Contenido
- ¿Qué hacen las escalas?
- ¿Qué hacen las balanzas?
- Peso en balanzas y balanzas
- Escala de primavera
- Medidor de tensión
Las balanzas y balanzas pueden usarse para cosas similares, pero comprender las diferencias en cómo producen sus pesos le informa sobre sus diferentes usos. Mucha gente usa las palabras "escala" y "equilibrio" para significar lo mismo o cosas similares. Esto puede causar confusión al determinar qué se mide con precisión a través de técnicas de laboratorio que utilizan escalas y balanzas.
¿Qué hacen las escalas?
Las escalas se usan generalmente para medir el peso. Miden la fuerza que actúa sobre una masa y usan la fórmula del peso de un objeto en la Tierra para determinar su peso. Los tipos de balanzas pueden variar en cómo funcionan. Las balanzas modernas a veces usan conjuntos de resortes dispuestos juntos para que la báscula mida cuánto se comprime el resorte para determinar el peso.
Otras balanzas utilizan celdas de carga de galgas extensométricas. Estos son dispositivos que, cuando se ejerce una fuerza sobre ellos, se comprimen ligeramente de manera que se pueda medir una resistencia eléctrica en el medidor de tensión, dispositivos que miden la corriente eléctrica a través de la celda de carga. La resistencia en este circuito eléctrico se correlaciona con el peso colocado en la báscula, por lo que el cambio en esta resistencia se puede medir y convertir en peso.
Las escalas generalmente se usan en aplicaciones donde no necesita tanta precisión y complejidad de una balanza. Esto significa que lo usará al pisar una balanza en el gimnasio o en su propia casa, así como en las áreas de pesaje de ingredientes alimenticios. Otros tipos de báscula incluyen básculas mecánicas que miden la masa directamente por cuánto gira una aguja debido al peso o básculas digitales que usan un medidor de carga de tensión como se describe.
¿Qué hacen las balanzas?
Las balanzas, por otro lado, le dicen la masa de lo que sea que coloque en la plataforma de la balanza. Calculan esto en función del peso colocado en la plataforma de la balanza utilizando los mismos principios que utilizan las escalas. Pero las balanzas en particular generalmente se construyen utilizando un mecanismo de restauración de fuerza que se opone a la fuerza de peso del material sobre la balanza. Esta fuerza de restauración es la que hace que el objeto regrese al equilibrio con una fuerza neta de cero.
A diferencia de las escalas, los balances son más complicados y generalmente se ven con mayor frecuencia en laboratorios, centros de investigación de universidades, instalaciones médicas y entornos de investigación similares. En general, también pueden ser más precisos que las escalas.
Los diferentes tipos de balanzas pueden incluir microbalanzas que pesan muestras de masa en fracciones de un gramo, balanzas analíticas que también miden cambios mínimos en las balanzas de peso y precisión, que tienen un rango de pesos más amplio que las balanzas analíticas pero menos precisión. Las balanzas de precisión pueden medir la masa en gramos con una precisión de hasta dos o tres decimales. Las balanzas analíticas pueden lograr una mayor precisión, hasta cuatro decimales, y las microbalanzas pueden indicarle la masa en gramos de hasta seis decimales.
A pesar de estas diferencias entre escalas y balanzas, los términos "escalas" y "balanzas" todavía se usan de manera relativamente intercambiable (como lo da el término "balanza de escala"), incluso entre los científicos, especialmente dado que los mecanismos que usan las escalas también pueden medir la masa y El uso de una balanza también puede medir el peso. Comprender estos mecanismos con mayor detalle puede ayudarlo a discernir la diferencia cuando sea necesario.
Peso en balanzas y balanzas
Cuando las personas piensan en balanzas o balanzas, es común que visualicen dos masas conectadas entre sí en un pivote que pesa una contra la otra. Esta forma primitiva de determinar la masa o el peso que ha estado con los humanos durante siglos muestra la física de la fuerza gravitacional que utilizan muchas escalas y balanzas para determinar el peso o la masa, respectivamente.
Las escalas y las balanzas pueden medir el peso y la masa, respectivamente, pero se basan en los mismos principios físicos que rigen las fuerzas gravitacionales sobre los objetos. Usando la segunda ley de Newton, puedes medir la fuerza de un objeto F como producto de su masa metro veces su aceleración una utilizando F = ma. Porque la fuerza de un objeto pesa W tirando hacia la Tierra es esta fuerza que usa una aceleración de sol, aceleración gravitacional, puede reescribir la ecuación como W = mg para la masa metro del objeto
En las aplicaciones del mundo real, las balanzas y balanzas deben calibrarse en función de la ubicación en la que se utilizan, porque la aceleración gravitacional puede variar hasta un 0,5% en diferentes partes de la Tierra. Después de calibrar la balanza o balanza, la conversión entre peso y masa es sencilla para el instrumento científico.
Escala de primavera
Las balanzas y balanzas pueden sumar esta fuerza junto con otras fuerzas como el cambio en la longitud de un resorte en respuesta a un peso colocado en la superficie del instrumento. Estos resortes se expanden y comprimen de acuerdo con Ley de Hooke, que le indica que la fuerza que actúa sobre un resorte, como el peso de un objeto, está directamente relacionada con la distancia que el resorte se mueve como resultado de él.
En una forma similar a la segunda ley de Newton, esta ley es F = kx para una fuerza aplicada F, la rigidez de la primavera k y la distancia que se mueve el resorte como resultado X.
La balanza de resorte puede ser tan sensible y precisa para medir masas a fracciones de libras. Cuando subes a una báscula de baño, los resortes dentro de ella se comprimen de tal manera que la aguja o el dial giran hasta que se muestra tu peso. Desafortunadamente, las escamas de resorte pueden estar sujetas a aflojamiento ya que el resorte se usa de manera rutinaria durante un período prolongado de tiempo. Esto hace que la primavera pierda su capacidad y se expanda y contraiga naturalmente. Por esta razón, deben calibrarse de manera adecuada y constante para evitar que esto suceda.
Además de la Ley de Hookes, puede usar el El módulo de Young (o módulo elástico) para determinar cuánto se comprimirá una cuerda cuando ejerza peso sobre ella. Se define como la relación entre la tensión y la tensión, dada por E = ϵ / σ Para el módulo de Young miestrés ϵ ("épsilon") y cepa σ ("sigma").
Para esta ecuación, la tensión se da como fuerza por unidad de área, y la tensión es el cambio de longitud dividido por la longitud original. El módulo de Young mide la resistencia de un material a deformarse, y los materiales más rígidos tienen un mayor módulo de Young.
El módulo de Young tiene unidades de fuerza por área, al igual que la presión. Puede usar esto para multiplicar el módulo de Young por el área de la superficie del resorte que recibe el peso del objeto para obtener la fuerza ejercida sobre el resorte. Esta es la misma fuerza F en Hooks Law.
Medidor de tensión
Los medidores de tensión que se utilizan en balanzas miden el cambio en la resistencia eléctrica en presencia del peso en la balanza. El medidor de deformación en sí es una pieza de metal que rodea un alambre delgado o una lámina dispuesta en un patrón de rejilla de un circuito eléctrico de tal manera que, cuando experimenta una fuerza en una dirección, su resistencia cambia incluso en una cantidad pequeña y precisa. proporción al peso.
Cuando el peso hace que partes del alambre o papel de aluminio estén más tensas y comprimidas, la resistencia del circuito eléctrico aumenta, y la galga extensométrica se vuelve más gruesa y más corta en respuesta a esto. Al alimentar una corriente a través del circuito, las básculas calculan cómo cambia esta resistencia debido al peso para determinar el peso ejercido sobre ellas. El cambio en la resistencia suele ser muy pequeño y alrededor de 0,12 Ω, pero esto le da a los medidores de tensión mucha más precisión para determinar el peso.