Teža se meri s tehtnico, razdalja z ravnilom, tlak z manometrom itd. Ali je bila izumljena naprava, ki meri silo? Takšno orodje zagotovo obstaja. Imenuje se dinamometer. Mimogrede, z lastnimi rokami doma je enostavno narediti preprosto, a precej učinkovito napravo za merjenje sile, svoj ekskluzivni dinamometer.
Masa, sila, teža
V pogovorih pogosto zamenjujemo pojme, kot sta masa in teža. Kakšna je razlika med njima? Majhen primer. Imamo gimnastično kettlebell, ki tehta 32 kg. Toliko bo pokazala naša gospodinjska tehtnica, če nanje damo ta železni izdelek. Pomaknimo se mentalno na površje lune. Odčitki tehtnice, ki jih bomo vzeli s seboj, se bodo spremenili in bodo le 5 kg 120 g. Toda na največjem planetu našega sistema, Jupitru, bo tehtnica z največjo gravitacijo pokazala vseh 84,5 kg. Ali se je masa kettlebella spremenila? št.
Kako je to lahko? Postavimo utež v vesolje, kjer bo tehtnica v breztežnostnem stanju sploh pokazala nič. Je teža izginila? Da bi se prepričali, da temu ni tako, je vredno razpršiti naš gimnastični aparat na dostojno hitrost in ga usmeriti na eno ali drugo tarčo. Če se isti poskus ponovi na Luni, Zemlji, Jupitru, pod pogojem, da je hitrostv trenutku trka z oviro bo enako, uničenje bo enako.
Masa kettlebella v vseh primerih ostaja 32 kg. Kaj se spreminja? Sila, s katero utež pritisne na ploščad tehtnice. In če jo merimo, ta sila, imenovana "teža", ni pravilna v kilogramih, ampak v newtonih.
Sila enega newtona je enaka teži bremena 102 grama na površini planeta Zemlje.
Torej, ko smo naredili dinamometer z lastnimi rokami, bomo lahko izmerili tako pomembno fizično količino, kot je sila.
Splošno načelo zasnove dinamometra
Gravitacija se redko uporablja za merjenje sile. To ni samo neprijetno (utež ali protiutež lahko deluje samo navpično), ampak tudi ni povsem natančno. Dejstvo je, da naša Zemlja ni ravno krogla. Je elipsoid, rahlo sploščen na polih. Zato je razdalja od ekvatorja do središča planeta večja kot na polu, poleg tega na ekvatorju na katero koli telo vpliva centrifugalna sila, ki nekoliko zmanjša njegovo težo, zato da bi zagotovili izgubo teže (čeprav ne veliko, samo za 0,5 %), morate iti od pola do ekvatorja.
Zato se za merjenje sile najpogosteje uporabljajo naprave na elastičnih elementih. In včasih je treba izmeriti silo, ki je preprosto ogromna, na primer potisk motorja vesoljske rakete. Lahko si samo predstavljate, kakšen bi moral biti takšen dinamometer.
Težko ga lahko naredite z lastnimi rokami. Toda načelo delovanja za vse "števec moči" je enako: siladeformira elastični element, naprava popravi vrednost te deformacije.
Standardni dinamometer
Pri laboratorijskem delu šolskega pouka fizike je bila za merjenje sile uporabljena preprosta vzmetna naprava. Razmislite, kako narediti dinamometer z lastnimi rokami, ki ni slabši od šolskega.
Osnova, na kateri je sestavljena celotna naprava, je navadna lesena deska ali trak iz polikarbonata, plastike, pločevine, možnosti je veliko. Na plošči je vzmet, katere en konec je togo pritrjen, drugi pa je povezan s telesom, skozi katerega se sila prenaša. Praviloma je to jekleni kavelj. Stopnja raztezanja vzmeti je sorazmerna uporabljeni sili. Količina deformacije se odraža na lestvici, ki se uporablja v newtonih. Tako deluje dinamometer. Z lastnimi rokami doma ga ni treba izdelati iz vzmeti, vsak elastični material, na primer elastični trak, bo dobro deloval.
Umerjanje
Da bi merilnik sile deloval, ga je treba kalibrirati. Za to lahko uporabite gravitacijo. Znano je, da sila enega newtona ustreza teži 102 grama. Dinamometer se kalibrira z lastnimi rokami v naslednjem zaporedju:
- dinamometer je navpičen;
- medtem ko vzmet ni obremenjena, položaj kazalca ustreza 0;
- dinamometer je obremenjen s težo 102 grama, oznaka je 1 njuton;
- teža 204 grami bo dala položaj oznake 2 njutona itd.
Kot vidite, nastaviteDIY dinamometer je enostaven.
Različni modeli "domačih" dinamometrov
Treba se je odločiti za obremenitev, ki se meri. In pred izdelavo dinamometra je bolje narediti izračun. Z lastnimi rokami lahko naredite tako močno napravo kot majhno, a bolj občutljivo. In obstaja veliko možnosti oblikovanja.
Na primer, iz gume je enostavno narediti dinamometer z lastnimi rokami. Ne razlikuje se od klasične "šole". Edina razlika je v tem, da se namesto vzmeti uporablja bolj dostopen elastični trak, na primer s pridnene ribiške palice ali modela letala.
Z malo domišljije se navadna brizga za enkratno uporabo spremeni v napravo za merjenje moči. Naprava je prikazana na sliki, edino na kar se je treba osredotočiti je bat brizge, ki ga je treba obrniti (ali rezati z ostrim nožem), da se brez napora premika znotraj telesa brizge.
Če želite, lahko naredite dinamometer z lastnimi rokami iz svinčnika, navadnega kemičnega svinčnika z vzmetjo.
Palico je treba očistiti črnila, zbrusiti konico pisalne kroglice in notri vstaviti navadno sponko.
Dinamometer na piezoelektričnih elementih
Prefabricirani dinamometri v zadnjem času najpogosteje izdelujejo s piezoelektričnimi elementi. Piezoelektrični element - kristal, na koncihki se pri mehanskem stiskanju pojavi potencialna razlika (napetost). Poleg tega je velikost te potencialne razlike odvisna od stopnje stiskanja.
Dinamometre te vrste odlikujejo odsotnost giba palice (samo pritisnete občutljiv element), izjemna natančnost in ogromno merilno območje. Piezo elementi se uporabljajo za izdelavo tako občutljivih naprav za natančno merjenje majhnih sil kot dinamometrov, ki merijo vlečne sile traktorjev.
