Gewig word gemeet met skale, afstand met 'n liniaal, druk met 'n manometer, ens. Is 'n toestel uitgevind wat krag meet? So 'n instrument bestaan beslis. Dit word 'n dinamometer genoem. Met jou eie hande by die huis, terloops, is dit maklik om 'n eenvoudige maar redelik doeltreffende toestel vir kragmeting te maak, jou eie eksklusiewe dinamometer.
Mass, krag, gewig
In gesprekke verwar ons dikwels konsepte soos massa en gewig. Wat is die verskil tussen hulle? Klein voorbeeld. Ons het 'n gimnastiek kettlebell wat 32 kg weeg. Dit is hoeveel ons huishoudelike weegskaal sal wys as ons hierdie ysterproduk daarop sit. Kom ons beweeg verstandelik na die oppervlak van die maan. Die lesings van die skale wat ons saam met ons sal neem, sal verander en sal slegs 5 kg 120 g wees. Maar op die grootste planeet in ons stelsel, Jupiter, met die grootste swaartekrag, sal die skale al 84,5 kg wys. Het die massa van die kettlebell verander? Nee.
Hoe kan dit wees? Kom ons plaas 'n gewig in die buitenste ruimte, waar in 'n toestand van gewigloosheid die weegskaal enigsins nul sal wys. Is die gewig weg? Om seker te maak dat dit nie die geval is nie, is dit die moeite werd om ons gimnastiekapparaat tot 'n ordentlike spoed te versprei en dit na een of ander teiken te rig. As dieselfde eksperiment op die Maan, Aarde, Jupiter herhaal word, mits die spoedop die oomblik van botsing met 'n hindernis dieselfde sal wees, sal die vernietiging identies wees.
Die massa van die kettlebell in alle voorbeelde bly 32 kg. Wat is besig om te verander? Die krag waarmee die gewig op die platform van die weegskaal druk. En om dit te meet, is hierdie krag, wat "gewig" genoem word, korrek nie in kilogram nie, maar in newton.
'n Krag van een newton is gelyk aan die gewig van 'n las van 102 gram op die oppervlak van die planeet Aarde.
Dus, nadat ons 'n dinamometer met ons eie hande gemaak het, sal ons so 'n belangrike fisiese hoeveelheid soos krag kan meet.
Algemene beginsel van dinamometerontwerp
Swaartekrag word selde gebruik om krag te meet. Dit is nie net ongerieflik nie ('n gewig of teengewig kan net vertikaal werk), maar ook nie heeltemal akkuraat nie. Die feit is dat ons aarde nie heeltemal 'n sfeer is nie. Dit is 'n ellipsoïed, effens afgeplat by die pole. Daarom is die afstand by die ewenaar na die middel van die planeet groter as by die pool, en by die ewenaar word enige liggaam beïnvloed deur middelpuntvliedende krag, wat sy gewig effens verminder, dus om gewaarborg te wees om gewig te verloor (alhoewel nie veel nie, slegs met 0,5%), jy hoef net van die pool na die ewenaar te gaan.
Daarom, om krag te meet, word toestelle op elastiese elemente die meeste gebruik. En soms is dit nodig om 'n krag te meet wat bloot enorm is, byvoorbeeld die stoot van die enjin van 'n ruimtedraer-vuurpyl. Mens kan jou net indink hoe so 'n dinamometer moet wees.
Jy kan skaars een met jou eie hande maak. Maar die beginsel van werking vir alle "kragmeters" is dieselfde: die kragdie elastiese element vervorm, stel die toestel die waarde van hierdie vervorming vas.
Standard Dinamometer
In die laboratoriumwerk van skoolfisika-lesse is 'n eenvoudige veertoestel gebruik om krag te meet. Oorweeg hoe om 'n dinamometer met jou eie hande nie erger as 'n skool een te maak nie.
Die basis waarop die hele toestel saamgestel is, is 'n gewone plank van hout of 'n strook polikarbonaat, plastiek, blik, daar is baie opsies. Daar is 'n veer op die plaat, waarvan die een kant styf vas is, die ander is gekoppel aan die liggaam waardeur die krag oorgedra word. As 'n reël is dit 'n staalhaak. Die mate van strek van die veer is eweredig aan die toegepaste krag. Die hoeveelheid vervorming word weerspieël op die skaal, wat in newton toegepas word. Dit is hoe 'n dinamometer werk. Met jou eie hande by die huis is dit nie nodig om dit van 'n veer te maak nie, enige elastiese materiaal, byvoorbeeld 'n rekkie, sal goed werk.
Kalibrasie
Om die kragmeter te laat werk, moet dit gekalibreer word. Jy kan swaartekrag gebruik om dit te doen. Dit is bekend dat 'n krag van een newton ooreenstem met 'n gewig van 102 gram. Die dinamometer word met jou eie hande in die volgende volgorde gekalibreer:
- dinamometer is vertikaal;
- terwyl die veer nie gelaai is nie, stem die wyserposisie ooreen met 0;
- dinamometer is gelaai met 'n gewig van 102 gram, die merk is 1 newton;
- 'n gewig van 204 gram sal 'n puntposisie van 2 newton gee, ens.
Soos jy kan sien, stel opSelfdoendinamometer is maklik.
Verskillende ontwerpe van "tuis"-dinamometers
Dit is nodig om te besluit oor die las wat gemeet moet word. En dit is beter om 'n berekening te maak voordat 'n dinamometer gemaak word. Met jou eie hande kan jy beide 'n kragtige toestel en 'n klein, maar meer sensitiewe een maak. En daar is baie ontwerpopsies.
Dit is byvoorbeeld maklik om 'n dinamometer met jou eie hande van rubber te maak. Dit verskil nie van die klassieke “skool” nie. Die enigste verskil is dat in plaas van 'n veer 'n meer toeganklike rekkie gebruik word, byvoorbeeld vanaf 'n onderste visstok of modelvliegtuig.
Met 'n bietjie verbeelding verander 'n gewone weggooispuit in 'n toestel om krag te meet. Die toestel word in die figuur getoon, die enigste ding om op te fokus is die spuitsuier, wat omgedraai moet word (of met 'n skerp mes gesny moet word) sodat dit sonder moeite binne die spuitliggaam beweeg.
As jy wil, kan jy met jou eie hande 'n dinamometer van 'n pen maak, 'n gewone balpuntpen met 'n veer.
Die staaf moet skoongemaak word van ink, slyp die punt van die skryfbal af en steek 'n gewone skuifspeld in.
Dynamometer op piëzo-elektriese elemente
Voorafvervaardigde dinamometers in onlangse tye word meestal gemaak met behulp van piëso-elektriese elemente. Piëso-elektriese element - kristal, aan die puntewat tydens meganiese kompressie 'n potensiaalverskil (spanning) voorkom. Boonop hang die grootte van hierdie potensiaalverskil af van die mate van kompressie.
Dynamometers van hierdie tipe word onderskei deur die afwesigheid van 'n staafslag (jy hoef net die sensitiewe element te druk), uiterste akkuraatheid en 'n groot meetbereik. Piëzo-elemente word gebruik om beide sensitiewe toestelle vir die akkurate meting van klein kragte te maak, en dinamometers, wat die trekkragte van trekkers meet.
