A súlyt mérleggel, a távolságot vonalzóval, a nyomást manométerrel stb. mérik. Feltaláltak olyan eszközt, amely erőt mér? Ilyen eszköz biztosan létezik. dinamométernek hívják. Saját kezűleg, otthon egyébként könnyen elkészíthető egy egyszerű, de meglehetősen hatékony erőmérő eszköz, saját exkluzív próbapad.
Tömeg, erő, súly
A beszélgetések során gyakran összekeverjük az olyan fogalmakat, mint a tömeg és a súly. mi a különbség köztük? Kis példa. Van egy 32 kg súlyú torna kettlebellünk. Ennyit fog mutatni háztartási mérlegünk, ha ezt a vasterméket rátesszük. Menjünk mentálisan a Hold felszínére. A magunkkal vitt mérleg leolvasása megváltozik, és csak 5 kg 120 g lesz, de rendszerünk legnagyobb bolygóján, a Jupiteren, a legnagyobb gravitációval a mérleg mind a 84,5 kg-ot mutat. Változott a kettlebell tömege? No.
Hogy lehet ez? Tegyünk egy súlyt a világűrbe, ahol a súlytalanság állapotában egyáltalán nullát fog mutatni a mérleg. Elment a súly? Hogy ez ne így legyen, érdemes megfelelő sebességre szétszórni a gimnasztikai apparátusunkat, és egy-egy célpontra irányítani. Ha ugyanaz a kísérlet megismétlődik a Holdon, a Földön, a Jupiteren, feltéve, hogy a sebességaz akadállyal való ütközés pillanatában ugyanaz lesz, a pusztulás azonos lesz.
A kettlebell tömege minden példában 32 kg marad. Mi változik? Az az erő, amellyel a súly a mérleg platformját nyomja. És a méréshez ez az erő, amelyet "súlynak" neveznek, nem kilogrammban, hanem newtonban értendő.
Egy newton erő egyenlő a Föld bolygó felszínén ható 102 grammos terhelés súlyával.
Tehát, miután saját kezűleg készítettünk egy próbapadot, képesek leszünk olyan fontos fizikai mennyiség mérésére, mint az erő.
A próbapad kialakításának általános elve
A gravitációt ritkán használják az erő mérésére. Ez nemcsak kényelmetlen (egy súly vagy ellensúly csak függőlegesen működhet), de nem is teljesen pontos. A helyzet az, hogy Földünk nem egészen egy gömb. Ez egy ellipszoid, kissé lapított a pólusoknál. Ezért az egyenlítőnél nagyobb a távolság a bolygó középpontjától, mint a póluson, ráadásul az egyenlítőn bármely testre centrifugális erő hat, ami kissé csökkenti a súlyát, így garantáltan a fogyás érdekében (bár nem sokat, csak 0,5%-kal), csak el kell jutnod a pólustól az Egyenlítőig.
Ezért az erő mérésére leggyakrabban rugalmas elemeken lévő eszközöket használnak. És néha meg kell mérni egy egyszerűen hatalmas erőt, például egy űrhordozó rakéta motorjának tolóerejét. Csak elképzelni lehet, milyen legyen egy ilyen próbapad.
Aligha tudsz ilyet készíteni saját kezűleg. De az összes "teljesítménymérő" működési elve ugyanaz: az erődeformálja a rugalmas elemet, a készülék rögzíti ennek az alakváltozásnak az értékét.
Szabványos fékpad
Az iskolai fizika órák laboratóriumi munkáiban egyszerű rugós eszközt használtak az erő mérésére. Fontolja meg, hogyan készíthet saját kezűleg egy fékpadot, amely nem rosszabb, mint egy iskolai.
A teljes eszköz összeszerelésének alapja egy közönséges fa deszka vagy egy polikarbonát, műanyag, ón csík, sok lehetőség van. A lemezen egy rugó található, melynek egyik vége mereven van rögzítve, a másik a testhez kapcsolódik, amelyen keresztül az erő átadódik. Általában ez egy acél horog. A rugó nyújtásának mértéke arányos az alkalmazott erővel. A deformáció mértékét a skála tükrözi, amelyet newtonban alkalmazunk. Így működik a dinamométer. Saját kezűleg otthon, nem szükséges rugóból készíteni, bármilyen rugalmas anyag, például egy gumiszalag, jól működik.
Kalibrálás
Ahhoz, hogy az erőmérő működjön, kalibrálni kell. Ehhez használhatja a gravitációt. Ismeretes, hogy egy newton erő 102 grammos tömegnek felel meg. A próbapad kalibrálása saját kezűleg történik a következő sorrendben:
- dinamométer függőleges;
- amíg a rugó nincs terhelve, a mutató pozíciója 0;
- dinamométer 102 gramm súllyal van megterhelve, a jel 1 newton;
- a 204 grammos tömeg 2 newton stb. jelet ad.
Amint látja, állítsa beA DIY dinamométer egyszerű.
Az „otthoni” próbapad különböző kivitelei
Dönteni kell a mérendő terhelésről. És jobb, ha egy számítást végez a próbapad elkészítése előtt. Saját kezével készíthet egy nagy teljesítményű eszközt és egy kicsi, de érzékenyebbet is. És számos tervezési lehetőség létezik.
Például könnyű saját kezűleg gumiból fékpadot készíteni. Nem különbözik a klasszikus „iskolától”. Az egyetlen különbség az, hogy a rugó helyett egy könnyebben hozzáférhető rugalmas szalagot használnak, például egy fenékhorgászról vagy repülőgép-modellről.
Egy kis képzelőerővel egy közönséges eldobható fecskendő erőmérő eszközzé válik. A készülék az ábrán látható, csak a fecskendődugattyúra kell összpontosítani, amelyet meg kell fordítani (vagy éles késsel vágni), hogy erőfeszítés nélkül mozogjon a fecskendő testében.
Ha akarod, készíthetsz saját kezűleg dinamométert tollból, közönséges rugós golyóstollat.
A rudat meg kell tisztítani a tintától, le kell csiszolni az írógolyó hegyét, és bele kell szúrni egy közönséges gemkapcsot.
Dynamométer piezoelektromos elemeken
Az előregyártott próbapadokat az utóbbi időben leggyakrabban piezoelektromos elemek felhasználásával készítik. Piezoelektromos elem - kristály, a végénamely a mechanikai összenyomás során potenciálkülönbség (feszültség) jelenik meg. Ezenkívül ennek a potenciálkülönbségnek a nagysága a tömörítés mértékétől függ.
Az ilyen típusú dinamométereket a rúdlöket hiánya (csak meg kell nyomni az érzékeny elemet), rendkívüli pontosság és hatalmas mérési tartomány jellemzi. Piezo elemekből készülnek mind a kis erők pontos mérésére szolgáló érzékeny eszközök, mind a traktorok vonóerejét mérő próbapadok.
