Váhy (prístroj). Prostriedky na meranie hmotnosti Aké zariadenie sa používa na meranie telesnej hmotnosti vo fyzike?
Pre správnu odpoveď na otázku položenú v úlohe je potrebné ich od seba odlíšiť.
Telesná hmotnosť je fyzická charakteristika nezávisle od akýchkoľvek faktorov. Zostáva konštantná kdekoľvek vo vesmíre. Jeho mernou jednotkou je kilogram. Fyzická podstata na koncepčnej úrovni spočíva v schopnosti tela rýchlo zmeniť rýchlosť, napríklad spomaliť až do úplného zastavenia.
Hmotnosť telesa charakterizuje silu, ktorou tlačí na povrch. Navyše, ako každá sila, závisí od zrýchlenia daného tela. Na našej planéte sú všetky telesá vystavené rovnakému zrýchleniu (gravitačné zrýchlenie; 9,8 m/s2). V súlade s tým sa na inej planéte zmení telesná hmotnosť.
Gravitácia je sila, ktorou planéta priťahuje teleso, číselne sa rovná hmotnosti telesa.
Zariadenia na meranie hmotnosti a telesnej hmotnosti
Prístrojom na meranie hmotnosti je dobre známa stupnica. Prvým typom váh boli mechanické, ktoré sa široko používajú dodnes. Neskôr k nim pribudli elektronické váhy, ktoré majú veľmi vysokú presnosť merania.
Na meranie telesnej hmotnosti musíte použiť zariadenie nazývané dynamometer. Jeho názov je preložený ako silomer, čo zodpovedá významu pojmu telesná hmotnosť definovaného v predchádzajúcej časti. Rovnako ako váhy sa dodávajú v mechanických typoch (pákové, pružinové) a elektronické. Hmotnosť sa meria v Newtonoch.
"Elektrické spotrebiče" - Objímky pre lampy atď. Miešačka. Termálne. Elektrotechnika. Ciele a ciele. Istič. Domáce elektrospotrebiče. Vzdelávacia téma: Domáce elektrospotrebiče. Striedavý prúd. Priamy prúd. Elektroinštalačné zariadenia. Elektrické vedenie. Druhy elektrického vedenia. Spotrebiče. Zoznam elektrospotrebičov je veľmi dlhý.
„Hmotnosť a hmotnosť“ - Priebeh experimentu. VÁHA a BEZ VÁHY. Vedecké údaje a pozorovania. Prehľad projektu. Môžete sa priblížiť k stavu beztiaže, ak sa budete pohybovať určitou rýchlosťou po konvexnej trajektórii. Kto a kedy prvýkrát začal študovať pád tiel vo vzduchu? Kniha „Nevyriešené záhady ľudstva“, ktorú vydalo vydavateľstvo Reader's Digest.
„Hmotnosť batohu“ - Odporúčania pre študentov: Zvážte batohy bez školské potreby od žiakov našej triedy. Vykonajte cvičenia na posilnenie svalov trupu. Predmet výskumu: držanie tela školákov. Projekt – výskum. Zachovám si zdravie, pomôžem si. Naše batohy. Výsledky výskumu: "Čo máme v batohoch?"
„Zväčšovacie zariadenia“ - Šošovky. Ručná lupa poskytuje 2- až 20-násobné zväčšenie. Produkt bude indikovať zväčšenie, ktoré mikroskop práve poskytuje. Statív. Historický odkaz. Biológia – veda o živote, živých organizmoch žijúcich na zemi. Trubica. Biológia je veda o živote. Laboratórne práceč. 1. 4. Hotový prípravok položte na pódium oproti otvoru v ňom.
„Hmotnosť a tlak vzduchu“ - Čo je to atmosféra? Ako môžete vážiť plyn? Čo spôsobuje atmosférický tlak? Má atmosféra váhu? Meranie atmosférického tlaku. Odpovedzme na otázky: Môže atmosféra „tlačiť“? Čo spôsobuje tlak plynu? Prečo voda stúpa za piestom? Ako sa volá prístroj na meranie atmosférického tlaku?
"Meracie prístroje" - Teplomer je sklenená trubica utesnená na oboch stranách. Tlakomer. Dynamometer. Lekársky dynamometer. Merať znamená porovnávať jednu veličinu s druhou. Každé zariadenie má stupnicu (delenie). Aneroidný barometer. Barometer. Teplomer. Zariadenia výrazne uľahčujú život človeka. Merač sily. Typy dynamometrov.
Všeobecné informácie
Moderné váhy sú komplexný mechanizmus, ktorý okrem váženia dokáže zabezpečiť registráciu výsledkov váženia, signalizáciu v prípade odchýlenia hmotnosti od stanovených technologických noriem a ďalšie operácie.
1.1. Laboratórne rovnoramenné váhy(obr. 4.1) pozostávajú z vahadla 1 upevneného pomocou nosného hranola 2 na prírube 3 podstavca váhy. Vahadlo má dva nosné hranoly 5, 11, cez ktoré sú pomocou vankúšov 4 a 12 spojené závesy 6 a 10 s vahadlom 1. Stupnica 8 optického čítacieho zariadenia je pevne pripevnená k vahadle. Pri meraní hmotnosti sa na jednu misku váhy namontuje vážené bremeno 9 s hmotnosťou m a na druhú misku sa umiestnia vyvažovacie závažia 7 s hmotnosťou m g, potom sa kladka vychýli o uhol φ (obr. 4.2).
Váhy VLR-20 (obr. 4.3) majú maximálnu hranicu váživosti 20 g a hodnotu delenia deliaceho zariadenia 0,005 mg.
Na základni 6 váh je inštalovaný dutý stojan 9; konzola s izolačnými páčkami 11 a nosná podložka 15 sú pripevnené k hornej časti stojana. Na základni 6 je inštalovaný iluminátor 5, kondenzor 4 a šošovka 3 optického čítacieho zariadenia. Na rovnoramennom vahadle 16 je upevnený nosný hranol 17, sedlá so záťažovými hranolmi 13 a ukazovateľ 1 s mikrostupnicou 2.
Rovnovážna poloha pohyblivého systému na vahadle sa nastavuje pomocou kalibračných matíc 19 na koncoch vahadla. Úpravou polohy ťažiska vahadla zvislým pohybom nastavovacích matíc 18 umiestnených v strede vahadla môžete nastaviť uvedenú cenu rozdelenia hmotnosti. Nosné hranoly 13 podopierajú vankúšiky 14 náušníc 12, na ktorých sú zavesené prívesky s mištičkami 7 na zachytenie záťaže.
Váhy majú dve vzduchové klapky 10. Horná časť klapky je zavesená na náušnici a spodná časť je namontovaná na doske 8 v hornej časti váhy.
Mechanizmus aplikácie závažia 20, umiestnený na doske 8, umožňuje zavesiť závažia s hmotnosťou 10 na správny záves; 20; 30 a 30 mg, poskytujúce vyváženie so vstavanými závažiami v rozsahu od 10 do 90 mg. Hmotnosť priložených závaží sa počíta na digitalizovanom číselníku pripojenom k mechanizmu nanášania závažia.
Optické čítacie zariadenie sa používa na premietanie obrazu v mierke na obrazovku pomocou iluminátora, kondenzora, šošovky a sústavy zrkadiel a umožňuje meranie zmeny hmotnosti v rozsahu od 0 do 10 mg. Váha má 100 čítacích dielikov s hodnotou dielika 0,1 mg. Deliaci mechanizmus optického čítacieho zariadenia umožňuje rozdeliť jeden dielik stupnice na 20 dielov a zvýšením rozlíšenia odčítania poskytuje výsledok merania s rozlíšením 0,005 mg.
1.2. Laboratórne váhy s dvojitým hranolom(obr. 4.5) pozostávajú z asymetrického vahadla 1, inštalovaného pomocou nosného hranola 2 na podložke 5 základne váhy. Záves 9 s miskou na zachytávanie záťaže je spojený s jedným ramenom vahadla cez hranol 6 na zachytávanie záťaže a vankúš 11. K tomu istému závesu je pripevnená koľajnica 10, na ktorej sú zavesené vstavané závažia 7, celková hmotnosť T 0 K druhému ramenu vahadla je pripevnené protizávažie 4, ktoré vyvažuje vahadlo. Mikrostupnica 3 optického čítacieho zariadenia je pevne pripevnená k vahadle 1. Pri meraní hmotnosti sa použije závažie 8 s hmotnosťou T 1 a z regálu pomocou závažia časť závažia 7 s hmotnosťou T T.
Ak T 1 > T g, potom sa kladina odchyľuje o uhol φ (obr. 4.6). V tomto prípade bude gravitačný moment stability
Kde T P, T atď, T k - hmotnosť zavesenia, protizávažia, vahadla; T o a T 1 - hmotnosť všetkých zabudovaných závaží a nákladu; T g - hmotnosť odstránených závaží; A 1 - vzdialenosť od osi otáčania vahadla k bodom dotyku hranola nesúceho zaťaženie so závesným vankúšom; A 2 - vzdialenosť od osi otáčania vahadla k ťažisku protizávažia; A k je vzdialenosť od osi otáčania vahadla k jeho ťažisku, α 1, α 2 sú uhly v závislosti od inštalácie čiar vahadiel; g = 9,81 m/s2.
Kompenzačný moment
Chyba δ y, v závislosti od gravitačného momentu stability a uhla odchýlky φ, je určená vzorcom:
(4.3)
Chyba δ to, v závislosti od vyrovnávacieho momentu, bude
(4.4)
Váhy VLDP-100 (obr. 4.4) s najväčším váhovým limitom 100 g, s menovanou váhou a vstavanými závažiami pre plné zaťaženie. Váhy majú predvážiace zariadenie, ktoré umožňuje zvýšiť rýchlosť merania hmotnosti a zjednodušiť operácie váženia spojené s výberom závaží, ktoré vyvažujú pohyblivý systém váhy.
Na krátkom ramene vahadla 1 je sedlo s hranolom 9 na zachytenie zaťaženia a na dlhom ramene protizávažie, kotúč vzduchovej klapky a mikromierka 4 optického zariadenia. Náušnica 11 pri vážení spočíva na zaťažovacom hranole 9 vahadla s vankúšikom 10, ku ktorému je pripevnený záves 7 s miskou 6 na zachytenie záťaže.
Váhy majú váhový mechanizmus 8, ktorý slúži na vybratie zo zavesenia a nanesenie naň tri desaťročia zabudovaných závaží s hmotnosťou 0,1-0,9; 1-9 a 10-90
Predvažovací mechanizmus má vodorovnú páku 3, ktorej voľný koniec sa opiera o vahadlo. Druhý koniec páky je pevne pripevnený k torznej pružine, ktorej os otáčania je rovnobežná s osou otáčania vahadla.
  Ryža. 4.1. Váhy s rovnakými ramenami |  Ryža. 4.2. Schéma pôsobenia síl v rovnoramenných mierkach |
|
 Ryža. 4.3. Laboratórne rovnoramenné váhy VLR-20 |   Ryža. 4.4. Laboratórne váhy VLDP-100 |
|
 Ryža. 4.5. Dvojité hranolové váhy |  Ryža. 4.6. Schéma pôsobenia síl v dvojhranolových váhach |
|
Izolačný mechanizmus 5 má tri pevné polohy: IP - počiatočná poloha, PV - predbežné váženie, TV - presné váženie.
Vo východiskovej polohe je vahadlo 1 a záves 7 na dorazoch odpojovacieho mechanizmu 5. Páka predvážiaceho mechanizmu je v spodnej polohe, na závese sú zavesené zabudované závažia.
Pri vážení záťaže umiestnenej na pohári sa izolačný mechanizmus najskôr umiestni do polohy PV. V tomto prípade páka 3 spočíva na vahadle, zabudované závažia sa odstránia zo závesu a záves sa spustí na hranol vahadla, ktorý prevezme zaťaženie. Potom sa vahadlo spustí na podložku oporným hranolom 2, vychýleným o určitý uhol, pod ktorým protipôsobiaci moment vytvorený torznou pružinou predvážiaceho mechanizmu vyrovnáva moment úmerný rozdielu. T k = T 0 - T 1 kde T 0 - hmotnosť zabudovaných závaží; T 1 - hmotnosť váženého tela.
Pomocou stupnice optického čítacieho zariadenia a číselníka deliaceho zariadenia sa spočíta predbežná hodnota nameranej hmotnosti, ktorá sa nastaví na počítadlách váhového mechanizmu.
Pri presúvaní izolačného mechanizmu do polohy TV najprv izolujte vahadlo a zavesenie, potom závažia s hmotnosťou T d Páka 3 sa stiahne až na doraz, uvoľní sa vahadlo, pruženie sa pripojí k vahadle cez hranol a vankúšik a vahadlo sedí na podložke s oporným hranolom a vykoná sa presné váženie. vykonané.
Hodnota nameranej hmotnosti je počítaná počítadlom vážiaceho mechanizmu, stupnicou a číselníkom deliaceho zariadenia.
1.3. Kvadrantové váhy sú jednoduché, spoľahlivé v prevádzke a majú vysokú presnosť. Na rozdiel od iných laboratórnych váh je miska kvadrantových váh umiestnená v hornej časti, čo výrazne uľahčuje používanie. Kvadrantové váhy sa používajú vo výrobných linkách, v centralizovaných riadiacich systémoch a v riadiacich systémoch spojených s meraním hmotnosti.
Kvadrantové váhy (obr. 4.7) pozostávajú z asymetrického vahadla 1 (kvadrant), inštalovaného pomocou nosného hranola 2 na rohovej podložke 3, pripevnenej k základni váhy. Záves 6 sa pomocou rohových podložiek 8 inštaluje na hranol 7, namontovaný na vahadle 1. Miska 9 na uloženie nákladu v kvadrantových mierkach je pripevnená k hornej časti závesu 6. Aby sa zabránilo zavesenie pred prevrátením pri umiestnení záťaže na misku 9 je spodná časť závesu pripevnená k základni váhy prostredníctvom kĺbových spojov pomocou páky 5 nazývanej šnúrka. Mikrostupnica 4 optického čítacieho zariadenia je pevne pripevnená ku kvadrantu. K závesu je pripevnená koľajnica, na ktorej sú umiestnené zabudované závažia.
Použitie rohových vankúšov a kĺbových kĺbov v spodnej časti závesu v kvadrantových mierkach umožnilo niekoľkonásobne zvýšiť pracovný uhol vychýlenia φ kvadrantu v porovnaní s uhlom vychýlenia u rovnoramenných alebo dvojhranolových mierok. Napríklad v kvadrantových mierkach pri maximálnom zaťažení závesu je uhol vychýlenia 12° a pri rovnoramenných a dvojhranolových mierkach je menší ako 3°. S veľkým uhlom vychýlenia sa prirodzene zväčší aj rozsah merania hmotnosti na váhe, čo umožňuje znížiť počet zabudovaných závaží používaných vo váhe. Závesy so šnúrkou sú však zdrojom dodatočných chýb, znižujúcich presnosť váženia. Preto vyrábané kvadrantové váhy majú vo všeobecnosti triedu presnosti 4.
Laboratórne kvadrantové váhy model VLKT-5 (obr. 4.8) patria do triedy presnosti 4 a sú určené na meranie hmotnosti do 5 kg. Merací systém váh obsahuje vahadlo 3, závesnú konzolu 2 s miskou 1 a „strunu“ b. Prizmatická „struna“ je jednou zo strán kĺbového rovnobežníka. „Struna“ a oceľové hranoly vahadla spočívajú na hranatých samonastavovacích vankúšoch Pre upokojenie vibrácií pohyblivého systému majú váhy magnetický tlmič 5. Váhy majú aj mechanizmus na vyrovnávanie kolísania hladiny. pracovisko, zariadenie na vyrovnávanie hmotnosti kontajnera a vážiaci mechanizmus Pri vážení sa z nosného závesu alebo zabudovaných závaží 7 s hmotnosťou 1 a 2 kg odstránia špeciálne úchyty poháňané rukoväťami vážiaceho mechanizmu Hodnoty hmotnosti odobratých závaží sa počítajú z digitalizovaného bubna spojeného s váhovým mechanizmom. Optické čítacie zariadenie obsahuje podsvietenie, kondenzor, šošovku a mikrostupnicu 4. Obraz mikroškály, zväčšený pomocou optického systému, sa prenáša na matné sklo obrazovky 8, kde je vyznačená hodnota hmotnosti zistená pri vychýlení vahadla zo svojej počiatočnej polohy.
Valcová špirálová pružina 9, pripevnená na jednom konci k závesu, je meracím prvkom deliaceho mechanizmu. Druhý koniec tejto pružiny, spojený pohonom s digitalizovaným bubnom mechanického počítadla, sa môže pri otáčaní rukoväte počítadla deliaceho mechanizmu vertikálne pohybovať. Keď sa bubon mechanického počítadla otočí na plnú kapacitu rovnajúcu sa 100 dielikom, pružina sa natiahne a prenesie na vahadlo silu ekvivalentnú sile vytvorenej zmenou hmotnosti bremena o 10 g a výsledok merania pomocou deliaceho mechanizmu sa počíta na digitalizovanom bubne mechanického počítadla s diskrétnosťou 0,1 g Mikrostupnica namontovaná na vahadle má 100 dielikov s hodnotou dielika 10 g a deliacim mechanizmom s rozlíšením 0,1 g je 1000 g.
Obdobne sú konštruované aj kvadrantové váhy model VLKT-500 (obr. 4.9), určené na meranie hmotnosti do 500 g (chyba merania ±0,02 g).
Pred meraním telesnej hmotnosti na úrovni 1 sa váha nainštaluje do vodorovnej polohy pomocou nastaviteľných podpier 4. Pre uvedenie váhy do prevádzky je potrebné pripojiť napájací kábel 5 do elektrickej siete a zapnúť vypínač 2. Pomocou rukoväte 7, nastavte digitálny bubon mechanického počítadla do polohy „00“ a pomocou ručných koliesok 3 („hrubé“) a 6 („jemné“) zariadenia na kompenzáciu hmotnosti tary nastavte dielik nuly do symetrickej polohy. V tomto prípade je rukoväť 9 závažia v polohe na meranie v rozsahu 1-100 g Skúmané teleso je umiestnené na miske 10 na uloženie záťaže a rukoväť 7 spája delenie stupnice s odčítaním. značky na obrazovke 8.
Torzné váhy WT-250 (obr. 4.10) sú určené na váženie telies do hmotnosti 250 g a majú chybu merania ±0,005 g Telo váhy spočíva na troch podperách, z ktorých 1 je nastaviteľná a sú určené na nainštalujte váhu vo vodorovnej polohe na úrovni 2.
Puzdro váhy má sklenenú clonu 4, cez ktorú je viditeľný číselník meracieho mechanizmu. Pred vážením otočte zámok 9, aby ste odblokovali zavesenie a pomocou zotrvačníka 10 kompenzačného zariadenia vlastnej hmotnosti nastavte ukazovateľ 5 do nulovej polohy. Merané teleso 7 sa umiestni na záves 6 a bezpečnostný kryt 8 sa uzavrie. Otáčaním zotrvačníka 3 pohyblivého číselníka sa ukazovateľ 5 vráti do nulovej polohy. V tomto prípade je množstvo telesnej hmotnosti určené šípkou na číselníku meracieho mechanizmu.
1.4. Elektronické digitálne váhy. Významnou výhodou váh je, že operácie nevyžadujú vstavané alebo nadzemné závažia. Preto sa pri sériovej výrobe váh a pri ich prevádzke výrazne šetrí kov a znižuje sa počet závaží podliehajúcich štátnemu overeniu.
Elektronické digitálne váhy 4. triedy presnosti, model VBE-1 kg (obr. 4.11, a), založené na princípe činnosti diskutovanom vyššie. Tieto váhy majú vážiace zariadenie I namontované na základni 2 a elektrickú časť pozostávajúcu z piatich dosiek plošných spojov 3, 13, 14 s konektormi a montážnymi konzolami, transformátora 15, snímača 4, ktorý premieňa lineárne pohyby na elektrický signál.
Vážiace zariadenie má stojan, na ktorom je namontovaná konzola 12 a magnetický systém 16 s pracovnou cievkou 5. Pohyblivý váhový systém pozostáva z dvoch rámov 6, konzoly 7 a šiestich pružín 8, z ktorých dve sú medzičlánky v spojke. elasticko-pružné spojenie medzi rámami a konzolou. Pracovná cievka je pripevnená k vložke 9, ktorá je pevne spojená s konzolou 7. Pohyblivý vážiaci systém je pripevnený cez pružiny 8, takže cievka v pracovnej medzere magnetického systému sa môže pohybovať len vo vertikálnom smere. V hornej časti konzoly 7 je stojan 10, na ktorom je nainštalovaná miska 11 na zachytávanie nákladu.
Elektrická časť váhy je vyrobená na doskách plošných spojov umiestnených v tele váhy. Elektrické prvky, ktoré vytvárajú teplo, sú umiestnené v zadnej časti váhy a sú oddelené od vážiaceho zariadenia tepelným štítom.
Váhy majú elektronické zariadenie, ktoré kompenzuje silu vyvíjanú nádobou. Po umiestnení nádoby na misku na zachytávanie záťaže sa na digitálnom čítacom zariadení zobrazí hodnota jej hmotnosti a po stlačení tlačidla „Tare“ sa táto hodnota prenesie do pamäťového zariadenia a digitálne čítacie zariadenie sa nastaví na nulu. a váhy sú pripravené na meranie hmotnosti nákladu. Zariadenie na kompenzáciu tary, ktoré je súčasťou váhy, kompenzuje bremená s hmotnosťou do 1000 g.
Elektronické digitálne váhy 4. triedy VLE-1 kg so zlepšenými technickými vlastnosťami (obr. 4.11, b). Táto stupnica môže byť široko používaná v uzavretých technologických procesov agropriemyselné komplexy. Majú výstup pre pripojenie digitálnych tlačových zariadení a počítačov, poloautomatickú kalibráciu a kompenzáciu hmotnosti obalu v celom rozsahu váživosti. Terminál zabezpečuje automatické triedenie položiek podľa hmotnosti a počítanie počtu položiek na základe danej hodnoty hmotnosti jednej položky.
3. Pracovný poriadok: prečítajte si odsek 1; pomocou vzorcov (4.1)-(4.4) podľa počiatočné podmienky(tabuľka 4.1) pre dvojhranolové váhy určte: moment stability M y, kompenzačný moment M k, ako aj chyby δ y a δ k a vypracujte protokol.
  Ryža. 4.7. Laboratórne kvadrantové váhy |  Ryža. 4.8. Schéma kvadrantových mierok VLKT-5 |
  Ryža. 4.9. Všeobecná forma váhy VLKT-500 |
|
A 
b Tabuľka 4.1. Počiatočné údaje na vykonanie práce
| Možnosť č. | T P , G | T atď , G | T Komu , G | T O , G | A k, m | A 1 m | A 2, m | a1 = a2,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 |
- popísať účel, konštrukciu zariadení a nakresliť ich schémy (obr. 4.1
Vykonajte výpočty na určenie M y, M k, δ y a δ k;
Dajte odpovede na bezpečnostné otázky.
Kontrolné otázky
1. Ako sa nastavuje rovnovážna poloha pohyblivého systému na vahadle vo váhe VLR-20?
2. Na ktorom ramene vahadla je vo váhe VLDP-100 namontované sedlo so zaťažovacím hranolom?
3. Aký je konštrukčný rozdiel medzi kvadrantovými a dvojhranolovými mierkami?
4. Ako sú navrhnuté kvadrantové mierky model VLKT-5?
5. Ako prebieha váženie na váhe VLKT-500?
6. Ako fungujú elektronické váhy model VBE-1?
Laboratórna a praktická práca č.5
Váhy (zariadenie) Váhy, zariadenie na zisťovanie hmotnosti telies pomocou gravitačnej sily, ktorá na ne pôsobí. V. sa niekedy nazývajú aj prístroje na meranie iných fyzikálnych veličín, ktoré sa na tento účel premieňajú na silu alebo moment sily. Medzi takéto zariadenia patrí napr. aktuálne váhy A Váhy s príveskom. Postupnosť úkonov pri určovaní hmotnosti telies na východe pojednáva čl. Váženie.
V. je jedným z najstarších zariadení. Vznikali a zdokonaľovali sa s rozvojom obchodu, výroby a vedy. Najjednoduchší V. v podobe rovnoramenného vahadla so zavesenými pohármi ( ryža. 1) boli široko používané pri výmennom obchode v starovekom Babylone (2,5 tisíc rokov pred Kristom) a Egypte (2 tisíc rokov pred Kristom). O niečo neskôr sa objavil V. s nerovným ramenom s pohyblivým závažím (viď. Steelyard). Už v 4. stor. BC e. Aristoteles dal teóriu takéhoto V. (pravidlo momenty sily). V 12. storočí Arabský vedec al-Khazini opísal poháre s pohármi, ktorých chyba nepresiahla 0,1 %. Používali sa na zisťovanie hustoty rôznych látok, čo umožnilo rozpoznať zliatiny, identifikovať falošné mince, odlíšiť drahé kamene od falošných atď. V roku 1586 Galileo na určenie hustoty telies navrhol špeciálne hydrostatické vlny Všeobecnú teóriu vĺn vypracoval L. Euler (1747).
Rozvoj priemyslu a dopravy viedol k vytvoreniu vozidiel určených na ťažké náklady. Začiatkom 19. stor. boli vytvorené desatinné Vs. ryža. 2) (s pomerom hmotnosti k zaťaženiu 1:10 - Quintenz, 1818) a stotina V. (V. Fairbanks, 1831). Koncom 19. - začiatkom 20. stor. S rozvojom kontinuálnej výroby sa objavili váhy na kontinuálne váženie (dopravné, dávkovacie a pod.). V rôznych odvetviach poľnohospodárstva, priemyslu a dopravy sa na váženie špecifických druhov výrobkov začali používať váhy najrôznejších prevedení (v r. poľnohospodárstvo napríklad obilniny, koreňová zelenina, vajcia atď.; v doprave - autá, železnice. vozne, lietadlá; v priemysle - od najmenších dielov a zostáv vo výrobe presných nástrojov až po mnohotonové ingoty v metalurgii). Pre vedecký výskum boli vyvinuté návrhy testov presnosti - analytické, mikroanalytické, testovacie atď.
Podľa účelu sa závažia delia na štandardné (na kalibráciu závaží), laboratórne (vrátane analytických) a všeobecné, používané v rôznych oblastiach vedy, techniky a národného hospodárstva.
Podľa princípu činnosti sa napätia delia na pákové, pružinové, elektrické tenzometre, hydrostatické a hydraulické.
Pákové ventily sú najbežnejšie; ich činnosť je založená na zákone rovnováhy. páka Otočný bod páky („vahadla“ V.) môže byť v strede (rovnoramenný V.) alebo posunutý voči stredu (rovnoramenný a jednoramenný V.). Mnohé pákové stroje (napríklad obchodné, automobilové, porciované atď.) sú kombináciou pák 1. a 2. typu. Podpery pre páky sú zvyčajne hranoly a vankúše zo špeciálnej ocele alebo tvrdého kameňa (agát, korund). Na závažiach s rovnoramennými pákami je vážené telo vyvážené závažiami a určitý prebytok (zvyčajne 0,05 – 0,1 %) hmotnosti závaží nad hmotnosťou tela (alebo naopak) je kompenzovaný momentom vytvoreným vahadlo (so šípkou) v dôsledku posunutia jeho ťažiska vzhľadom na pôvodnú polohu ( ryža. 3). Zaťaženie kompenzované posunutím ťažiska vahadla sa meria pomocou čítacej stupnice. Hodnota dielikov s pákovej V. stupnice je určená vzorcom
s = k(P o c/lg),
kde P 0
‒ hmotnosť vahadla so šípkou, c ‒ vzdialenosť medzi ťažiskom vahadla a osou jeho otáčania, l ‒ dĺžka vahadla, g ‒ zrýchlenie
voľný pád, k je koeficient, ktorý závisí len od rozlišovacej schopnosti čítacieho zariadenia. Hodnotu delenia a tým aj citlivosť V. možno v určitých medziach meniť (zvyčajne pohybom špeciálneho závažia, ktoré mení vzdialenosť c).
V rade pákového laboratória V. je časť meraného zaťaženia kompenzovaná silou elektromagnetickej interakcie - zatiahnutím železného jadra pripojeného k vahadle do stacionárneho solenoidu. Sila prúdu v solenoide je regulovaná elektronickým zariadením, ktoré uvádza napätie do rovnováhy. Meraním sily prúdu určujú jej úmerné zaťaženie V. tohto typu sa uvádzajú do rovnovážnej polohy automaticky, preto sa zvyčajne používajú na meranie meniacich sa hmotností (napríklad pri štúdiu oxidačných procesov, kondenzácie atď.). ), keď je nepohodlné alebo nemožné použiť konvenčné V. Ťažisko vahadla je v týchto V. spojené s osou otáčania.
V laboratórnej praxi sa čoraz častejšie používajú závažia (najmä analytické) so zabudovanými závažiami pre časť záťaže alebo pre celú záťaž ( ryža. 4). Princíp fungovania takejto V. navrhol D.I. Mendelejev.Špeciálne tvarované závažia sú zavesené na ramene, na ktorom je umiestnená záťažová miska (jednoručné závažia), alebo (menej často) na protiľahlom ramene. V jednoramennom V. ( ryža. 5) chyba v dôsledku nerovnakých ramien vahadla je úplne odstránená.
Moderné laboratórne váhy (analytické a pod.) sú vybavené množstvom zariadení na zvýšenie presnosti a rýchlosti váženia: tlmiče vibrácií pohárov (vzduchové alebo magnetické), dvierka, pri otvorení takmer netečie vzduch, tepelné štíty, mechanizmy na prikladanie a odoberanie zabudovaných závaží, automatické ovládacie mechanizmy na výber zabudovaných závaží pri vyvažovaní B. Čoraz častejšie sa využívajú projekčné váhy, ktoré umožňujú rozširovať rozsah meraní na referenčnej váhe pri malých uhloch vychýlenia závažia. vahadlom. To všetko vám umožňuje výrazne zvýšiť výkon V.
Vo vysokorýchlostnom technickom kvadrante V. ( ryža. 6) limit merania na stupnici vychýlenia vahadla je 50 – 100 % maximálneho zaťaženia V., zvyčajne sa pohybuje v rozmedzí 20 g – 10 kg. Dosahuje sa to špeciálnou konštrukciou ťažkého vahadla (kvadrantu), ktorého ťažisko je umiestnené výrazne pod osou otáčania.
Väčšina typov metrologických, štandardných, analytických, technických a obchodných ( ryža. 7), lekárske, kočiarové, automobilové V., ako aj automatické a porciované V.
Pôsobenie pružinových a elektrických tenzometrov je založené na Hookovom zákone (pozri. Hookov zákon).
Citlivým prvkom pri napätiach pružín je špirálová plochá alebo valcová pružina, ktorá sa vplyvom hmotnosti tela deformuje. Hodnoty V. sa merajú na stupnici, po ktorej sa pohybuje ukazovateľ spojený s pružinou. Predpokladá sa, že po odstránení zaťaženia sa ukazovateľ vráti do nulovej polohy, to znamená, že v pružine nedôjde k žiadnej zvyškovej deformácii pod vplyvom zaťaženia.
Pomocou pružiny V. nemerajú hmotnosť, ale hmotnosť. Vo väčšine prípadov je však stupnica pružiny odstupňovaná v jednotkách hmotnosti. V dôsledku závislosti gravitačného zrýchlenia od zemepisnej šírky a nadmorskej výšky závisia hodnoty navíjačov pružiny od ich polohy. Okrem toho elastické vlastnosti pružiny závisia od teploty a zmeny v čase; to všetko znižuje presnosť pružiny V.
V torzných (torzných) batériách je citlivým prvkom elastický závit alebo špirálové pružiny ( ryža. 8). Zaťaženie je určené uhlom skrútenia závitu pružiny, ktorý je úmerný krútiacemu momentu vytvorenému zaťažením.
Činnosť elektrických tenzometrov je založená na premene deformácie pružných prvkov (stĺpov, dosiek, krúžkov), ktoré vnímajú silu bremena, na zmenu elektrického odporu. Prevodníky sú vysoko citlivé drôty tenzometre, lepené na elastické prvky. Na váženie veľkých hmôt sa spravidla používajú elektrické tenzometre (kočíkové, automobilové, žeriavové atď.).
Hydrostatické skúšky sa používajú najmä na stanovenie hustoty pevné látky a tekutiny. Ich konanie je založené na Archimedovom zákone (pozri. Hydrostatické váženie).
Hydraulické V. sú dizajnovo podobné hydraulický lis.
Odčítania sa vykonávajú pomocou tlakomeru kalibrovaného v jednotkách hmotnosti.
Všetky typy V. sa vyznačujú: 1) medzným zaťažením - najväčším statickým zaťažením, ktoré V. znesie bez porušenia ich metrologických charakteristík; 2) hodnota dielika - hmotnosť zodpovedajúca zmene odčítania o jeden dielik stupnice; 3) hranica dovolenej chyby váženia - najväčší povolený rozdiel medzi výsledkom jedného váženia a skutočnou hmotnosťou váženého telesa;
4) prípustná odchýlka odčítaní - najväčší prípustný rozdiel hodnôt V. pri opakovanom vážení toho istého tela.
Chyby váženia na niektorých typoch V. pri maximálnom zaťažení.
Chyba váženia pri maximálnom zaťažení
Metrologické ...........
Vzorová 1. a 2. kategória
Vzorná 3. kategória a
technická 1. trieda............
Analytický, semimikroanalytický, mikroanalytický test
Lekárska .............................
Domácnosť..................
Automobilový priemysel ........................
Preprava................
Torzná .............
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
* Použitie presných metód váženia.
Lit.: Rudo N. M., Váhy. Teória, štruktúra, úprava a overovanie, M. - L., 1957; Malikov L. M., Smirnova N. A., Analytical electric scales, v knihe: Encyclopedia of Control and Automation Measurements, v. 1, M. - L., 1962: Orlov S.P., Avdeev B.A., Vážiace zariadenia podnikov, M., 1962; Karpin E. B., Výpočet a návrh vážiacich mechanizmov a dávkovačov, M., 1963; Gauzner S.I., Mikhailovsky S.S., Orlov V.V., Záznamové zariadenia v automatických procesoch váženia, M., 1966.
PREDMET : TELESNÁ HMOTNOSŤ. JEDNOTKY MOC. DYNAMOMETER.
Účel lekcie : uviesť pojem telesnej hmotnosti, určiť rozdiely medzi telesnou hmotnosťou a gravitáciou; zadajte jednotku sily; Zistite, aké zariadenie sa používa na meranie telesnej hmotnosti.
Vybavenie: počítač, plátno, projektor, podlahové váhy, dynamometer, odmerné valce, závažia.
Plán lekcie:
Organizovanie času(1 minúta)
Kontrola domácej úlohy (7 minút)
Učenie sa nového materiálu (18 min.)
a) Telesná hmotnosť. Jednotky sily.
b) Dynamometre. Typy dynamometrov.
c) Telesná hmotnosť a jej výpočet.
4. Hodina telesnej výchovy (problém G. Ostera)
5. Riešenie problému. Konsolidácia pokrytého materiálu (10 min)
6. Zhrnutie lekcie. Domáca úloha(1 minúta)
Počas vyučovania.
1. Organizačný moment.
2. Aktualizácia vedomostí.
Začnime lekciu pripomenutím si niektorých fyzikálnych veličín a pojmov, s ktorými sme sa už stretli.
Fyzický diktát:
Aká je veľkosť gravitácie? V čom sa meria?
Aký je smer gravitácie?
Aká je hodnota elastickej sily? V čom sa meria?
Aký je smer elastickej sily?
Napíšte vzorec pre Hookov zákon?
1) Rozdeľte tieto fyzikálne veličiny na vektorové a skalárne: hmotnosť, gravitácia, rýchlosť, čas, dĺžka, zotrvačnosť a elastická sila.
(skalárny: hmotnosť, čas, dĺžka; vektor: gravitácia, rýchlosť, elastická sila. Zotrvačnosť nie je fyzikálne množstvo, je to fenomén).
Doplňujúca otázka: definujte Čo sa nazýva telesná hmotnosť. (toto je fyzikálna veličina, ktorá je mierou zotrvačnosti telesa).
Doplňujúca otázka: Čo je deformácia? ( deformácia je zmena tvaru alebo veľkosti telesa )
2) Graficky znázornite gravitačnú silu pôsobiacu na tehlu ležiacu na povrchu Zeme.
Bonusová otázka: Prečo kvapky dažďa padajú na zem namiesto toho, aby lietali späť do oblakov? ( dažďové kvapky sú ovplyvnené gravitáciou)
Takže, zapamätali sme si niektoré fyzikálne veličiny a pojmy, s ktorými sme sa už stretli, poďme ďalej.
3. Štúdium nového materiálu.
Akú váhu má chlapec?
Máme právo povedať že váha chlapca je __ kg?
Poďme hlasovať. Zdvihnite ruky, ak si myslíte, že je správne to povedať. A teraz tí, ktorí si myslia, že hovoríme nesprávne. Názory boli rozdelené. Nehádajme sa, kto má pravdu a kto nie. Pomôže vám to pochopiť Nová téma « Telesná hmotnosť " Zapíšme si to do zošita.
- Hmotnosť telá sú fyzikálne veličiny. Už sme vypracovali plán na štúdium fyzikálnych veličín. Keď si to pamätáte, povedzte mi, čo by sme sa dnes mali naučiť o telesnej hmotnosti?
1. Definícia.
2. Vektorový alebo skalárny.
3. Označenie.
4. Vzorec.
5. Jednotka merania.
6. Merací prístroj.
Tieto body plánu budú cieľom našej hodiny a okrem toho odpovieme na položenú otázku.
- (Snímka4) Tigrie mláďa leží na doske (podpore). Keď bolo teleso umiestnené na podperu, stlačila sa nielen podpera, ale aj telo priťahované Zemou. Deformované, stlačené telo tlačí na podperu silou nazývanou hmotnosť tela.
Ak je telo zavesené na nite (záves), tak sa napína nielen vlákno, ale aj samotné telo.
- Zapisujeme: Hmotnosť tela je sila, ktorou teleso v dôsledku príťažlivosti k Zemi pôsobí na podperu alebo záves.
Čo si myslíte, je váha vektorová alebo skalárna veličina? ( keďže toto je sila,potom vektor veľkosť)
Telesná hmotnosť je vektorová fyzikálna veličina
Aký je smer telesnej hmotnosti? Ak chcete odpovedať na túto otázku, nezabudnite na smer gravitácie. Presne tak, gravitačná sila smeruje vždy kolmo nadol, čo znamená aj hmotnosť telesa, keďže táto sila vzniká ako dôsledok príťažlivosti k Zemi.
Označenie písmena: P
Vzorec. P = F šnúra(telo a podpera alebo zavesenie sú nehybné alebo sa pohybujú rovnomerne a priamočiaro)
Pomerne často sa hmotnosť telesa rovná gravitačnej sile, ktorá naň pôsobí.
F šnúra pripevnený k telu
R hmotnosť pripevnený k podpere (závesu)
V akých jednotkách sa meria sila?
Na počesť anglického fyzika I. Newtona je táto jednotka pomenovaná newton – 1H
1kN=1000N; 1N = 0,001 kN
F šnúra = m∙ g– gravitačný vzorec
P = F šnúra = m∙ g m= P/g ; g= P/m
F šnúra - gravitácia [N]
m - hmotnosť [kg]
g – gravitačné zrýchlenie [N/kg]
g = 9,8 [N/kg]; g = 10 [N/kg];
(Slide5) v praxi merajú silu, ktorou jedno teleso pôsobí na druhé.
Na meranie sily použite DYNAMOMETER
Použité : na utiahnutie matíc - je tu momentový kľúč, aby sa matica neprekrútila a bezpečne dotiahla; merať svalový tonus rukyPrevšeobecný výkon a sila človeka,
Skúsenosti Vezmime si silomer a zavesíme naň závažie s hmotnosťou 102 g V kľude má hmotnosť 1 N. A skutočne, ak závažie nehybne visí na háku silomera, tak ukáže presne 1 N. Ale ak silomer. je vychýlené nahor, nadol alebo doľava - doprava, ukáže, že sa zmenila hmotnosť závažia. Na obrázku sa napríklad rovná 4 N. Hmotnosť telies a gravitačná sila sa nezmenili.
Početné experimenty teda ukazujú, že hmotnosť telesa sa rovná gravitačnej sile, ktorá naň pôsobí, keď teleso a jeho podpera (záves) sú v pokoji alebo sa pohybujú spolu rovnomerne a priamočiaro.
P = F šnúra .
Všimnite si tiež, že číselné hodnoty hmotnosti a gravitácie môžu byť rovnaké, ale body ich použitia sú vždy odlišné . Gravitačná sila je vždy aplikovaná na samotné telo a jeho hmotnosť je vždy aplikovaná na zavesenie alebo podperu.
[P] = [1 Newton] = [1 H]
Cvičenie 9 (2.3) (riešime)
Zhrnutie:
Ako sa volá prístroj na meranie sily?
Dynamometer je zariadenie... (na meranie telesnej hmotnosti)
Akú váhu má Misha? Máme právo povedať že Mišova váha je __ kg?
( nie, pretože telesná hmotnosť sa meria pomocou dynamometra) a meria sa v N, telesná hmotnosť sa meria na stupnici --- kg) (Snímka 7)
Aký je vzorec pre gravitáciu?
Čo bolo pre vás na lekcii ťažké?
Čo sa ukázalo byť pre vás ťažké?
