Масса измерительный прибор. Весы (прибор). Гири специального назначения
Устройство весов
Весы предназначены для измерения массы грузов, товаров, продуктов, людей и животных. Системы могут быть автоматическими, полуавтоматическими или механическими. По принципу работы измерительные агрегаты подразделяются на три категории:
- Гидравлические весы. Алгоритм действия гидравлических механизмов основан на работе поршневых или мембранных цилиндров. Давление от массы передается посредством цилиндров на жидкость, которая находится внутри поршня или мембраны.
Нагрузка от физического объема фиксируется манометром.
- Рычажные весы . Конструкция механизма состоит из нескольких рычагов, соединенных между собой серьгами или стальными призмами. Гравитационное уравновешивание работает по принципу коромысла. Рычажные механизмы подразделяются на квадратные и призменные.
- Тензометрические весы. Тензометрические весы работают на основе датчиков, внутренний резистор от деформации меняет сопротивление.
Принцип работы переносных и стационарных измерительных механизмов основан на уравновешивании момента, создаваемого при давлении массы.
Когда необходимо измерить сыпучий груз большого объема, то применяют специальные электрические тележки с грузоподъемником. При давлении усилие передается на призмы и рычаги.
В электронных весах уравновешивание происходит в автоматическом режиме. В таком механизме отсутствует рычажная система. Конструкция электронных механизмов устроена таким образом, что взвешиваемое значение преобразуется в ток или напряжение.
Такие агрегаты можно соединять с другими измерительными и вычислительными устройствами.
Электронные механизмы предусматривают наличие тензометрических датчиков вида Tuningfork или с применением магнитоэлектрического преобразователя обратного типа.
Встроенный микропроцессор позволяет достичь высокого уровня автоматизации, а также предоставляет возможность расширить функциональность измерительного аппарата.
Виды и характеристики весов
Весы классифицируются по своему предназначению на виды:
- Главный параметр лабораторного измерительного агрегата – это точность. Прецизионные имеют дискретность от одного грамма до одного миллиграмма, аналитические – не больше 0,1 миллиграмма.
Существуют марки устройств с дополнительными опциями. К ним относится динамическое взвешивание, что подразумевает измерение животных или нестатичных предметов. Гидростатическое взвешивание предполагает определение массы жидкостей.
Лабораторные измерительные приборы подразделяются также по виду калибровки на устройства с автоматической калибровкой, внутренней гирей и внешней гирей.
- Весы простого взвешивания. Агрегат с электронным механизмом представляет компактный механизм, позволяющий измерять небольшие грузы. К таким устройствам относятся весы контрольного взвешивания, фасовки и порционные.
Последние используются для простого измерения массы, не требующего высокой точности, там, где не нужны дополнительные функциональные возможности.
- Торговые . Применяются для измерения массы товаров, для фасовки, для порционного взвешивания, с последующим вычислением суммы, исходя из цены за единицу. У данной модели предусмотрен дисплей, располагающийся на стойке или на корпусе аппарата.
Многие торговые агрегаты оснащены термопринтером с возможностью печатать этикетки с самоклеящейся поверхностью. Такие приборы подлежат государственной проверке, так как на них распространяется метрологический контроль.
- Данная модель имеет три панели с дисплеями, отображающие дополнительную информацию об измеряемых образцах.
На первом дисплее указывается общая масса, на втором виден показатель одного образца, а на третьем проставлено количество этих образцов.
Электронный агрегат используется для измерения различных грузов. Такие модели обычно имеют дополнительный функционал:
- водонепроницаемость для помещений с высокой влажностью;
- рифленая поверхность платформы, которая позволяет измерять массу неустойчивых грузов; возможность взвешивания грузов большого размера;
- устройства с дополнительным блоком питания, которое измеряет массу, находясь далеко от сети.
- Данная модель прибора предназначена для использования в медицинских целях, а именно для измерения и контроля массы тела пациентов.
Детские измеряющие аппараты представляют собой колыбель, в которую помещают ребенка, а дисплей на основной панели показывает результат.
- Крановые . Такие весы относятся к категории складских, они применяются для взвешивания грузов до 50 тонн. Конструкция крановых весов очень прочная, состоит из металлического корпуса с индикатором показателей и мощного крюка.
- Платформенные . Конструктивно данная модель представляет из себя платформу, индикатор устанавливают либо в стену либо на стойку.
- . Данная модель применяется для измерения массы грузов любого размера и объема, а также решает множество задач. Выделяют две группы таких приборов: электронные и механические.
В настоящее время на всех предприятиях используют только электронные версии весов, механические устройства считаются уже устаревшими, поскольку по надежности и цене уступают современным.
- Фасовочные. Такие устройства относят к категории простых, их применяют устройства для взвешивания небольшой массы грузов, не превышающих 35 килограмм.
- Электронные с печатью чека. Ни один современный супермаркет не обходится без таких приборов. Печать этикетки на товар в автоматическом режиме позволяет улучшить качество обслуживание покупателей.
Весы не только измеряют массу продукции и выдают этикетки с указанием штрих кода и другой информации, но и ведут учет, сохраняют в памяти всевозможные параметры.
- Такие весы предназначены для взвешивания грузов, находящихся на паллетах.
Конструкция паллетного измерительного устройства позволяет при помощи четырех датчиков определить массу груза и вывести данные на дисплей, располагающийся на отведенном терминале.
Данные устройства используют на оптовых базах, в промышленных цехах, на таможне, на торговых предприятиях и в логистических центрах.
- Автомобильные весы . Данная категория весов предназначена для измерения массы автомобиля – как груженого, так и порожнего. Методы взвешивания различны, все зависит от области применения, конструкции и других параметров прибора.
- Багажные весы. Агрегат для измерения веса багажа является самым простейшим видом весов. Бывают механические модели и электронные.
Механизм представляет собой несложное компактное устройство, которое легко умещается в руке, груз подвешивается на крючок, а дисплей показывает результат. Карманные весы легко взять с собой.
- . Устройство для измерения массы продуктов необходимо на кухне настоящей хозяйке, которая соблюдает точность в пропорциях и количествах ингредиентов для приготовления вкусных блюд.
Классификация весовых измерительных приборов по виду монтажа:
- Стационарные
- Подвесные
- Передвижные
- Напольные
- Настольные
- Встраиваемые
По классу точности подразделяют измерительные устройства на три вида:
- высокий класс точности,
- средний;
- обычный.
По типу грузоподъемного механизма выделяют группы:
- Бункерные
- Рельсовые
- Платформенные
- Конвейерные
- Крюковые
- Ковшовые
Некоторые модели весоизмерительных приборов обладают дополнительными опциями:
- Тарокомпенсация. Данная опция позволяет делать измерения веса без учета тары. Перед взвешиванием необходимо поставить на весы пустую емкость, затем обнулить результат, после чего взвешивать груз вместе с тарой.
- Синхронизация с ПК/телефоном. Данная опция позволяет переносить данные, получаемые с весов, на компьютер или телефон.
- Автоматическое выключение . Когда прибор не используется, он автоматически отключается.
Диагностические
Диагностические измерения в электронных весах позволяют определить физические показатели, что приводит к эффективному похудению. Все полученные данные сохраняются в памяти прибора.
Достоинства механических измерительных приборов:
- Механизм прост в применении.
- Длительный срок службы.
- Прочность конструкции.
- Низкая цена по сравнению с электронными моделями.
- Нет батареек, которые требуют регулярной замены.
- Нет специальных требований хранения.
Достоинства электронных измерительных приборов:
- Дополнительные опции (память, возможность вычислять индекс массы тела и другие).
- Точность измерений на высшем уровне.
- Нет громоздких элементов, компактность по сравнению с механическими агрегатами.
- Автоматически при отключении изделие устанавливается в нулевое положение.
- Модный дизайн.
- Высокий порог предельной нагрузки.
- Автоматическое отключение и включение при прикосновении к поверхности.
- Довольно большой предлагаемый производителями ассортимент.
Недостатки
Недостатки механических измерительных приборов:
- В производстве измерительных механизмов не используются современные технологии.
- Точность измерений не на высшем уровне.
- Отсутствуют дополнительные функции.
Недостатки электрических измерительных приборов:
- Батарейки, которые время от времени необходимо менять.
- Высокая стоимость устройства, и чем более в нем дополнительных опций, тем выше цена.
- Устройство требует бережного обращения и хранения, присутствует риск повреждения электронных элементов.
- Сложность в ремонте при поломках.
Как выбрать весы
При выборе аппарата для домашнего использования следует придерживаться некоторых рекомендаций:
- Сначала важно проверить, в каких единицах измерения работает устройство. Не все приборы определяют массу в килограммах, бывают импортные модели с измерительной системой в фунтах. Возможно, вам нужны именно фунты.
- Далее необходимо удостовериться в точности измерений прибора. Прямо в магазине убедитесь, что пачка килограммового сахарного песка весит именно один килограмм. Для сверки проведите проверку на нескольких моделях. Покупайте прибор с минимальной погрешностью.
- Прибор с рифленой поверхностью гораздо удобнее, взвешиваемый груз не будет скользить. Также посмотрите, чтобы было противоскользящее дно, возможны резиновые накладки внизу.
- Покупая агрегат для ванной, сауны или бассейна, берите модель с водонепроницаемым корпусом. Электронные модели без данной защиты очень быстро выйдут из строя.
- При выборе материала, из которого изготовлены напольные варианты, отдайте предпочтение металлу. Покупая кухонные весоизмерительные приборы, выбирайте устройство со стеклянной чашей.
- можно проверить на точность прямо на месте. Рукой нажмите на поверхность и резко отпустите руку. В качественном приборе стрелка возвращается сразу обратно к цифре ноль.
- Если вы плохо видите, покупайте прибор с большими числами. Также есть варианты с отдельно выведенным табло.
Какие измерительные агрегаты лучше – электронные или механические? Определенного ответа нет, так как на каждый вид есть свой покупатель.
Одному человеку достаточно просто знать свою массу тела с погрешностью в пределах одного килограмма, другому важно знать о минимальных колебаниях в весе и контролировать другие параметры, такие как индекс массы тела, количество воды, жиров, масса костей.
Как пользоваться
Использовать измерительные агрегаты необходимо в соответствии с инструкцией, прилагаемой при покупке.
- Важно изначально правильно установить устройство на ровную поверхность, чтобы показания были более точными. Для регулировки и выравнивания применяют строительный уровень.
Есть модели, в которых уровень встроен, необходимо только подкрутить регулировочные ножки. Пузырек воздуха должен оказаться в центре контрольного колечка.
- Механизм должен стоять устойчиво, не должен раскачиваться при использовании. При правильной установке измерительного агрегата стрелка показывает на циферблате ноль.
Также в циферблатных механических измерительных аппаратах производится регулировка частоты колебаний стрелки, для этого успокоитель вращается в определенную сторону.
- Показания с механического устройства снимают, находясь лицом прямо к циферблату. Запрещено производить нарезку и упаковку продуктов на платформе.
Измерительные механизмы не требуют специального технического ухода, необходимо только периодически протирать поверхность влажной тряпкой, детали нельзя смазывать маслом.
Меры предосторожности:
- Не использовать агрегат не по назначению.
- Обращаться с осторожностью, так как измерительный механизм – это высокоточный прибор.
- Не применять в опасных помещениях с использованием воспламеняющихся жидкостей и газов.
- Не использовать аппарат в зоне действия электромагнитных или электростатических волн, так как показания будут неверными.
- Нельзя самостоятельно разбирать устройство.
Гарантийный период обычно составляет несколько лет, в течение этого срока необходимо хранить гарантийный талон. В талоне прописывается дата покупки, марка товара и обязательно проставляется печать магазина (учтите, что без печати талон недействителен).
Если в течение срока обслуживания возникают какие-либо поломки устройства, произошедшие по вине производителя, то ремонт осуществляется за счет продавца. Важно, чтобы агрегат эксплуатировался в соответствии с условиями, указанными в инструкции.
Гарантия не действует в следующих случаях:
- Дефекты возникли в случае форс-мажора (скачки напряжения, дорожно-транспортное происшествие, пожар или стихийные бедствия).
- Условия эксплуатации, указанные в руководстве, нарушены.
- Если покупатель самостоятельно или при помощи третьих лиц проводил ремонт изделия.
- Несоблюдение норм безопасности.
- Внесение изменений в конструкцию изделия со стороны покупателя.
- Поломки при неправильной транспортировке товара покупателем. Если доставку осуществляет производитель или продавец, то гарантия действует.
- Наличие механических повреждений на корпусе или платформе аппарата.
- Использование оборудования при высокой влажности (более 90%) и повышенной температуре более 25 градусов.
- Проникновение жидкости, пыли, насекомых или других посторонних предметов в механизм изделия.
- При поломке оборудования из-за использования некачественных или отработавших свой срок деталей.
Также гарантия не распространяется на комплектующие и отдельные элементы конструкции.
При эксплуатации измерительного агрегата периодически возможны неполадки в работе. Исправить возникнувшие проблемы можно самостоятельно:
- Если индикация на дисплее отсутствует, то аппарат, возможно, не включен в сеть. Либо батарейки вышли из строя, в этом случае их необходимо заменить на рабочие элементы питания.
- Если результат взвешивания неправильный, то, возможно, не произведена калибровка или обнуление.
- При неполадках с сетевым шнуром можно заменить электровилку или просто почистить контакты.
Не пытайтесь сами отремонтировать прибор, если вы не разбираетесь в технике, доверьте это дело профессиональным мастерам, позвоните в сервисную службу. Или же воспользуйтесь гарантией, если у вас не вышел гарантийный срок эксплуатации.
Запчасти к конкретной модели приобретаются в специализированных магазинах, которые ориентированы на продажу подобных агрегатов.
Производители предлагают дополнительные комплектующие к измерительным устройствам: кнопки, индикаторы, ножки, наклейки на клавиатуру, трансформаторы, амортизаторы для платформы, сами платформы, датчики, блоки питания, .
Производители весов
Bosch
Bosch предлагает покупателям около десятка различных моделей напольных измерительных устройств. На официальном сайте размещены все возможные варианты. Дизайн оформлен стильно, корпус тонкий.
Помимо агрегатов для взвешивания компания продает всевозможную бытовую технику: ,
Компания Polaris продает различные варианты измерительных устройств: настольных и , а также напольных для взвешивания людей. На сайте располагается вся необходимая информация по данной продукции.
Фирма представляет к продаже также климатическое оборудование, водонагреватели, бытовую технику, и посуду. Современные дизайнерские разработки и уникальный подход к потребителям являются неотъемлемой частью деятельности компании.
Фирма Scarlett предлагает технику для дома и кухни, приспособления для красоты и здоровья. На сайте представлены механические и электронные модели измерительных аппаратов.
Модели данной компании отличаются своим ярким дизайном, есть коллекция весов с комиксами Диснея.
Supra
Supra предлагает большой выбор кухонных измерительных устройств и напольных агрегатов. Официальный сайт фирмы позволит ознакомиться со всем ассортиментом продукции.
Tefal
Компания Tefal продает бытовую технику, в том числе измерительные агрегаты. Представленные модели на сайте выглядят эстетично и изящно. Гарантия на товары производителем обеспечена.
Для правильного ответа на вопрос, поставленный в задании, необходимо отличать их друг от друга.
Масса тела - это физическая характеристика, не зависящая от каких-либо факторов. Она остается постоянной в любом месте Вселенной. Единицей ее измерения является килограмм. Физическая сущность на понятийном уровне заключается в способности тела быстро менять свою скорость, например, тормозить до полной остановки.
Вес тела характеризует силу, с которой оно давит на поверхность. При этом, как любая сила, он зависит от ускорения, которое придается телу. На нашей планете на все тела действует одинаковое ускорение (ускорение свободного падения; 9,8 м/с 2). Соответственно на другой планете вес тела изменится.
Сила тяжести - сила, с которой планета притягивает тело, численно она равна весу тела.
Приборы для измерения веса и массы тела
Прибором для измерения массы являются всем известные весы. Первым типом весов были механические, которые до сих пор имеют широкое применение. Позже к ним присоединились электронные весы, имеющие очень высокую точность измерения.
Для того, чтобы измерить вес тела, необходимо воспользоваться прибором под названием динамометр. Его название переводится как измеритель силы, что соответствует определенному в предыдущем разделе значению термина вес тела. Также как весы, они бывают механического типа (рычажные, пружинные) и электронные. Вес измеряется в Ньютонах.
11. Общие сведения о массе. Классификация приборов и средств для измерения и дозирования массы.
1.1. Связь массы и веса тела
Массой тела называют ФВ, являющуюся мерой его инерционных и гравитационных свойств, т.е. масса тела m есть его физическое свойство, определяемое соотношением между действующей на это тело силой тяжести G и сообщаемой ею телу ускорением: G = mg , H
Ускорение силы тяжести = Ускорение силы притяжения + Цетростремительное ускорение
Весом тела называют силу P, с которой это тело действует вследствие тяготения к Земле на опору, удерживающую тело от свободного падения.
Если тело и опора неподвижны относительно Земли, то вес тела равен его силе тяжести: P = G.
Масса тела m в отличие от его силы тяжести G независима от места нахождения тела на Земле или на другой планете
1.2. Эталон массы
Единицей массы является международный прототип килограмма, хранящийся в Международном бюро мер и весов в Севре (предместье Парижа).
Прототип (МЭ №12) представляет собой прямой круговой цилиндр из платины-иридия (90 % платины, 10 % иридия) высотой 39 мм и диаметром 39 мм, масса которого с точностью до 0,01 мг в течение более 1000 лет должна оставаться неизменной. Масса утвержденных для сравнения национальными прототипами рабочих эталонов может быть определена с точностью (1÷3)·10 -9
Схема передачи единицы массы
2. Классификация приборов и средств для измерения и дозирования массы
2.1. Гири
Гири подразделяют на: гири эталонные; гири общего назначения; гири специального назначения.
Гири общего назначения
Гири специального назначения
2.2. Весоизмерительные приборы
Весы - прибор для измерения массы, путём использования эффекта гравитационных сил
Дозаторы – технологические весы для определения необходимых составных частей какого-либо продукта в производственном процессе
По назначению весоизмерительные и весодозирующие устройства можно разделить на группы:
В зависимости от способа преобразования измерительного сигнала весы и весовые дозаторы разделяются на:
механические;
электромеханические;
оптикомеханические;
радиоизотопные
В зависимости от назначения, конструкции, способа установки весы и весовые дозаторы разделяются на:
Весы дискретного действия: Лабораторные; Настольные; Платформенные; для металлургии
Весы непрерывного действия: Конвейерные; Ленточные
Дозаторы дискретного действия: Порционные; Для фасовки; Линии автоматические
Дозаторы непрерывного действия: С регулировкой подачи материала на транспортёр; С регулировкой скорости ленты транспортёра
В зависимости от способа преобразования измерительного сигнала весы и весовые дозаторы разделяются на:
|
Весы |
|||
|
Механические |
Электромеханические |
Оптикомеханические |
Радиоизотопные |
|
Рычажные |
С емкостными преобразователями |
С зеркальным указательным устройством |
Абсорбци-онные |
|
Пружинные |
С тензорезисторными преобразователями |
С интерференционным указательным устройством |
Рассеянного излучения |
|
Поршневые |
С индуктивными преобразователями | ||
|
С пьезоэлектрическими преобразователями | |||
Рычажные весы состоят из:
Грузоприемного устройства, на которое помещают взвешиваемый груз;
Рычажной системы, воспринимающей нагрузку от грузоприемного устройства;
Указательного устройства;
Станины или основания (фундамента), на которых смонтированы все устройства.
Помимо этих основных частей весы могут содержать ряд вспомогательных устройств:
– арретир - для прекращения колебаний,
– изолир - для освобождения призм от нагрузки,
– отвес или уровень - для контроля установки в рабочее положение,
– успокоитель - для превращения периодических колебаний в апериодические,
– оптическое устройство - для увеличения разрешительной способности.
Рычаг представляет собой твердое тело, к которому приложены силы, стремящиеся вращать это тело вокруг какой-либо оси (точки опоры).
Существуют рычаги 1 и 2 рода:
В рычаге 1 рода силы приложены по обе стороны от точки опоры и действуют в одном направлении.
В рычаге 2 рода силы приложены по одну сторону от точки опоры и действуют в противоположных направлениях.
Рычаги характеризуются: Моментом силы ; Передаточным числом рычага(Обратная величина - отношение плеч )
Пружинные весы состоят из:
Крутильные – приложенная нагрузка уравновешивается крутящим моментом упругой нити.
Торсионные – нагрузка уравновешивается крутящим моментом пружины (плоской спиральной).
Пружина должна обладать свойствами :
Характеристика пружины должна быть линейна на всём диапазоне измерений;
Жесткость, то есть отношение расстояния к нагрузке, при изменениях температуры оставаться постоянной;
Гистерезис, то есть расхождение возрастающей и убывающей ветвей характеристики пружины, должен быть мал;
В материале пружины не должны возникать явления усталости.
По назначению лабораторные весы делятся на весы:
Общего назначения,
Образцовые,
Специального назначения
Специальной конструкции
В зависимости от способа установки весы для статистического взвешивания разделяются на:
настольные (от 1 до 50 кг);
передвижные (от 50 до 6000 кг);
стационарные (от 5 до 1000 т)
По типу отсчетного устройства, применяемого для статистического взвешивания, различают весы :
с указателем равновесия;
с коромысловым шкальным уравновешивающим устройством;
с циферблатным отсчетным устройством;
с проекционным отсчетным устройством;
с дискретно-цифровым отсчетным устройством;
Основная МХ весов для статистического взвешивания – поверочная цена деления - е
е весов для статистического взвешивания с аналоговыми отсчетными устройствами принимается равной цене наименьшего деления шкалы d
е весов с дискретными отсчетными устройствами может превышать значение единицы дискретности отсчета d в целое число раз r , не превышающее 10
Установлено два класса точности весов для статистического взвешивания:
Весы, обладающие количеством поверочных цен делений более 500 е, относят к весовым приборам среднего класса точности, имеющим обозначение ;
Весы, обладающие количеством поверочных цен делений 500 е и менее, относят к приборам обычного класса точности, имеющим обозначение
ТЕМА : ВЕС ТЕЛА. ЕДИНИЦЫ СИЛЫ. ДИНАМОМЕТР.
Цель урока : дать понятие вес тела, установить отличия веса тела от силы тяжести; ввести единицу силы; узнать каким прибором измеряют вес тела.
Оборудование: компьютер, экран, проектор, весы напольные, динамометр, измерительные цилиндры, грузы.
План урока:
Организационный момент (1мин)
Проверка домашнего задания (7 мин)
Изучение нового материала (18 мин)
а) Вес тела. Единицы силы.
б) Динамометры. Виды динамометров.
в) Вес тела и его вычисление.
4. Физкультминутка (задачка Г.Остера)
5. Решение задачи. Закрепление пройденного материала (10 мин)
6. Итоги урока. Домашнее задание (1 мин)
Ход урока.
1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
Начнём урок с того, что вспомнили с вами некоторые физические величины и термины, с которыми познакомились ранее.
Физический диктант:
Какой величиной обозначается сила тяжести? В чем измеряется?
Как направлена сила тяжести?
Какой величиной обозначается сила упругости? В чем измеряется?
Как направлена сила упругости?
Записать формулу закона Гука?
1) Разделить данные физические величины на векторные и скалярные: масса, сила тяжести, скорость, время, длина, инерция и сила упругости.
(скалярные: масса, время, длина; векторные: сила тяжести, скорость, сила упругости. Инерция – это не физическая величина, это явление).
Дополнительный вопрос: дайте определение, Что называется массой тела. (это физическая величина, которая является мерой инертности тела ).
Дополнительный вопрос: Что такое деформация? (деформация – это изменение формы или размера тела )
2) Изобразите графически силу тяжести, действующую на кирпич, лежащий на поверхности Земли.
Дополнительный вопрос: почему капли дождя падают на землю, а не летят обратно к облакам? (на капли дождя действует сила тяжести)
Итак, мы вспомнили с вами некоторые физические величины и термины, с которыми познакомились ранее, давайте двигаться дальше.
3. Изучение нового материала.
Какой вес мальчика,?
Правильно ли мы скажем, что вес мальчика - __ кг?
Проведём голосование. Поднимите руки, кто считает, что так говорить правильно. А теперь те, кто считает, что говорим неправильно. Мнения разделились. Не будем спорить, кто прав, а кто нет. Разобраться в этом вам поможет новая тема «Вес тела ». Запишем ее в тетрадь.
- Вес тела – это физическая величина. Мы с вами уже выработали план по изучению физических величин. Вспомнив его, скажите, что мы сегодня должны узнать про вес тела?
1. Определение.
2. Вектор или скаляр.
3. Обозначение.
4. Формула.
5. Единица измерения.
6. Прибор для измерения.
Эти пункты плана и будут целью нашего урока, а кроме этого, мы ответим на поставленный вопрос.
- (Слайд4) Тигренок лежит на доске(опоре). Когда тело ставили на опору, сжималось не только опора, но и тело притягиваемое Землей. Деформированное, сжатое тело давит на опору с силой, которую называют весом тела.
Если тело подвешено на нити (подвесе), то растянута не только нить, но и само тело.
- Записываем: Вес тела - это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес .
А как вы думаете, вес это векторная или скалярная величина? (раз это сила, то векторная величина)
Вес тела – это векторная физическая величина
А каково направление веса тела? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним направление силы тяжести. Правильно, сила тяжести всегда направлена вертикально вниз, значит и вес тела тоже, так как эта сила возникает вследствие притяжения к Земле.
Буквенное обозначение: Р
Формула. Р = F тяж (тело и опора или подвес неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно)
Довольно часто вес тела равен действующей на него силе тяжести.
F тяж приложена к телу
Р вес приложен к опоре(подвесу)
В каких единицах измеряется сила?
В честь английского физика И. Ньютона эта единица названа ньютоном - 1Н
1кН=1000Н; 1Н= 0,001кН
F тяж = m ∙ g – формула силы тяжести
Р = F тяж = m ∙ g m = Р/ g ; g = Р/ m
F тяж – сила тяжести [Н]
m - масса [кг]
g – ускорение свободного падения [Н/кг]
g = 9,8 [Н/кг]; g = 10 [Н/кг];
(Слайд5) на практике измеряют силу, с которой одно тело действует на другое.
Для измерения силы – используют ДИНАМОМЕТР
Используется : для закручивания гаек - есть такой динамометрический ключ, чтобы и гайку не свернуть, и затянуть надежно; измеряют кистевой мышечный тонус для общей работоспособности и силы человека,
Опыт Возьмем динамометр и подвесим к нему гирьку массой 102 г. В состоянии покоя ее вес равен 1 Н. И действительно, если гирька будет неподвижно висеть на крючке динамометра, то он покажет именно 1 Н. Но если же динамометр качать вверх - вниз или влево - вправо, то он покажет, что вес гири стал другим. На рисунке, например, он равен 4 Н. Масса тел и сила тяжести при этом не менялись.
Итак, многочисленные опыты показывают, что вес тела равен действующей на него силе тяжести, когда тело и его опора (подвес) покоятся или движутся вместе равномерно и прямолинейно.
Р = F тяж .
Заметим также, что числовые значения веса и силы тяжести могут быть равны, однако точки их приложения всегда различны. Сила тяжести всегда приложена к самому телу, а его вес – к подвесу или опоре .
[ P ] = [ 1 Ньютон ] = [ 1 H ]
Упр.9 (2,3)(решаем)
Подведение итогов:
как называется прибор для измерения силы?
Динамометр – это прибор …. (для измерения веса тела)
Какой вес Миши,? Правильно ли мы скажем, что вес Миши - __ кг?
(нет потому, что вес тела измеряют динамометром) и измеряется в Н, масса тела измеряется прибором весами --- кг) (Слайд7)
Формула силы тяжести какая?
Что на уроке у вас не вызвало затруднением?
Что оказалось для вас сложным?
Простейшим прибором для определения массы и веса являются рычажные весы, известные примерно с пятого тысячелетия до н.э. Они представляют собой балку, имеющую опору в своей средней части. На каждом конце балки имеются чашки. На одной из них помещается объект измерения, а на другую накладываются грузы стандартных размеров до приведения системы в равновесие. В 1849 г. француз Жозеф Беранже (Joseph Beranger) запатентовал усовершенствованные весы подобного типа. Они имели систему рычагов под чашками. Такое устройство было очень популярным в течение многих лет в торговле и на кухнях.
Вариантом рычажных весов является безмен (steelyard), известный с эпохи античности. В этом случае точка подвеса находится не в середине балки, стандартный груз имеет постоянную величину. Равновесие устанавливается изменением положения точки подвески, а балка предварительно градуируется (по правилу рычага).
Роберт Гук, английский физик в 1676 г. установил, что деформация пружины или упругого материала пропорциональна величине приложенной силы. Этот закон позволил ему создать пружинные весы. Такие весы измеряют силу, поэтому на Земле и на Луне они покажут разный численный результат.
В настоящее время для измерения массы и веса используются различные методы на основе получения электрического сигнала. В случае измерения очень больших масс, например большегрузного автомобиля, применяют пневматические и гидравлические системы
Приборы для измерения времени
Первым в истории измерителем времени стало Солнце, вторым - течение воды (или песка), третьим - равномерное сгорание особого топлива. Возникнув в глубокой древности, солнечные, водяные и огневые часы дожили до нашего времени. Задачи, которые в древности стояли перед создателями часов, сильно отличались от современных. От измерителей времени не требовалось особой точности, зато они должны были делить дни и ночи на одинаковое количество часов разной длины в зависимости от времени года. И поскольку практически все приборы для измерения времени были основаны на достаточно равномерных явлениях, древним «часовщикам» для этого приходилось идти на различные хитрости.
Солнечные часы.
Самые древние солнечные часы найдены в Египте. Интересно, что в ранних солнечных часах Египта использовалась тень не столба или стержня, а края широкой пластины. При этом измерялась только высота Солнца, а его движение вдоль горизонта не учитывалась.
С развитием астрономии было понято сложное движение Солнца: суточное вместе с небом вокруг оси мира и годовое вдоль зодиака. Стало ясно, что тень будет показывать одинаковые отрезки времени вне зависимости от высоты Солнца, если стержень направить параллельно оси мира. Но в Египте, Месопотамии, Греции и Риме день и ночь, начало и конец которых отмечали восходы и заходы Солнца, делили вне зависимости от их длины на 12 часов, или, более грубо, по времени смены караулов, на 4 «стражи» по 3 часа каждая. Поэтому на шкалах требовалось отмечать неравные часы, привязанные к определенным частям года. Для крупных солнечных часов, которые устанавливались в городах, удобнее были вертикальные гномоны-обелиски. Конец теми такого обелиска описывал на горизонтальной площадке подножья симметричные кривые линии, зависящие от времени года. Ряд этих линий наносили на подножье, поперек проводили другие линии, соответствующие часам. Таким образом, человек, глядящий на тень, мог узнать и час, и примерно месяц года. Но плоская шкала занимала много места и не могла вместить тени, которую гномон отбрасывает при низком Солнце. Поэтому в часах более скромных размеров шкалы располагались на вогнутых поверхностях. Римский архитектор I в. до н.э. Витрувий в книге «Об архитектуре» перечисляет больше 30 типов водяных и солнечных часов и сообщает некоторые имена их создателей: Евдокс Киидский, Аристарх Самосский и Аполлоний Пергамский. По описаниям архитектора трудно составить представление о конструкции тех или иных часов, но с ними удалось отождествить многие из найденных археологами остатков древних измерителей времени.
Солнечные часы имеют большой недостаток - неспособность показывать время ночью и даже днем в облачную погоду, зато они имеют по сравнению с другими часами важное преимущество - непосредственную связь со светилом, определяющим время суток. Поэтому они не потеряли практического значения даже в эпоху массового распространения точных механических часов, которые требуют проверки. Стационарные средневековые солнечные часы стран ислама и Европы мало отличались от античных. Правда, в эпоху возрождения, когда стала цениться ученость, в моду вошли сложные комбинации шкал и гномонов, служившие для украшения. Например, в начале XVI в. в университетском парке Оксфорда был установлен измеритель времени, который мог служить наглядным пособием по устройству разнообразных солнечных часов. С XIV в., когда стали распространяться механические башенные часы, в Европе постепенно отказались от деления дня и ночи на равные отрезки времени. Это упростило шкалы солнечных часов, и ими стали часто украшать фасады зданий. Чтобы настенные часы могли показывать утреннее и вечернее время летом, их иногда делали двойными с циферблатами на сторонах выступающей из стены призмы. В Москве вертикальные солнечные часы можно видеть на стене здания Российского гуманитарного университета на Никольской улице, а в парке музея Коломенское есть горизонтальные солнечные часы, к сожалению, без циферблата и гномона.
Наиболее грандиозные солнечные часы были сооружены в 1734 г. в городе Джайпуре магараджей (правителем области) и астрономом Савай-Джай Сингхом (1686-1743 гг.). Их гномоном служила треугольная каменная стена с высотой вертикального катета 27 м и гипотенузой длиной 45 м. Шкалы располагались на широких дугах, по которым тень гномона двигалась со скоростью 4 м в час. Однако Солнце на небе выглядит не точкой, а кругом с угловым диаметром около половины градуса, поэтому из-за большого расстояния между гномоном и шкалой, край тени был нечетким.
Большим разнообразием отличались портативные солнечные часы. В раннем средневековье применялись в основном высотные, не требовавшие ориентации по странам света. В Индии были распространены часы в виде граненого посоха. На гранях посоха наносились часовые деления, соответствующие двум месяцам года, равноудаленным от солнцестояния. Гномоном служила игла, которая вставлялась в отверстия, сделанные выше делений. Для измерения времени посох вертикально подвешивали на шнуре и поворачивали иглой в сторону Солнца, тогда тень иглы показывала высоту светила.
В Европе подобные часы оформлялись в виде небольших цилиндров, с рядом вертикальных шкал. Гномоном служил флажок, укрепленный на поворотном навершии. Его устанавливали над нужной часовой линией и поворачивали часы так, чтобы его тень была вертикальной. Естественно, шкалы таких часов были «привязаны» к определенной широте местности. В XVI в. в Германии были распространены универсальные высотные солнечные часы в виде «кораблика». Время в них отмечал шарик, помещенный на нити отвеса, когда инструмент наводили на Солнце так, чтобы тень «носа» точно покрывала «корму». Регулировка по широте производилась наклоном «мачты» и передвижением по ней планки, на которой закреплялась нить отвеса. Основной недостаток высотных часов - трудность определения по ним времени ближе к полудню, когда Солнце крайне медленно меняет высоту. В этом смысле часы с гномоном значительно удобнее, но их необходимо устанавливать по странам света. Правда, когда их предполагается долго использовать на одном месте, можно найти время и для определения направления меридиана.
Позже переносные солнечные часы стали снабжать компасом, который позволял быстро устанавливать их в нужном положении. Такие часы применялись до середины XIX в. для проверки механических, хотя они и показывали истинное солнечное время. Наибольшее отставание истинного Солнца от среднего в течение года составляет 14 мин. 2 сек., а наибольшее опережение - 16 мин. 24 сек., но поскольку длины соседних суток отличаются ненамного, это не вызывало особых затруднений. Для любителей выпускались солнечные часы с полуденной пушкой. Над игрушечной пушечкой помешалось увеличительное стекло, которое выставлялось так, чтобы в полдень собранные им солнечные лучи достигали запального отверстия. Порох загорался, и пушка стреляла, естественно, холостым зарядом, оповещая дом, что настал истинный полдень и пора проверять часы. С появлением телеграфных сигналов точного времени (в Англии с 1852 г., а в России с 1863 г.) часы стало возможно проверять в почтовых отделениях, а с появлением радио и телефонных «говорящих часов», эра солнечных часов закончилась.
Водяные часы.
Религия древнего Египта требовала выполнения ночных ритуалов с точным соблюдением времени их исполнения. Время ночью определялось по звездам, но для этого применялись и водяные часы. Самые древние из известных египетских водяных часов относятся к эпохе фараона Аменхотепа III (1415-1380 гг. до н.э). Они были сделаны в виде сосуда с расширяющимися стенками и небольшим отверстием, из которого понемногу вытекала вода. О времени можно было судить по ее уровню. Чтобы отмерять часы разной длины, на внутренних стенках сосуда наносили несколько шкал, обычно в виде ряда точек. Египтяне той эпохи делили ночь и день на 12 часов, и в каждом месяце пользовались отдельной шкалой, вблизи которой ставилось его название. Шкал было 12, хотя хватило бы шести, поскольку длины дней, находящихся на одном расстоянии от солнцестояний, практически одинаковы. Известен и другой тип часов, в котором мерная чаша не опорожнялась, а наполнялась. В этом случае вода в нее поступала из поставленного выше сосуда в виде павиана (так египтяне изображали бога мудрости Тота). Коническая форма чаши часов с вытекающей водой способствовала равномерному изменению уровня: при его понижении падает давление воды, и она вытекает медленнее, но это компенсируется уменьшением площади ее поверхности. Трудно сказать, была ли эта форма выбрана для достижения равномерности «хода» часов. Может быть, сосуд сделали таким, чтобы было легче рассматривать нарисованные на его внутренних стенках шкалы.
Измерение равных часов (в Греции их называли равноденственными) требовалось не только астрономам; ими определяли длину речей в суде. Это было необходимо, чтобы выступавшие со стороны обвинения и защиты находились в равных условиях. В сохранившихся речах греческих ораторов, например, Демосфена встречаются просьбы «остановить воду», очевидно, обращенные к служителю суда. Часы останавливали на время чтения текста закона или опроса свидетеля. Такие часы называли «клепсидрой» (по-гречески «крадущей воду»). Это был сосуд с отверстиями в ручке и на днище, в который заливалось определенное количество воды. Для «остановки воды», очевидно, затыкали отверстие в ручке. Небольшие водяные часы использовались и в медицине для измерения пульса. Задачи по измерению времени содействовали развитию технической мысли.
Сохранилось описание водяного будильника, изобретение которого приписывается философу Платону (427-347 гг. до н.э.). «Будильник Платона» состоял из трех сосудов. Из верхнего (клепсидры) вода поступала в средний, в котором находился перепускной сифон. Приемная трубка сифона заканчивалась около дна, а спускная входила в третий пустой закрытый сосуд. Он в свою очередь был соединен воздушной трубкой с флейтой. Действовал будильник так: когда вода в среднем сосуде покрывала сифон, он включался. Вода быстро переливалась в закрытый сосуд, вытесняла из него воздух, и флейта начинала звучать. Для регулирования времени включения сигнала следовало перед запуском часов частично заполнить водой средний сосуд.
Чем больше в него предварительно заливалось воды, тем раньше срабатывал будильник.
Эпоха конструирования пневматических, гидравлических и механических устройств началась с работ Ктесибия (Александрия, II-I вв. до н.э.). Кроме различных автоматических приспособлений, служивших в основном для демонстрации «технических чудес», он разработал водяные часы, которые автоматически приспосабливались к изменению длины ночных и дневных отрезков времени. Часы Ктесибия имели циферблат в виде небольшой колонны. Около нее находились две фигурки амуров. Один из них непрерывно плакал; его «слезы» поступали в высокий сосуд с поплавком. Фигурка второго амура перемещалась с помощью поплавка вдоль колонны и служила указателем времени. Когда в конце суток вода поднимала указатель до крайней верхней точки, срабатывал сифон, поплавок опускался в исходное положение, и начинался новый суточный цикл работы прибора. Поскольку длина суток постоянна, ход часов не требовалось приспосабливать к различным сезонам. Часы обозначались поперечными линиями, нанесенными на колонне. Для летнего времени расстояния между ними в нижней части колонны были большими, а в верхней малыми, изображавшими короткие ночные часы, а зимой наоборот. В конце каждых суток вытекающая из сифона вода попадала на водяное колесо, которое через зубчатые передачи слегка поворачивало колонну, подводя к указателю новую часть циферблата.
Сохранились сведения о часах, которые халиф Харун аль Рашид подарил в 807 г. Карлу Великому. Эгингард, историограф короля, сообщал о них: «Особый водяной механизм указывал часы, означавшиеся еще боем от падения определенного числа шариков в медный таз. В полдень 12 рыцарей выезжали из стольких же дверей, закрывавшихся за ними».
Арабский ученый Ридван создал в XII в. часы для большой мечети в Дамаске и оставил их описание. Часы были выполнены в виде арки с 12-ю окошками-указателями времени. Окошки были закрыты цветными стеклами и ночью подсвечивались. Вдоль них перемещалась фигура сокола, который, поравнявшись с окошком, ронял в бассейн шары, число которых соответствовало наступившему часу. Механизмы, соединявшие поплавок часов с указателями, состояли из шнуров, рычагов и блоков.
В Китае водяные часы появились в глубокой древности. В книге «Чжоули», в которой описана история династии Чжоу (1027-247 гг. до н.э.), есть упоминание о специальном служителе, который «ухаживал за водяными часами». Об устройстве этих древних часов ничего неизвестно, но, учитывая традиционность китайской культуры, можно предположить, что они мало отличались от средневековых. Описанию устройства водяных часов посвящена книга ученого XI в. Лю Цзая. Наиболее интересна описанная там конструкция водяных часов с уравнительным бачком. Часы устроены в виде своеобразной лесенки, на которой расположены три бачка. Сосуды соединены трубками, через которые вода последовательно перетекает из одного в другой. Верхний бачок питает водой остальные, нижний имеет поплавок и линейку с указателем времени. Наиболее важная роль отведена третьему «уравнительному» сосуду. Поступление воды отрегулировано так, что бачок получает из верхнего немного больше воды, чем из него вытекает в нижний (излишек отводится через особое отверстие). Таким образом, уровень воды в среднем бачке не меняется, и она поступает в нижний сосуд под постоянным давлением. В Китае сутки делились на 12 двойных часов «ке».
Замечательные с точки зрения механики башенные астрономические часы создали в 1088 г. астрономы Су Сун и Хань Кунлян. В отличие от большинства водяных часов в них использовалось не изменение уровня вытекающей воды, а ее вес. Часы были помещены в трехэтажной башне, оформленной в виде пагоды. На верхнем этаже постройки стояла армиллярная сфера, круги которой за счет часового механизма сохраняли параллельность небесному экватору и эклиптике. Это устройство предвосхищало механизмы ведения телескопов. Кроме сферы, в особом помещении находился звездный глобус, который показывал положение звезд, а также Солнца и Луны относительно горизонта. Инструменты приводились в движение водяным колесом. Оно имело 36 ковшей и автоматические весы. Когда вес воды в ковше достигал нужной величины, защелка освобождала его и позволяла колесу повернуться на 10 градусов.
В Европе водяные общественные часы долго использовались наряду с механическими башенными. Так в XVI в. на главной площади Венеции действовали водяные часы, которые каждый час воспроизводили сцену поклонения волхвов. Появлявшиеся мавры били в колокол, отмечая время. Интересные часы XVII в. хранятся в музее французского города Клюни. В них роль указателя выполнял водяной фонтанчик, высота которого зависела от прошедшего времени.
После появления в XVII в. маятниковых часов во Франции была сделана попытка использовать воду для поддерживания качания маятника. По мысли изобретателя над маятником устанавливался лоток с перегородкой посередине. Вода подавалась на центр перегородки, и, когда маятник качался, подталкивала его в нужную сторону. Устройство не получило распространения, но заложенная в нем идея привода стрелок от маятника позже была реализована в электрических часах.
Песочные и огневые часы
Песок, в отличие от воды, не замерзает, и часы, где течение воды заменено течением песка могут работать зимой. Песочные часы со стрелочным указателем построил около 1360 г. китайский механик Чжаи Сиюань. Эти часы, известные под названием «пятиколесной песочной клепсидры», приводились в действие «турбинкой» на лопатки которой сыпался песок. Система зубчатых колес передавала ее вращение стрелке.
В Западной Европе песочные часы появились около XIII в., и их развитие связано с развитием стеклоделия. Ранние часы представляли собой две отдельные стеклянные луковицы, скрепленные сургучом. Специально приготовленный, иногда из толченного мрамора, «песок» тщательно просеивался и насыпался в сосуд. Перетекание дозы песка из верхней части часов в нижнюю, довольно точно отмеряло определенный отрезок времени. Регулировать часы можно было, изменяя количество засыпанного в них песка. После 1750 г. часы уже изготавливались в виде единого сосуда с сужением посередине, но в них сохранялось отверстие, затыкавшееся пробкой. Наконец, с 1800 г. появились герметические часы с запаянным отверстием. В них песок был надежно отделен от атмосферы и не мог отсыреть.
Еще в XVI в. в основном в церквях использовались рамки с четырьмя песочными часами настроенными на четверть, половину, три четверти часа и час. По их состоянию можно было легко определять время внутри часа. Прибор снабжался циферблатом со стрелкой; когда песок вытекал из последнего верхнего сосуда, служитель переворачивал рамку и переводил стрелку на одно деление.
Песочные часы не боятся качки и поэтому до начала XIX в. широко применялись на море для отсчета времени вахт. При вытекании часовой порции песка вахтенный переворачивал часы и ударял в колокол; отсюда пошло выражение «бить склянки». Корабельные песочные часы считались важным прибором. Когда первый исследователь Камчатки студент Петербургской академии наук Степан Петрович Крашенинников (1711-1755 гг.) прибыл в Охотск, там шло строительство кораблей. Молодой ученый обратился к капитану-командору Витусу Берингу с просьбой о помощи в организации службы измерения колебаний уровня моря. Для этого был нужен наблюдатель и песочные часы. Беринг назначил на должность наблюдателя грамотного солдата, но часов не дал. Крашенинников вышел из положения, вкопав водомерный столб напротив комендатуры, где по морскому обычаю регулярно отбивались склянки. Песочные часы оказались надежным и удобным прибором для измерения небольших отрезков времени и по «живучести» опередили солнечные. Их еще недавно применяли в кабинетах физиотерапии поликлиник для контроля времени проведения процедур. Но они вытесняются электронными таймерами.
Сгорание материала тоже является достаточно равномерным процессом, на основе которого можно измерять время. Огневые часы широко использовались в Китае. Очевидно, их прообразом служили, и сейчас популярные в Юго-восточной Азии, курительные палочки - медленно тлеющие стерженьки, дающие ароматный дым. Основой таких часов служили горючие палочки или шнуры, которые делали из смеси древесной муки со связующими веществами. Часто они имели значительную длину, изготовлялись в виде спиралей и подвешивались над плоской тарелкой, куда падал пепел. По числу оставшихся витков можно было судить о прошедшем времени. Существовали и «огневые будильники». Там тлеющий элемент горизонтально располагался в длинной вазочке. В нужном месте через него перекидывали нитку с грузиками. Огонь, достигнув нитки, пережигал ее, и грузики со звоном падали в подставленное медное блюдце. В Европе в ходу были свечи с делениями, игравшие роль и ночников и измерителей времени. Чтобы использовать их в режиме будильника, в свечу на нужном уровне втыкали булавку с грузиком. Когда воск вокруг булавки расплавлялся, грузик вместе с ней со звоном падал в чашку подсвечника. Для грубого измерения времени ночью служили и масляные лампы со стеклянными сосудами, снабженными шкалой. Время определялось по уровню масла, который уменьшался по мере выгорания.
