus kontseptuaalsel tasandil seisneb keha võimes kiiresti oma kiirust muuta, näiteks aeglustada tempot kuni täieliku peatumiseni.
Keha kaal iseloomustab jõudu, millega see pinnale surub. Pealegi, nagu iga jõud, sõltub see kehale antud kiirendusest. Meie planeedil on kõik kehad sama kiirendusega (gravitatsioonikiirendus; 9,8 m/s2). Vastavalt sellele muutub kehakaal teisel planeedil.
Gravitatsioon on jõud, millega planeet tõmbab keha; see on arvuliselt võrdne keha kaaluga.
Seadmed kehakaalu ja kehamassi mõõtmiseks
Massi mõõtmise vahend on tuntud skaala. Esimest tüüpi kaalud olid mehaanilised, mida kasutatakse laialdaselt ka tänapäeval. Hiljem lisandusid neile elektroonilised kaalud, millel on väga kõrge mõõtetäpsus.
Kehakaalu mõõtmiseks peate kasutama seadet, mida nimetatakse dünamomeetriks. Selle nimi tähendab tõlkes jõumõõtjat, mis vastab eelmises jaotises määratletud kehamassi mõiste tähendusele. Nii nagu kaalud, on need mehaanilised (hoob, vedru) ja elektroonilised. Kaalu mõõdetakse njuutonites.
"Elektriseadmed" - Lambipesad jne. Mikser. Soojus. Elektrotehnika. Eesmärgid. Kaitselülitid. Majapidamises kasutatavad elektriseadmed. Õppeteema: Kodumajapidamises kasutatavad elektriseadmed. Vahelduvvoolu. Alalisvool. Elektripaigaldusseadmed. Juhtmed. Elektrijuhtmete tüübid. Seadmed. Elektriseadmete nimekiri on väga pikk.
"Kaal ja mass" – katse käik. KAAL ja KAALUTU. Teaduslikud andmed ja tähelepanekud. Projekti ülevaade. Kaalutaolekule saab lähemale, kui liigute teatud kiirusega mööda kumerat trajektoori. Kes ja millal hakkas esimest korda uurima kehade kukkumist õhus? Kirjastuse Reader's Digest välja antud raamat “Inimkonna lahendamata saladused”.
“Seljakoti kaal” – Soovitused õpilastele: Kaaluge meie klassi õpilaste seljakotid ilma koolitarveteta. Tehke harjutusi torso lihaste tugevdamiseks. Uurimisobjekt: kooliõpilaste kehahoiak. Projekt – uurimustöö. Hoian oma tervist, aitan ennast. Meie seljakotid. Uuringutulemused: "Mis on meie seljakottides?"
"Suurendusseadmed" - objektiivid. Käes hoitav suurendusklaas võimaldab suurendust 2-20 korda. Toode näitab suurendust, mida mikroskoop praegu pakub. Statiiv. Ajalooline viide. Bioloogia on teadus elust, maa peal elavatest elusorganismidest. Toru. Bioloogia on eluteadus. Laboritöö nr 1. 4. Asetage valmis preparaat lavale selle augu vastas.
"Kaal ja õhurõhk" - mis on atmosfäär? Kuidas saab gaasi kaaluda? Mis põhjustab atmosfäärirõhku? Kas atmosfääril on kaalu? Atmosfäärirõhu mõõtmine. Vastame küsimustele: kas atmosfäär suudab "rõhku avaldada"? Mis põhjustab gaasirõhku? Miks vesi pärast kolvi tõuseb? Mis on õhurõhu mõõtmise seadme nimi?
“Mõõteriistad” – termomeeter on mõlemalt poolt suletud klaastoru. Rõhumõõdik. Dünamomeeter. Meditsiiniline dünamomeeter. Mõõtmine tähendab ühe suuruse võrdlemist teisega. Igal seadmel on skaala (jaotus). Aneroid baromeeter. Baromeeter. Termomeeter. Seadmed muudavad inimeste elu palju lihtsamaks. Tugevuse mõõtja. Dünamomeetrite tüübid.
Üldine informatsioon
Kaasaegsed kaalud on keerukas mehhanism, mis lisaks kaalumisele võimaldab ka kaalumistulemuste registreerimist, signaalimist massihälbe korral kindlaksmääratud tehnoloogilistest standarditest ja muid toiminguid.
1.1. Laboratoorsed võrdse käega kaalud(Joonis 4.1) koosnevad nookurist 1, mis on paigaldatud tugiprisma 2 abil kaalu aluse äärikule 3. Klahvvarrel on kaks koormust vastuvõtvat prismat 5, 11, mille kaudu on patjade 4 ja 12 abil ühendatud vedrustused 6 ja 10 klahvvarrega 1. Optilise lugemisseadme skaala 8 on jäigalt kinnitatud nookuri külge. Massi mõõtmisel paigaldatakse kaalu ühele pannile kaalutud koorem 9 massiga m ja teisele pannile asetatakse tasakaalustusraskused 7 massiga m g. Kui m > m g, siis kaldub kaalukiir nurga võrra kõrvale. φ (joonis 4.2).
Kaalude VLR-20 (joonis 4.3) maksimaalne kaalupiirang on 20 g ja jagamisseadme jaotusväärtus 0,005 mg.
Õõnes alus 9 on paigaldatud 6 kaalu alusele; riiuli ülemise osa külge on kinnitatud isoleerivate hoobadega kronstein 11 ja tugipadi 15. Alusele 6 on paigaldatud valgusti 5, kondensaator 4 ja optilise lugemisseadme lääts 3. Tugiprisma 17, sadulad koormat vastuvõtvate prismadega 13 ja osuti 1 mikroskaalaga 2 on kinnitatud võrdse hoova nookuriga 16.
Liikumissüsteemi tasakaaluasendit nookuril reguleeritakse hoova otstes olevate kalibreerimismutrite 19 abil. Reguleerides nookuri raskuskeskme asendit, liigutades vertikaalselt nookuri keskel asuvaid reguleerimismutreid 18, on võimalik määrata määratud kaalujaotuse hind. Koormust vastuvõtvad prismad 13 toetavad kõrvarõngaste 12 patju 14, mille külge riputatakse ripatsid koos koormust vastuvõtvate tassidega 7.
Kaalul on kaks õhusiibrit 10. Siibri ülemine osa on riputatud kõrvarõnga külge ja alumine osa on kinnitatud kaalu ülaosas olevale tahvlile 8.
Tahvlil 8 asuv raskuse pealekandmismehhanism 20 võimaldab riputada paremale vedrustusele kaaluga 10; 20; 30 ja 30 mg, pakkudes tasakaalustamist sisseehitatud raskustega vahemikus 10 kuni 90 mg. Rakendatud raskuste mass loetakse digiteeritud sihverplaadil, mis on ühendatud raskuse pealekandmise mehhanismiga.
Optilist lugemisseadet kasutatakse mõõtkavakujutise projitseerimiseks ekraanile illuminaatori, kondensaatori, läätse ja peeglisüsteemi abil ning see võimaldab mõõta massimuutust vahemikus 0–10 mg. Skaalal on 100 lugemisjaotust jaotuse väärtusega 0,1 mg. Optilise lugemisseadme jaotusmehhanism võimaldab skaala ühe jaotuse jagada 20 osaks ning näidu lahutusvõimet suurendades annab mõõtmistulemuse lahutusvõimega 0,005 mg.
1.2. Labori topeltprismakaal(joonis 4.5) koosnevad asümmeetrilisest nookurist 1, mis on paigaldatud tugiprisma 2 abil kaalu aluse padjale 5. Koormust vastuvõtva tassiga vedrustus 9 on ühendatud nookuri ühe õlaga läbi koormust vastuvõtva prisma 6 ja padja 11. Sama vedrustuse külge on kinnitatud rööp 10, millele on riputatud sisseehitatud raskused 7 kogumassiga T 0 . Klaasi teise õla külge on kinnitatud vastukaal 4, mis tasakaalustab klahvhooba. Optilise lugemisseadme mikroskaala 3 on jäigalt klapi 1 külge kinnitatud. Massi mõõtmisel kaalutakse kaalu 8 massiga T 1 ja aluselt kaalumehhanismi abil osa raskustest 7 massiga T T.
Kui T 1 > T g, siis kaldub tasakaalukiir kõrvale nurga φ võrra (joon. 4.6). Sel juhul on stabiilsuse gravitatsioonimoment
Kus T P, T jne, T k - vedrustuse mass, vastukaal, klahv; T umbes ja T 1 - kõigi sisseehitatud raskuste ja koormuse mass; T g - eemaldatud raskuste mass; A 1 - kaugus nookuri pöörlemisteljelt koormust vastuvõtva prisma kokkupuutepunktideni vedrustuspadjaga; A 2 - kaugus nookuri pöörlemisteljest vastukaalu raskuskeskmeni; A k on kaugus nookuri pöörlemisteljelt selle raskuskeskmeni, α 1, α 2 on nurgad, mis sõltuvad nookuri prismade joonte paigaldamisest; g = 9,81 m/s2.
Kompenseeriv hetk
Viga δ y, sõltuvalt stabiilsuse gravitatsioonimomendist ja kõrvalekalde nurgast φ, määratakse valemiga:
(4.3)
Viga δ kuni, olenevalt kompensatsioonimomendist, saab olema
(4.4)
Kaalud VLDP-100 (joon. 4.4) suurima kaalupiiranguga 100 g, nimelise kaalu ja sisseehitatud raskustega täiskoormusele. Kaaludel on eelkaaluseade, mis võimaldab suurendada massi mõõtmise kiirust ja lihtsustada liikuvat kaalusüsteemi tasakaalustavate kaalude valikuga seotud kaalumistoiminguid.
Nookuri 1 lühikesel õlal on sadul koormust vastuvõtva prismaga 9 ning pikal hooval vastukaal, õhusiibri ketas ja optilise seadme mikroskaala 4. Kaalumise ajal toetub padjaga 10 klahvvarre koormust vastuvõtvale prismale 9 kõrvarõngas 11, mille külge on kinnitatud vedrustus 7 koos koormust vastuvõtva topsiga 6.
Kaalidel on kaalumehhanism 8, mille ülesandeks on vedrustusest eemaldada ja sellele kanda kolm aastakümmet sisseehitatud raskusi kaaluga 0,1–0,9; 1-9 ja 10-90
Eelkaalumehhanismil on horisontaalne hoob 3, mille vaba ots toetub vastu nookurit. Kangi teine ots on jäigalt kinnitatud väändvedru külge, mille pöörlemistelg on paralleelne nookuri pöörlemisteljega.
  Riis. 4.1. Võrdse käega kaalud |  Riis. 4.2. Jõudude toime skeem võrdsete relvadega skaalal |
|
 Riis. 4.3. Laboratoorsed võrdse käega kaalud VLR-20 |   Riis. 4.4. Laboratoorsed kaalud VLDP-100 |
|
 Riis. 4.5. Topeltprismakaalud |  Riis. 4.6. Kahe prisma tasakaalus olevate jõudude mõju skeem |
|
Isolatsioonimehhanismil 5 on kolm fikseeritud asendit: IP - algpositsioon, PV - eelkaalumine, TV - täpne kaalumine.
Algasendis on klahv 1 ja vedrustus 7 isolatsioonimehhanismi 5 piirikutel. Eelkaalumehhanismi hoob on alumises asendis, sisseehitatud raskused on riputatud vedrustuse külge.
Tassile asetatud koorma kaalumisel asetatakse isolatsioonimehhanism esmalt PV asendisse. Sel juhul toetub hoob 3 klahvhoovale, sisseehitatud raskused eemaldatakse vedrustusest ja vedrustus langetatakse noobli koormust vastuvõtvale prismale. Pärast seda langetatakse nookur tugiprisma 2 abil padjale, mis on painutatud teatud nurga võrra, mille juures eelkaalumehhanismi väändvedru tekitatud vastumoment tasakaalustab momendi erinevusega võrdeliselt. T k = T 0 - T 1 kus T 0 - sisseehitatud raskuste mass; T 1 – kaalutava keha mass.
Optilise lugemisseadme skaalat ja jagamisseadme sihverplaati kasutades loendatakse mõõdetud massi esialgne väärtus, mis seatakse kaalumismehhanismi loenduritele.
Isolatsioonimehhanismi teleri asendisse viimisel isoleerige esmalt klahv ja vedrustus, seejärel raskused massiga T d) hoob 3 tõmmatakse lõpuni alla, vabastades nookur, vedrustus ühendatakse noobliga läbi koormust vastuvõtva prisma ja padja ning hoob istub koos tugiprismaga padja peal ja toimub täpne kaalumine sooritatud.
Mõõdetud massi väärtust loeb kaalumismehhanismi loendur, skaala ja jagamisseadme sihverplaat.
1.3. Kvadrandi skaalad on lihtsad, töökindlad ja suure täpsusega. Erinevalt teistest laborikaaludest asub kvadrantkaalude raskust vastuvõttev tass ülemises osas, mis loob olulise kasutusmugavuse. Kvadrandkaalusid kasutatakse tootmisliinides, tsentraliseeritud juhtimissüsteemides ja massimõõtmisega seotud juhtimissüsteemides.
Kvadrandkaalud (joonis 4.7) koosnevad asümmeetrilisest nookurist 1 (kvadrand), mis on paigaldatud tugiprisma 2 abil nurgapadjale 3, mis on kinnitatud kaalu alusele. Vedrustus 6, kasutades nurgapatju 8, paigaldatakse koormust vastuvõtvale prismale 7, mis on paigaldatud nookurile 1. Kvadrandkaalades olev koormust vastuvõttev tass 9 on kinnitatud vedrustuse 6 ülemise osa külge. vedrustuse ümbermineku eest, kui koorem asetatakse tassile 9, kinnitatakse vedrustuse alumine osa kaalu alusele liigendühenduste kaudu, kasutades hooba 5, mida nimetatakse nööriks. Optilise lugemisseadme mikroskaala 4 on jäigalt kvadrandi külge kinnitatud. Vedrustuse külge on kinnitatud siinid, millel asuvad sisseehitatud raskused.
Nurgapatjade ja liigendühenduste kasutamine vedrustuse alumises osas kvadrandskaalas võimaldas suurendada kvadrandi läbipainde töönurka φ mitu korda võrreldes paindenurgaga võrdse õla või kahe prismaga skaalal. Näiteks kvadrandskaalas, kui vedrustusele rakendatakse maksimaalset koormust, on läbipaindenurk 12°, võrdse haruga ja topeltprismaga skaalal alla 3°. Suure paindenurga korral on loomulikult ka massi mõõtmisulatus kaalul suurem, mis võimaldab vähendada kaalus kasutatavate sisseehitatud raskuste arvu. Nööriga hinged on aga lisavigade allikaks, mis vähendab kaalumise täpsust. Seetõttu on toodetud kvadrandkaalude täpsusklass üldiselt 4.
Laboratoorsed kvadrandkaalud mudel VLKT-5 (joon. 4.8) kuuluvad 4. täpsusklassi ja on mõeldud kuni 5 kg massi mõõtmiseks. Kaalude mõõtesüsteemis on nookur 3, vedrustuskonsool 2 koos koormust vastuvõtva tassiga 1 ja "nöör" b. Prismaatiline "nöör" on liigendatud rööpküliku üks külgedest. Nookuri “nöör” ja terasprismad toetuvad nurgelistele isejoonduvatele patjadele.Liikumissüsteemi vibratsiooni vaigistamiseks on kaalul magnetsummuti 5. Kaaludel on ka mehhanism, mis kompenseerib nihke taseme kõikumisi. töökoht, seade konteineri massi kompenseerimiseks ja kaalumismehhanism Kaalumisel eemaldatakse kaalu vastuvõtvalt vedrustusest spetsiaalsed raskusmehhanismi käepidemetest juhitavad käepidemed või sisseehitatud raskused 7 kaaluga 1, 1 ja 2 kg sellele asetatakse. Eemaldatud raskuste massiväärtused loetakse kaalumismehhanismiga seotud digiteeritud trumlist. Optiline lugemisseade sisaldab taustvalguslampi, kondensaatorit, läätse ja mikroskaala 4, mis on paigaldatud klahvvarrele Optilise süsteemi abil suurendatud mikroskaala kujutis edastatakse ekraani 8 mattklaasile, kus näidatakse massi väärtust, mis määratakse klahvhoova algsest asendist kõrvalekaldumisel.
Silindriline spiraalvedru 9, mis on ühest otsast kinnitatud vedrustuse külge, on jagamismehhanismi mõõteelement. Selle vedru teine ots, mis on ajamiga ühendatud mehaanilise loenduri digitaliseeritud trumliga, võib jaotusmehhanismi loenduri käepideme pööramisel vertikaalselt liikuda. Kui mehaanilise loenduri trummel pöörleb täisvõimsusel, mis on võrdne 100 jaotusega, venib vedru, edastades nookurile jõu, mis on võrdne jõuga, mis tekib koormuse massi muutmisel 10 g võrra, ja tehakse mõõtmise tulemus. jagamismehhanismi kasutades loetakse mehaanilise loenduri digiteeritud trumlil diskreetsusega 0 ,1 g. Nookurile paigaldatud mikroskaalal on 100 jaotust jaotuse väärtusega 10 g Seetõttu optilise lugemisseadme mõõtepiirkond ja jagamismehhanism eraldusvõimega 0,1 g on 1000 g.
Kvadrandkaalud mudel VLKT-500 (joonis 4.9), mis on mõeldud kuni 500 g massi mõõtmiseks (mõõtmisviga ±0,02 g), on konstrueeritud sarnaselt.
Enne kehakaalu mõõtmist tasemel 1 paigaldatakse kaal reguleeritavate tugede 4 abil horisontaalasendisse. Kaalude tööle panemiseks on vaja ühendada toitejuhe 5 elektrivõrku ja lülitada sisse lüliti 2. Kasutades käepide 7, seadke mehaanilise loenduri digitaalne trummel asendisse "00" ja kasutage käsirattaid 3 ("jäme") ja 6 ("peen") taarakaalu kompenseerimisseadmeid, et viia nullskaala jaotus sümmeetrilisse asendisse. Sel juhul on kaalumismehhanismi käepide 9 mõõtmisasendis vahemikus 1-100 g. Uuritav keha asetatakse koormust vastuvõtvale tassile 10 ja käepide 7 ühendab skaala jaotuse näiduga. märgid ekraanil 8.
Torsioonkaal WT-250 (joonis 4.10) on mõeldud kuni 250 g kaaluvate kehade kaalumiseks ja nende mõõtmisviga on ±0,005 g.Kaalu korpus toetub kolmele toele, millest kaks on reguleeritavad ja on mõeldud paigaldage kaalud horisontaalasendisse 2. tasemele.
Kaalu korpusel on klaasekraan 4, mille kaudu on näha mõõtemehhanismi sihverplaat. Enne kaalumist keerake vedrustuse avamiseks lukku 9 ja seadke osuti 5 nullasendisse taarakaalu kompenseerimisseadme hooratta 10 abil. Mõõdetud korpus 7 asetatakse vedrustusele 6 ja suletakse turvakate 8. Pöörates liigutatava sihverplaadi hooratast 3, viiakse osuti 5 tagasi nullasendisse. Sel juhul määratakse kehamassi suurus mõõtemehhanismi sihverplaadil oleva noolega.
1.4. Elektroonilised digitaalsed kaalud. Kaalude oluliseks eeliseks on see, et toimingud ei nõua sisseehitatud ega pea kohal olevaid raskusi. Seetõttu hoitakse kaalude seeriatootmisel ja nende töötamise ajal oluliselt kokku metalli ning väheneb riigitaatlemisele kuuluvate raskuste arv.
4. täpsusklassi elektroonilised digitaalkaalud, mudel VBE-1 kg (joon. 4.11, a), mis põhinevad ülalpool käsitletud tööpõhimõttel. Nendel kaaludel on kaaluseade, mis on paigaldatud alusele 2, ja elektriline osa, mis koosneb viiest trükkplaadist 3, 13, 14 koos pistikute ja kinnitusklambritega, trafo 15, andur 4, mis muudab lineaarsed liikumised elektrisignaaliks.
Kaaluseadmel on alus, millele on paigaldatud kronstein 12 ja magnetsüsteem 16 koos töömähisega 5. Liigutatav kaalusüsteem koosneb kahest raamist 6, kronsteinist 7 ja kuuest vedrust 8, millest kaks on vahelülid elastne-painduv ühendus raamide ja kronsteini vahel. Töömähis on kinnitatud voodri 9 külge, mis on jäigalt ühendatud kronsteiniga 7. Liigutatav kaalusüsteem on kinnitatud vedrude 8 kaudu nii, et magnetsüsteemi tööpilus olev mähis saab liikuda ainult vertikaalsuunas. Klambri 7 ülemises osas on alus 10, millele on paigaldatud koormust vastuvõttev tass 11.
Kaalu elektriline osa on valmistatud kaalu korpuses paiknevatel trükkplaatidel. Elektrilised elemendid, mis toodavad soojust, asuvad kaalu tagaosas ja on kaalust soojuskilbiga eraldatud.
Kaalul on elektrooniline seade, mis kompenseerib anuma tekitatud jõu. Kui anum asetatakse koormuse vastuvõtutopsile, ilmub digitaalsele lugemisseadmele selle massi väärtus ja pärast nupu “Taara” vajutamist kantakse see väärtus salvestusseadmesse ja digitaalne lugemisseade nullitakse. ja kaal on valmis koorma massi mõõtma. Kaalu sees olev taarakompenseerimisseade kompenseerib kuni 1000 g kaaluvaid koormusi.
Täiustatud tehniliste omadustega 4. klassi VLE-1 kg elektroonilised digitaalkaalud (joonis 4.11, b). Neid kaalusid saab laialdaselt kasutada agrotööstuskomplekside suletud tehnoloogilistes protsessides. Neil on väljund digitaalse trükiseadmete ja arvutite ühendamiseks, poolautomaatne kalibreerimine ja taarakaalu kompenseerimine kogu kaalumisvahemikus. Terminal võimaldab kaupade automaatset sorteerimist kaalu järgi ja kaupade arvu loendamist ühe kauba etteantud massi väärtuse alusel.
3. Töökorraldus: loe punkt 1; kasutades valemeid (4.1)-(4.4) vastavalt algtingimustele (tabel 4.1) kaheprisma skaala jaoks, määrake: stabiilsusmoment M y, kompensatsioonimoment M k, samuti vead δ y ja δ k, aruannet koostama.
  Riis. 4.7. Laboratoorsed kvadrandi kaalud |  Riis. 4.8. Kvadrandskaalade skeem VLKT-5 |
  Riis. 4.9. VLKT-500 kaalude üldvaade |
|
A 
b Tabel 4.1. Töö teostamise algandmed
| Valik nr. | T P , G | T jne , G | T To , G | T O , G | A k, m | A 1 m | A 2, m | α 1 = α 2 ,º | φ,º |
| 0,15 | 0,08 | 0,16 | 1,0 | ||||||
| 0,26 | 0,11 | 0,22 | 0,9 | 2,9 | |||||
| 0,32 | 0,17 | 0,32 | 0,8 | 2,8 | |||||
| 0,18 | 0,15 | 0,30 | 0,7 | 2,7 | |||||
| 0,20 | 0,12 | 0,22 | 0,6 | 2,6 | |||||
| 0,16 | 0,09 | 0,17 | 0,5 | 2,5 | |||||
| 0,27 | 0,12 | 0,24 | 1,5 | 2,9 | |||||
| 0,33 | 0,18 | 0,34 | 1,4 | 2,8 | |||||
| 0,19 | 0,16 | 0,31 | 1,3 | 2,7 | |||||
| 0,23 | 0,14 | 0,24 | 1,2 | 2,6 | |||||
| 0,17 | 0,07 | 0,15 | 1,1 | 2,5 | |||||
| 0,28 | 0,13 | 0,27 | 1,0 | 2,4 | |||||
| 0,34 | 0,19 | 0,36 | 2,0 | 3,2 | |||||
| 0,20 | 0,17 | 0,34 | 1,8 | 3,1 | |||||
| 0,21 | 0,15 | 0,25 | 1,7 | 3,0 | |||||
| 0,29 | 0,14 | 0,28 | 1,6 | 2,9 | |||||
| 0,35 | 0,20 | 0,37 | 1,5 | 2,8 | |||||
| 0,21 | 0,18 | 0,36 | 1,4 | 2,7 | |||||
| 0,24 | 0,13 | 0,26 | 1,3 | 2,6 | |||||
| 0,19 | 0,07 | 0,16 | 1,2 | 2,5 | |||||
| 0,30 | 0,15 | 0,29 | 1,1 | 2,4 | |||||
| 0,36 | 0,21 | 0,39 | 1,0 | 2,3 | |||||
| 0,22 | 0,19 | 0,38 | 0,9 | 2,2 | |||||
| 0,21 | 0,11 | 0,23 | 0,8 | 2,1 | |||||
| 0,14 | 0,09 | 0,18 | 0,7 | 2,0 | |||||
| 0,31 | 0,16 | 0,30 | 0,6 | 3,0 | |||||
| 0,37 | 0,22 | 0,41 | 0,5 | 2,9 | |||||
| 0,23 | 0,20 | 0,43 | 1,5 | 2,8 | |||||
| 0,25 | 0,10 | 0,20 | 1,4 | 2,7 | |||||
| 0,18 | 0,06 | 0,14 | 1,3 | 2,6 |
- kirjeldage seadmete eesmärki, konstruktsiooni ja joonistage nende diagrammid (joonis 4.1
Tehke arvutused M y, M k, δ y ja δ k määramiseks;
Andke vastused turvaküsimustele.
Kontrollküsimused
1. Kuidas reguleeritakse liikuva süsteemi tasakaaluasendit nookuril VLR-20 skaalal?
2. Millisele nookuri õlale on VLDP-100 kaaludesse paigaldatud koormusprismaga sadul?
3. Mille poolest erinevad kvadrandkaalud ja kaheprismakaalud?
4. Kuidas on konstrueeritud kvadrandkaalud mudel VLKT-5?
5. Kuidas toimub kaalumine VLKT-500 kaalul?
6. Kuidas töötavad elektroonilised kaalud mudel VBE-1?
Laboratoorsed ja praktilised tööd nr 5
Kaalud (seade) Kaalud, seade kehade massi määramiseks neile mõjuva gravitatsioonijõu järgi. V.-d nimetatakse mõnikord ka muude füüsikaliste suuruste mõõtmise instrumentideks, mis teisendatakse selleks jõuks või jõumomendiks. Selliste seadmete hulka kuuluvad näiteks praegused kaalud Ja Ripatskaalud. Toimingute jada kehade massi määramisel idas käsitletakse artiklis. Kaalumine.
V. on üks vanimaid seadmeid. Need tekkisid ja paranesid koos kaubanduse, tootmise ja teaduse arenguga. Lihtsaim V. riputatud tassidega võrdse käega jalas ( riis. 1) kasutati laialdaselt vahetuskaubanduses Vana-Babülonis (2,5 tuhat aastat eKr) ja Egiptuses (2 tuhat aastat eKr). Veidi hiljem ilmus liikuva raskusega ebavõrdse õlaga V. (vt. Terasetehas). Juba 4. sajandil. eKr e. Aristoteles andis sellise V. teooria (reegel jõu hetked). 12. sajandil Araabia teadlane al-Khazini kirjeldas tasse tassidega, mille viga ei ületanud 0,1%. Nende abil määrati erinevate ainete tihedus, mis võimaldas ära tunda sulameid, tuvastada võltsitud münte, eristada vääriskive võltsingutest jne. Aastal 1586 Galileo kehade tiheduse määramiseks kavandas ta spetsiaalseid hüdrostaatilisi laineid.Üldine lainete teooria töötas välja L. Euler (1747).
Tööstuse ja transpordi areng tõi kaasa raskete veoste jaoks mõeldud sõidukite loomise. 19. sajandi alguses. Loodi kümnend V-d. ( riis. 2) (kaalu ja koormuse suhtega 1:10 – Quintenz, 1818) ja sajandik V. (V. Fairbanks, 1831). 19. sajandi lõpus - 20. sajandi alguses. Pideva tootmise arenedes ilmusid pidevaks kaalumiseks (konveier, doseerimine jne) kaalud. Põllumajanduse, tööstuse ja transpordi erinevates harudes hakati teatud tüüpi toodete (põllumajanduses nt teravilja, juurviljade, munade jne) kaalumiseks kasutama väga erineva konstruktsiooniga kaalusid; transpordis - autod, raudteed. autod, lennukid; tööstuses – alates täppisinstrumentide valmistamise väikseimatest osadest ja sõlmedest kuni mitmetonniste valuplokkideni metallurgias). Teadusuuringute jaoks töötati välja täppistestide kavandid - analüütilised, mikroanalüütilised, analüüsid jne.
Olenevalt otstarbest jaotatakse kaalud standardseteks (kaalude kalibreerimiseks), laboratoorseteks (sh analüütilisteks) ja üldotstarbelisteks, mida kasutatakse erinevates teaduse, tehnika ja rahvamajanduse valdkondades.
Vastavalt tööpõhimõttele jaotatakse pinged kangiks, vedruks, elektriliseks tensomõõturiks, hüdrostaatiliseks ja hüdrauliliseks.
Kõige levinumad on hoobventiilid, nende tegevus põhineb tasakaaluseadusel. kang Kangi tugipunkt ("kiikharud" V.) võib olla keskel (võrdne käsi V.) või olla nihutatud keskosa suhtes (ebavõrdne ja üheharuline V.). Paljud kangimasinad (näiteks kaubikud, autod, portsjonid jne) on 1. ja 2. tüüpi hoobade kombinatsioon. Kangide tugedeks on tavaliselt spetsiaalsest terasest või kõvast kivist (ahhaat, korund) valmistatud prismad ja padjad. Võrdse käe kangiga raskustel tasakaalustatakse kaalutav keha raskustega ja raskuste osakaal (tavaliselt 0,05–0,1%) üle keharaskuse (või vastupidi) kompenseeritakse nookuri tekitatud momendiga. käsi (noolega) selle raskuskeskme nihke tõttu algse asendi suhtes ( riis. 3). Nookuri raskuskeskme nihkega kompenseeritavat koormust mõõdetakse näiduskaala abil. Kangi V. skaala jaotuse s väärtus määratakse valemiga
s = k(P o c / lg),
kus P 0
‒ hoova kaal noolega, c ‒ kaugus noobli raskuskeskme ja selle pöörlemistelje vahel, l ‒ noobli pikkus, g ‒ kiirendus
vaba langemine, k on koefitsient, mis sõltub ainult lugemisseadme eraldusvõimest. Jagamise väärtust ja sellest tulenevalt V. tundlikkust saab teatud piirides muuta (tavaliselt liigutades spetsiaalset raskust, mis muudab kaugust c).
Mitmes kangilaboris V. kompenseeritakse osa mõõdetud koormusest elektromagnetilise interaktsiooni jõuga - nookuriga ühendatud raudsüdamiku tagasitõmbamine statsionaarseks solenoidiks. Voolutugevust solenoidis reguleerib elektrooniline seade, mis viib pinge tasakaalu. Voolutugevust mõõtes määravad nad sellega võrdelise koormuse V. Seda tüüpi V. viiakse tasakaaluasendisse automaatselt, mistõttu kasutatakse neid tavaliselt muutuvate masside mõõtmiseks (näiteks oksüdatsiooniprotsesside, kondenseerumise jms uurimiseks. ), kui tavapärase V kasutamine on ebamugav või võimatu. Nookuri raskuskese on nendes V. ühendatud pöörlemisteljega.
Laboratoorses praktikas kasutatakse üha enam raskusi (eriti analüütilisi), millel on osa koormuse või täiskoormuse jaoks sisseehitatud raskused ( riis. 4). Sellise V. tööpõhimõtte pakkus välja D.I. Mendelejev. Spetsiaalse kujuga raskused riputatakse õlale, millel paikneb koormustass (ühe käega raskused) või (harvemini) vastasõlast. Ühe käega V. ( riis. 5) klapi ebaühtlastest harudest tingitud viga on täielikult kõrvaldatud.
Kaasaegsed laborikaalud (analüütilised jne) on varustatud mitmete seadmetega, mis suurendavad kaalumise täpsust ja kiirust: tasside vibratsioonisummutid (õhk- või magnetilised), uksed, avamisel õhuvool peaaegu puudub, kuumakilbid, mehhanismid sisseehitatud raskuste pealekandmiseks ja eemaldamiseks, automaatselt töötavad mehhanismid sisseehitatud raskuste valimiseks tasakaalustamisel B. Üha enam kasutatakse projektsioonskaalasid, mis võimaldavad laiendada mõõtevahemikku võrdlusskaalal väikese paindenurga korral. nookurvars. Kõik see võimaldab teil oluliselt suurendada V jõudlust.
Kiire tehnilises kvadrandis V. ( riis. 6) nookuri läbipainde skaalal on mõõtepiir 50 – 100% maksimaalsest koormusest V., jäädes tavaliselt vahemikku 20 g – 10 kg. See saavutatakse spetsiaalse raske nookurvarre (kvadrandi) disainiga, mille raskuskese asub pöörlemisteljest oluliselt allpool.
Enamik metroloogilisi, standardseid, analüütilisi, tehnilisi ja kaubanduslikke ( riis. 7), meditsiini-, vankri-, auto- V., samuti automaat- ja portsjonite V.
Vedru- ja elektriliste tensomõõturite toime põhineb Hooke'i seadusel (vt. Hooke'i seadus).
Tundlikuks elemendiks vedrupingetes on spiraalne lame- või silindriline vedru, mis keharaskuse mõjul deformeerub. V. näitu mõõdetakse skaalal, mida mööda liigub vedruga ühendatud osuti. Eeldatakse, et pärast koormuse eemaldamist naaseb osuti nullasendisse, see tähendab, et kevadel koormuse mõjul jääkdeformatsiooni ei toimu.
Vedru V abil ei mõõda nad massi, vaid kaalu. Kuid enamikul juhtudel on vedruskaala gradueeritud massiühikutes. Tänu gravitatsioonikiirenduse sõltuvusele geograafilisest laiuskraadist ja kõrgusest merepinnast sõltuvad vedrurullide näidud nende asukohast. Lisaks sõltuvad vedru elastsed omadused temperatuurist ja muutuvad ajas; kõik see vähendab vedru V täpsust.
Torsionaalpatareides on tundlikuks elemendiks elastne niit või spiraalvedrud ( riis. 8). Koormus määratakse vedru keerme pöördenurga järgi, mis on võrdeline koormuse tekitatud väändemomendiga.
Elektriliste tensomõõturite toime põhineb koormuse jõudu tajuvate elastsete elementide (tulbad, plaadid, rõngad) deformatsiooni muutmisel elektritakistuse muutuseks. Andurid on väga tundlik traat deformatsioonimõõturid, liimitud elastsete elementide külge. Reeglina kasutatakse suurte masside kaalumiseks elektrilisi tensomõõtureid (vanker, auto, kraana jne).
Hüdrostaatilisi mõõtmisi kasutatakse eelkõige tahkete ainete ja vedelike tiheduse määramiseks. Nende tegevus põhineb Archimedese seadusel (vt. Hüdrostaatiline kaalumine).
Hüdraulilised V. on disainilt sarnased hüdrauliline press.
Näidud võetakse massiühikutes kalibreeritud manomeetri abil.
Kõiki V. tüüpe iseloomustavad: 1) piirkoormus – suurim staatiline koormus, mida V. talub ilma nende metroloogilisi omadusi rikkumata; 2) jagamise väärtus - näidu muutusele ühe skaala jaotuse võrra vastav mass; 3) kaalumise lubatava vea piir - suurim lubatud erinevus ühe kaalumise tulemuse ja kaalutava keha tegeliku massi vahel;
4) näitude lubatud kõikumine - suurim lubatud erinevus V.’i näitudes sama keha korduval kaalumisel.
Kaaluvead teatud tüüpi V. maksimaalsel koormusel.
Kaaluviga maksimaalsel koormusel
Metroloogiline............
Eeskujulik 1. ja 2. kategooria
Eeskujulik 3. kategooria ja
tehniline 1. klass............
Analüütiline, poolmikroanalüütiline, mikroanalüütiline, analüüs
Meditsiiniline........................
Majapidamine...................
Autotööstus........................
Vanker................
Väände ...............
1 kg
20 kg - 1 kg
200 g - 2 g
20 kg - 1 kg
200 g - 2 g
200 g
100 g
20 g
2 g
1 g
150 kg
20 kg
30 kg - 2 kg
50 t ‒ 10 t
150 t ‒ 50 t
1000 mg - 20 mg
5 mg - 0,5 mg
0,005 mg*
20 mg – 0,5 mg*
1,0 mg – 0,01 mg*
100 mg - 20 mg
10 mg - 0,4 mg
1,0 mg – 0,1 mg*
1,0 mg – 0,1 mg*
0,1 mg – 0,01 mg*
0,02 mg ‒ 0,004 mg*
0,01 mg ‒ 0,004 mg*
50 g
10 g
60 g - 5 g
50 kg - 10 kg
150 kg - 50 kg
1,0 mg - 0,05 mg
0,01 mg - 0,001 mg
* Täppiskaalumeetodite kasutamine.
Kirjand: Rudo N.M., Kaalud. Teooria, struktuur, reguleerimine ja kontrollimine, M. - L., 1957; Malikov L. M., Smirnova N. A., Analüütilised elektrilised kaalud, raamatus: Encyclopedia of Control and Automation Measurements, v. 1, M. - L., 1962: Orlov S.P., Avdeev B.A., Ettevõtete kaalumisseadmed, M., 1962; Karpin E. B., Kaalumehhanismide ja dosaatorite arvutamine ja projekteerimine, M., 1963; Gauzner S.I., Mihhailovsky S.S., Orlov V.V., Salvestusseadmed automaatsetes kaalumisprotsessides, M., 1966.
TEEMA : KEHAKAAL. JÕUÜHIKUD. DÜNAMOMETER.
Tunni eesmärk : anda kehakaalu mõiste, teha kindlaks erinevused kehakaalu ja gravitatsiooni vahel; sisestage jõu ühik; Uurige, millist seadet kasutatakse kehakaalu mõõtmiseks.
Varustus: arvuti, ekraan, projektor, põrandakaalud, dünamomeeter, mõõtesilindrid, kaalud.
Tunniplaan:
Organisatsioonihetk (1 min)
Kodutööde kontrollimine (7 min)
Uue materjali õppimine (18 min)
a) Kehakaal. Jõuühikud.
b) Dünamomeetrid. Dünamomeetrite tüübid.
c) Kehakaal ja selle arvutamine.
4. Kehalise kasvatuse tund (G. Osteri probleem)
5. Probleemi lahendamine. Kaetud materjali konsolideerimine (10 min)
6. Tunni kokkuvõte. Kodutöö (1 min)
Tundide ajal.
1. Organisatsioonimoment.
2. Teadmiste uuendamine.
Alustame õppetundi sellega, et tuletame meelde mõningaid füüsikalisi suurusi ja termineid, millega me varem kohtusime.
Füüsiline dikteerimine:
Mis on gravitatsiooni suurus? Milles seda mõõdetakse?
Mis on gravitatsiooni suund?
Mis on elastsusjõu väärtus? Milles seda mõõdetakse?
Mis on elastsusjõu suund?
Kirjutage Hooke'i seaduse valem?
1) Jagage need füüsikalised suurused vektoriks ja skalaariks: mass, gravitatsioon, kiirus, aeg, pikkus, inerts ja elastsusjõud.
(skalaar: mass, aeg, pikkus; vektor: gravitatsioon, kiirus, elastsusjõud. Inerts ei ole füüsikaline suurus, see on nähtus).
Lisaküsimus: määratle Mida nimetatakse kehakaaluks. (see on füüsikaline suurus, mis on keha inertsi mõõt).
Lisaküsimus: Mis on deformatsioon? ( deformatsioon on keha kuju või suuruse muutus )
2) Kujutage graafiliselt Maa pinnal lebavale tellisele mõjuvat gravitatsioonijõudu.
Boonusküsimus: miks vihmapiisad langevad maapinnale, selle asemel, et pilvedesse tagasi lennata? ( vihmapiiskadele mõjub gravitatsioon)
Niisiis, meil on meelde jäänud mõned füüsikalised suurused ja terminid, mida me varem kohtasime, liigume edasi.
3. Uue materjali õppimine.
Mis on poisi kaal?
Kas meil on õigus öelda et poisi kaal on __ kg?
Teeme hääletuse. Tõstke käed, kui arvate, et seda on õige öelda. Ja nüüd need, kes arvavad, et me räägime valesti. Arvamused jagunesid. Ärgem vaidlegem, kellel on õigus ja kellel vale. Uus teema aitab teil seda mõista " Kehakaal " Kirjutame selle vihikusse.
- Kaal kehad on füüsikalised suurused. Füüsikaliste suuruste uurimise plaani oleme juba välja töötanud. Seda meenutades öelge mulle, mida peaksime täna kehakaalu kohta õppima?
1. Definitsioon.
2. Vektor või skalaar.
3. Määramine.
4. Valem.
5. Mõõtühik.
6. Mõõteseade.
Need kava punktid on meie tunni eesmärk ja lisaks vastame esitatud küsimusele.
- (Slaid 4) Tiigrikutsikas lamab laual (tugi). Kui keha asetati toele, ei surutud kokku mitte ainult tugi, vaid ka keha, mida Maa tõmbas. Deformeerunud, kokkusurutud keha surub toele jõuga, mida nimetatakse keharaskuseks.
Kui keha riputatakse keermele (vedrustus), siis venitatakse mitte ainult niit, vaid ka keha ise.
- Kirjutame üles: Kehakaal on jõud, millega keha Maa külgetõmbe tõttu mõjub toele või vedrustusele..
Mida arvate, kas kaal on vektor või skalaarsuurus? ( kuna see on jõud,siis vektor suurus)
Kehakaal on vektorfüüsiline suurus
Mis on kehakaalu suund? Sellele küsimusele vastamiseks pidage meeles gravitatsiooni suunda. Just nii, gravitatsioonijõud on alati suunatud vertikaalselt alla, mis tähendab ka keha raskust, kuna see jõud tekib Maa külgetõmbe tulemusena.
Täht tähis: P
Valem. P = F juhe(kere ja tugi või vedrustus on paigal või liiguvad ühtlaselt ja sirgjooneliselt)
Üsna sageli on keha kaal võrdne sellele mõjuva gravitatsioonijõuga.
F juhe keha külge kinnitatud
R kaal toe külge kinnitatud (vedrustus)
Millistes ühikutes jõudu mõõdetakse?
Inglise füüsiku I. Newtoni auks on antud ühik nimeks newton – 1H
1 kN = 1000 N; 1N = 0,001 kN
F juhe = m∙ g- gravitatsiooni valem
P = F juhe = m∙ g m= P/g ; g= P/m
F juhe - gravitatsioon [N]
m - kaal [kg]
g – raskuskiirendus [N/kg]
g = 9,8 [N/kg]; g = 10 [N/kg];
(Slaid 5) praktikas mõõdavad nad jõudu, millega üks keha teisele mõjub.
Tugevuse mõõtmiseks kasutage DÜNAMOMEETRI
Kasutatud : mutrite pingutamiseks - on pöördemomendi võti, et mutter ei oleks keerdunud ja pingutatud kindlalt; mõõta käte lihaste toonustSestinimese üldine jõudlus ja tugevus,
Kogemused Võtame dünamomeetri ja riputame selle külge raskuse kaaluga 102 g. Puhkeseisundis on selle kaal 1 N. Ja tõepoolest, kui raskus ripub liikumatult dünamomeetri konksu otsas, siis see näitab täpselt 1 N. Aga kui dünamomeeter pööratakse üles, alla või vasakule – paremale, näitab see, et raskuse kaal on muutunud. Joonisel võrdub see näiteks 4 N. Kehade mass ja raskusjõud ei muutunud.
Niisiis näitavad arvukad katsed, et keha kaal on võrdne sellele mõjuva gravitatsioonijõuga, kui keha ja selle tugi (vedrustus) on puhkeasendis või liiguvad koos ühtlaselt ja sirgjooneliselt.
P = F juhe .
Pange tähele ka seda, et kaalu ja gravitatsiooni arvväärtused võivad olla võrdsed, kuid nende rakenduspunktid on alati erinevad . Raskusjõud rakendub alati kehale endale ja selle raskus mõjub alati vedrustusele või toele.
[P] = [1 njuuton] = [1 H]
Harjutus 9 (2.3) (lahendame)
Kokkuvõtteks:
Mis on jõu mõõtmise seadme nimi?
Dünamomeeter on seade... (kehakaalu mõõtmiseks)
Mis on Misha kaal? Kas meil on õigus öelda et Miša kaal on __ kg?
( ei, sest kehakaalu mõõdetakse dünamomeetriga) ja seda mõõdetakse N, kehakaalu mõõdetakse skaalaga --- kg) (Slaid 7)
Mis on gravitatsiooni valem?
Mis tundus teile tunnis raske?
Mis osutus teie jaoks keeruliseks?
