Масса и вес тела

Масса — физическая величина, одна из основных физических характеристик материи, определяющая её инерционные и гравитационные свойства. Масса есть мера инертности тела, она является скалярной (от лат. scalaris — ступенчатый) величиной.

Размерность массы.

Вес — численная величина силы тяжести, действующая на тело, находящееся вблизи земной поверхности. Вес тела численно равен произведению его массы на ускорение свободного падения. Он является векторной величиной.

Вес тела определяют по формуле.

где у = 6,67 259−10″ ¹¹ м²кг 'с'¹ — гравитационная постоянная; R = = 6.371,032 км — средний радиус Земли; М- 5.976−10²¹ кг — масса Земли; т — масса тела.

В СИ единицей силы является ньютон (Н). Он равен силе, сообщающей телу массой 1 кг ускорение 1 м/с² в направлении действия силы.

Средства измерений массы

Весы — прибор для определения массы тел по действующей на них силе тяжести. По назначению различают весы: образцовые (для поверки гирь), лабораторные (аналитические, микроаналитические, пробирные и др.), специализированные и общего назначения.

По принципу действия весы бывают: рычажные, пружинные, электротеизометрические (рис. 2.15), гидравлические и гидростатические.

В зависимости от значения наибольшего предела измерения весы общего назначения делят на: настольные — менее 50 кг, передвижные — от 50 кг до 6 т, стационарные (вагонеточные, автомобильные, вагонные и элеваторные — бункерные) — от 5 до 200 т.

Рис. 2.15. Электронные весы.

По назначению весоизмерительные и весодозирующие устройства можно разделить на следующие шесть групп:

• 1. Весы лабораторные, настольные, платформенные передвижные, стационарные и др. Весы этой группы изготавливают с коромыслами шкального типа, циферблатными квадрантными (от лат. quadrans (quadrantis) — четвёртая часть) указателями, с цифровой индикацией.
• 2. Конвейерные (англ, conveyer, от convey — перевозить) и ленточные весы непрерывного действия, ведущие непрерывный учёт массы транспортируемого материала. Конструктивно конвейерные весы отличаются от ленточных непрерывного действия тем, что они выполняются в виде отдельного весового устройства, устанавливаемого на определённом участке ленточного конвейера. Ленточные же весы непрерывного действия представляют собой самостоятельные ленточные транспортёры небольшой длины, оснащённые весоизмерительным устройством.
• 3. Дозаторы для суммарного учёта (порционные весы) и дозаторы для фасовки сыпучих материалов.
• 4. Дозаторы непрерывного действия, используемые в различных технологических процессах, где требуется непрерывная подача материала с заданной производительностью.
• 5. Метрологические весы для проведения поверочных работ, а также гири и передвижные средства поверки.
• 6. Весоизмерительные устройства, служащие для определения не массы, а других параметров (например, подсчёта равновесных деталей или изделий, определения крутящего момента двигателей и т. д.).

Гири (ГОСТ 7328−2001) — меры массы, применяемые при взвешивании, для градуировки и поверки весов. Различают рабочие (для взвешивания), эталонные и образцовые (для поверки) гири.

Принцип действия рычажных весов основан на том, что при одинаковых плечах равновесие возникает при равенстве весов гирь и измеряемого тела.

В пружинных весах измеряемое тело подвешивают к пружине и по величине деформации определяют его все.

Принцип их действия основан на законе Гука (R. Hooke — английский естествоиспытатель, 1635 — 1703).

где F — продольная сила; к — коэффициент пропорциональности (жёсткость пружины); х — величины деформации пружины.

Электрические весы используют преобразование приложенной к преобразователю силы веса в электрический сигнал.

Тензометрические (от лат. tensus — напряжение и …метрия) преобразователи получили широкое распространение благодаря своей универсальности. Принцип их действия основан на изменении электрического сопротивления металлической проволоки или волокон и нитей из других материалов при их деформировании. Разработанные в последнее время кремниевые монокристаллические преобразователи позволяют измерять вес от 0,1 до 1.000 кг с высокой точностью.

Индуктивные преобразователи основаны на преобразовании линейного перемещения в индуктивность катушки. Наибольшее распространение получили конструкции, использующие схему дифференциального трансформатора. Их используют в динамометрах растяжения под нагрузки до 5 т.

Потенциометрические преобразователи применяют для преобразования линейного или углового перемещения в изменение тока, пропускаемого через обмотку потенциометра.

Пьезоэлектрические преобразователи основаны на пьезоэффекте, т. е. на способности некоторых кристаллов генерировать электрические сигналы, пропорциональные приложенным к ним нагрузкам. Основное преимущество пьезопреобразователей заключается в их большой жёсткости, благодаря которой они обладают высокой частотой собственных колебаний при малых деформациях. Поэтому их часто используют при измерениях быстро меняющихся величин.