Težina se mjeri vagom, udaljenost ravnalom, pritisak manometrom itd. Da li je izmišljen uređaj koji mjeri silu? Takav alat svakako postoji. Zove se dinamometar. Svojim rukama kod kuće, inače, lako je napraviti jednostavan, ali prilično efikasan uređaj za mjerenje sile, svoj ekskluzivni dinamometar.
Masa, sila, težina
U razgovorima često brkamo pojmove kao što su masa i težina. Koja je razlika između njih? Mali primjer. Imamo gimnastičko girje težine 32 kg. Eto koliko će pokazati naše kućne vage, ako na njih stavimo ovaj željezni proizvod. Idemo mentalno na površinu mjeseca. Očitavanje vage koje ćemo poneti sa sobom će se promeniti i biće samo 5 kg 120 g. Ali na najvećoj planeti u našem sistemu, Jupiteru, sa najvećom gravitacijom, vaga će pokazati svih 84,5 kg. Da li se masa girja promijenila? br.
Kako ovo može biti? Postavimo uteg u svemir, gdje će u bestežinskom stanju vaga uopće pokazati nulu. Da li je težina nestala? Da bismo bili sigurni da to nije slučaj, vrijedno je raspršiti naš gimnastički aparat na pristojnu brzinu i usmjeriti ga na jednu ili drugu metu. Ako se isti eksperiment ponovi na Mjesecu, Zemlji, Jupiteru, pod uvjetom da je brzinau trenutku sudara sa preprekom će biti isti, uništenje će biti identično.
Masa kettlebell-a u svim primjerima ostaje 32 kg. Šta se mijenja? Sila kojom uteg pritiska platformu vage. A da je izmjerimo, ova sila, nazvana "težina", nije tačna u kilogramima, već u njutnima.
Sila od jednog njutna jednaka je težini tereta od 102 grama na površini planete Zemlje.
Dakle, nakon što smo napravili dinamometar vlastitim rukama, moći ćemo izmjeriti tako važnu fizičku veličinu kao što je sila.
Opšti princip dizajna dinamometra
Gravitacija se rijetko koristi za mjerenje sile. Ovo ne samo da je nezgodno (uteg ili protivteg može raditi samo okomito), već i nije sasvim tačno. Činjenica je da naša Zemlja nije baš kugla. To je elipsoid, blago spljošten na polovima. Dakle, udaljenost od ekvatora do centra planete je veća nego na polu, osim toga, na ekvatoru, na bilo koje tijelo djeluje centrifugalna sila, koja neznatno smanjuje njegovu težinu, pa kako bi se garantovano smršavilo (iako ne mnogo, samo za 0,5%), samo trebate ići od pola do ekvatora.
Zato se za mjerenje sile najčešće koriste uređaji na elastičnim elementima. A ponekad je potrebno izmjeriti silu koja je jednostavno ogromna, na primjer, potisak motora rakete svemirskog nosača. Može se samo zamisliti kakav bi takav dinamometar trebao biti.
Teško ga možete napraviti vlastitim rukama. Ali princip rada svih "mjerila snage" je isti: siladeformira elastični element, uređaj fiksira vrijednost ove deformacije.
Standardni dinamometar
U laboratorijskom radu školskih časova fizike, za mjerenje sile korištena je jednostavna opružna naprava. Razmislite kako vlastitim rukama napraviti dinamometar koji nije gori od školskog.
Osnova na kojoj se sastavlja cijeli uređaj je obična daska od drveta ili traka od polikarbonata, plastike, lima, postoji mnogo opcija. Na ploči se nalazi opruga čiji je jedan kraj čvrsto fiksiran, a drugi spojen na tijelo kroz koje se prenosi sila. U pravilu, ovo je čelična kuka. Stepen istezanja opruge je proporcionalan primijenjenoj sili. Količina deformacije se odražava na skali koja se primjenjuje u njutnima. Ovako radi dinamometar. Vlastitim rukama kod kuće, nije potrebno da ga pravite od opruge, bilo koji elastični materijal, na primjer, elastična traka, dobro će raditi.
Kalibracija
Da bi mjerač sile radio, mora biti kalibriran. Za to možete koristiti gravitaciju. Poznato je da sila od jednog njutna odgovara težini od 102 grama. Dinamometar se kalibrira vlastitim rukama u sljedećem redoslijedu:
- dinamometar je okomit;
- dok opruga nije opterećena, položaj pokazivača odgovara 0;
- dinamometar je napunjen težinom od 102 grama, oznaka je 1 njutn;
- težina od 204 grama će dati poziciju oznake od 2 njutna, itd.
Kao što vidite, postaviteDIY dinamometar je jednostavan.
Različiti dizajni "kućnih" dinamometara
Neophodno je odlučiti o opterećenju koje će se mjeriti. I bolje je napraviti proračun prije izrade dinamometra. Svojim rukama možete napraviti i moćan uređaj i mali, ali osjetljiviji. I postoji mnogo opcija dizajna.
Na primjer, lako je napraviti dinamometar vlastitim rukama od gume. Ne razlikuje se od klasične "škole". Jedina razlika je u tome što se umjesto opruge koristi pristupačnija elastična traka, na primjer, od pridnenog štapa za pecanje ili modela aviona.
Uz malo mašte, običan špric za jednokratnu upotrebu pretvara se u uređaj za mjerenje snage. Uređaj je prikazan na slici, jedino na šta treba obratiti pažnju je klip šprica, koji se mora okrenuti (ili rezati oštrim nožem) tako da se bez napora kreće unutar tela šprica.
Ako želite, možete napraviti dinamometar svojim rukama od olovke, obične hemijske olovke sa oprugom.
Šipka mora biti očišćena od mastila, izbrusiti vrh kuglice za pisanje i unutra umetnuti običnu spajalicu.
Dinamometar na piezoelektričnim elementima
Prefabricirani dinamometri u novije vrijeme najčešće se izrađuju pomoću piezoelektričnih elemenata. Piezoelektrični element - kristal, na krajevimakoji se prilikom mehaničke kompresije pojavljuje potencijalna razlika (napon). Štaviše, veličina ove potencijalne razlike zavisi od stepena kompresije.
Dinamometri ovog tipa odlikuju se odsustvom hoda štapa (samo treba pritisnuti osjetljivi element), ekstremnom preciznošću i velikim rasponom mjerenja. Piezo elementi se koriste za izradu kako osjetljivih uređaja za precizno mjerenje malih sila, tako i dinamometara, koji mjere vučne sile traktora.
