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Balanças e balanças podem ser usadas para coisas semelhantes, mas entender as diferenças em como elas produzem seus pesos informa sobre seus diferentes usos. Muitas pessoas usam as palavras "escala" e "equilíbrio" para significar coisas iguais ou semelhantes. Isso pode causar confusão na determinação do que está sendo medido com precisão por meio de técnicas de laboratório que usam balanças e balanças.
O que as escalas fazem
As balanças geralmente são usadas na medição de peso. Eles medem a força que atua sobre uma massa e usam a fórmula do peso de um objeto na Terra para determinar seu peso. Os tipos de uma balança podem variar em como eles funcionam. Às vezes, as balanças modernas usam conjuntos de molas dispostas juntas, de modo que a balança mede quanto a mola é comprimida para determinar o peso.
Outras balanças utilizam células de carga de strain gauges. Estes são dispositivos que, quando uma força é exercida sobre eles, comprimem levemente de modo que uma resistência elétrica no extensômetro, dispositivos que medem a corrente elétrica através da célula de carga, possa ser medida. A resistência neste circuito elétrico se correlaciona com o peso colocado na balança, de modo que a mudança nessa resistência possa ser medida e convertida em peso.
As balanças geralmente são usadas em aplicativos em que você não precisa da precisão e da complexidade de uma balança. Isso significa que você será útil ao pisar em uma balança na academia ou em sua própria casa, bem como em áreas de pesagem de ingredientes alimentares. Outros tipos de uma balança incluem balanças mecânicas que medem a massa diretamente pelo quanto uma agulha gira devido ao peso ou balanças digitais que usam um medidor de carga de tensão, conforme descrito.
O que os saldos fazem
As balanças, por outro lado, informam a massa do que você coloca na plataforma da balança. Eles calculam isso com base no peso colocado na plataforma da balança usando os mesmos princípios que a balança usa. Mas as balanças em particular são geralmente construídas usando um mecanismo de restauração de força que se opõe à força do peso do material na balança. Essa força de restauração é o que faz com que o objeto retorne ao equilíbrio com uma força líquida zero.
Ao contrário das balanças, as balanças são mais complicadas e geralmente são vistas com mais frequência em laboratórios, centros de pesquisa de universidades, instalações médicas e ambientes de pesquisa semelhantes. Eles geralmente podem ser mais precisos que as escalas também.
Diferentes tipos de balanças de pesagem podem incluir microbalanças que pesam amostras de massa em frações de grama, balanças analíticas que também medem alterações minuciosas nas balanças de peso e precisão, que possuem uma faixa de pesos maior que as balanças analíticas, mas com menos precisão. As balanças de precisão podem medir a massa em gramas com precisão de até duas ou três casas decimais. As balanças analíticas podem obter maior precisão, com até quatro casas decimais, e as microbalanças podem informar a massa em gramas de até seis casas decimais.
Apesar dessas diferenças entre balanças e balanças, os termos "balanças" e "balanças" ainda são usados de forma relativamente intercambiável (conforme fornecido pelo termo "balança de balança"), mesmo entre os cientistas, principalmente porque os mecanismos utilizados pelas balanças também podem medir a massa e o peso. o uso da balança também pode medir o peso. Compreender esses mecanismos em mais detalhes pode ajudá-lo a discernir a diferença quando necessário.
Peso em Balanças e Balanças
Quando as pessoas pensam em balanças ou balanças, é comum visualizarem duas massas conectadas umas às outras em um pivô que pesa uma contra a outra. Essa forma primitiva de determinar a massa ou o peso que existe com os seres humanos há séculos mostra a física da força gravitacional que muitas escalas e balanças usam na determinação do peso ou da massa, respectivamente.
Balanças e balanças podem medir peso e massa, respectivamente, mas contam com os mesmos princípios físicos que governam as forças gravitacionais dos objetos. Usando a segunda lei de Newton, você pode medir a força de um objeto F como um produto de sua massa m vezes sua aceleração uma usando F = ma. Porque a força de um objeto pesa W puxando em direção à Terra é essa força que usa uma aceleração de g, aceleração gravitacional, você pode reescrever a equação como W = mg para a massa m do objeto.
Em aplicações do mundo real, as balanças e balanças devem ser calibradas com base no local em que estão sendo usadas, porque a aceleração gravitacional pode variar em até 0,5% em diferentes partes da Terra. Após calibrar a balança ou balança, a conversão entre peso e massa é direta para o instrumento científico.
Escala de mola
Balanças e balanças podem somar essa força ao lado de outras forças, como a mudança no comprimento de uma mola em resposta a um peso colocado na superfície do instrumento. Essas molas se expandem e comprimem de acordo com Hookes Law, que informa que a força que atua sobre uma mola, como o peso de um objeto, está diretamente correlacionada à distância que a mola se move como resultado dela.
De forma semelhante à segunda lei de Newton, essa lei é F = kx para uma força aplicada F, a rigidez da primavera k e a distância que a mola se move como resultado x.
A balança de mola pode ser tão sensível e precisa para medir massas em frações de libras. Quando você pisa em uma balança de banheiro, as molas dentro dela comprimem, de modo que a agulha ou o seletor gire até que seu peso seja mostrado. Infelizmente, as escamas de mola podem sofrer uma folga, pois a mola é usada rotineiramente por um longo período de tempo. Isso faz com que a mola perca sua capacidade e se expanda e se contraia naturalmente. Por esse motivo, eles precisam ser calibrados de forma adequada e constante para impedir que isso aconteça.
Além da Lei Hookes, você pode usar o Módulo de jovens (ou módulo de elasticidade) para determinar o quanto uma corda será compactada quando você exercer peso nela. É definida como a razão entre a tensão e a tensão, dada por E = ϵ / σ Para módulo de jovens Eestresse ϵ ("epsilon") e tensão σ ("sigma").
Para esta equação, o estresse é dado como força por unidade de área e a tensão é a mudança no comprimento dividido pelo comprimento original. O módulo de Young mede a resistência de um material a ser deformado, e materiais mais rígidos têm um módulo de Young maior.
O módulo de jovens tem unidades de força por área, assim como a pressão. Você pode usar isso para multiplicar o módulo de Youngs pela área da superfície da mola que recebe o peso do objeto para obter a força exercida na mola. Esta é a mesma força F na Lei Hookes.
Strain Gauge
Os extensômetros usados em balanças medem alterações na resistência elétrica na presença do peso na balança. O medidor de tensão em si é um pedaço de metal que envolve um fio ou folha fina dispostos em um padrão de grade de um circuito elétrico, de modo que, quando experimenta uma força em uma direção, sua resistência muda até mesmo em uma quantidade pequena e precisa proporção ao peso.
Quando o peso torna as partes do fio ou da chapa mais tensas e compactadas, a resistência do circuito elétrico aumenta e o medidor de tensão se torna mais espesso e mais curto em resposta a isso. Ao passar uma corrente pelo circuito, as balanças calculam como essa resistência muda devido ao peso para determinar o peso exercido sobre elas. A mudança na resistência é geralmente muito pequena e em torno de 0,12 Ω, mas isso dá aos strain gages mais precisão na determinação do peso.