Quasi tutti sono stati su una bilancia; alcune persone controllano quotidianamente il proprio peso per motivi di salute o atletici, mentre altri fanno un uso maggiore dei dispositivi di pesatura al supermercato, sul lavoro o nell'ambito di un'istruzione scientifica completa.

Spesso, le bilance sono accusate di essere errato, e giustamente; questi dispositivi sono soggetti a notevoli sollecitazioni meccaniche in relazione alle loro dimensioni, soprattutto nel caso delle cosiddette bilance da bagno o domestiche, e non ci vuole molto a gettare le parti della bilancia in disordine anche se sono correttamente costruite e calibrato.

Hai mai pensato a come una bilancia "sappia" quanta massa è stata aggiunta ad essa? In che modo questi dispositivi, indipendentemente dal loro funzionamento interno, rimangono precisi nel tempo? E che dire dell'affermazione secondo cui "il peso non è la stessa massa" quando da uno sguardo al mondo commerciale emerge chiaramente che chilogrammi e libbre sono spesso trattati come unità diverse della stessa quantità fisica?
Peso e massa definiti

La massa di massa è una misura della materia in sé, la quantità di "roba" presente in un campione. Un modo per concepire la massa è che ha intertia, nel senso che se non si muove, l'energia deve essere aggiunta al sistema per farlo muovere, mentre se è già in movimento, l'energia deve essere aggiunta per rallentarla o fermarla completamente. L'intuizione ti dice che più un oggetto è massiccio, più è difficile indurre il movimento a riposare o fermarsi quando è in movimento.

Peso
è massa moltiplicata per g
, l'accelerazione prodotta dalla gravità. Sulla Terra, il valore g
generalmente usato è di 9,8 metri al secondo al quadrato (m /s ^{2), mentre sulla luna è considerevolmente inferiore e su Giove è molto maggiore perché questi corpi hanno più piccoli e masse più grandi della Terra rispettivamente. Il risultato è che la stessa massa avrà un peso diverso se collocata in un campo gravitazionale più forte o più debole.}

Nel sistema di unità SI (il sistema metrico o internazionale), l'unità di base della massa è il chilogrammo
(kg), mentre l'unità di peso, o più in generale la forza, è il newton (N). Pertanto, una persona con una massa di 70 kg (circa 154 libbre o libbre; 1 kg \u003d 2,204 libbre) avrà un peso di (70) (9,8) \u003d 686 N sulla Terra.
Massa contro peso nella vita quotidiana

La libbra è in realtà un'unità di peso, non di massa. L'unità radice di massa nel corrispondente sistema di unità imperiale, o britannico, è la lumaca, che è caduta in gran parte in disuso. Poiché la maggior parte degli umani usa la bilancia sulla Terra e gli americani vogliono conoscere la loro "massa" in libbre, la gravità in effetti è incorporata nelle bilance sulla Terra.

Non è quindi scientificamente corretto affermare che "100 chilogrammi equivalgono a 220,4 libbre ", ma è corretto dire" Una massa di 100 chilogrammi ha un peso di 220,4 libbre sulla Terra. " Ricorda che la maggior parte delle quantità sono state inventate secoli fa, in un momento in cui la gravità oltre alla Terra non valeva la pena di essere spiegata!
Una breve storia di macchine per pesare

Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), che è si crede che sia stato co-inventato il campo matematico del calcolo insieme a Isaac Newton, si ritiene che abbiano concepito i primi dispositivi di pesatura. La sua costruzione era molto simile al segno zodiacale che la Bilancia di solito è rappresentato: un palo verticale con una barra orizzontale fissata in cima ad esso da un'articolazione mobile. Alle estremità di questa barra orizzontale sono state sospese due piastre di massa relativa sufficiente per mantenere in equilibrio l'assemblaggio.

Il genio del dispositivo di Leibniz, chiamato bilanciamento del raggio centrale
, è che potrebbe determinare masse relative di oggetti etichettati attraverso una serie di aggiunte e sottrazioni di ciottoli o simili. Da questo schema, era inevitabile che le posizioni fossero contrassegnate e assegnate valori numerici, e fu messo in gioco un sistema completamente nuovo per tenere traccia precisa delle quantità.

A metà del 1750, il primo Le bilance a pendolo
sono apparse, e queste sono diventate più elaborate nel tempo poiché gli sviluppi ingegneristici hanno permesso una maggiore precisione nella produzione. Le bilance a pendolo sono ancora oggi utilizzate in molte forme e molte sono dotate di elettronica che consente, ad esempio, la conversione di un determinato peso in un determinato prezzo di acquisto.
Tipi di bilance

Il raggio centrale l'equilibrio, per ragioni che probabilmente sono già chiare, non fa più parte della scienza o del commercio moderni di quanto non sia il Pony Express. Senza questa macchina ormai pittoresca, tuttavia, nessuna delle scale nell'uso moderno sarebbe sorta. Un campionamento delle moderne bilance:

Bilancia analitica: questo è ciò che probabilmente avrai visto in laboratorio. Posiziona semplicemente un oggetto su un piatto sopra l'unità e restituisce una massa (o, se l'utente preferisce, una "massa" in unità imperiali come once o libbre). Sono costruiti in modo tale che la piastra sia ferma sotto l'influenza della sola gravità, e la macchina la bilancia determinando internamente la forza necessaria per mantenere la piastra esattamente ferma.

Bilancia pesapersone: i progressi progressivi nella tecnologia hanno ha portato a modelli che non si avvicinano più a una definizione uniforme della scala da bagno. La maggior parte di oggi sono digitali, ma i modelli analogici "di vecchia scuola" persistono.

Scala di conteggio: viene utilizzata per pesare più oggetti noti per avere un peso uniforme (ad esempio cuscinetti a sfere di precisione) e visualizzare un pezzo totale conta in base al risultato.

Ad esempio, se avessi una grande collezione di palline di gomma di colore diverso ma altrimenti identiche, potresti determinare esattamente quante sono nella tua raccolta caricandole su tale scala e impostazione il parametro di input per la massa di una palla. Pertanto, per un set di palline di gomma del peso di 0,125 kg ciascuna e con una massa totale di 40 kg, la macchina risponderebbe che nella raccolta sono presenti [40 kg /(0,125 kg /palla)] \u003d 320 palline.

Bilancia per gru: queste bilance hanno una capacità prevista di 5.000 libbre (2.270 kg) o più, pari a 2,5 tonnellate, simile alla maggior parte dei veicoli a motore di tutti i giorni. Questi sono progettati per pesare i carichi mentre sono sospesi a terra da una gru. Questo non sarebbe uno sforzo per il disattento!

Microbilancia: possono essere letti ad un valore di 1 microgrammo (1µg) o migliore. Un microgrammo è un miliardesimo di chilogrammo, il che significa che sebbene non sia probabilmente un'unità con cui si è intersecato molto a livello cosciente, fa parte della vita quotidiana di chimici, microbiologi, farmacologi e molti altri professionisti della scienza.

Bilancia postale: questo tipo di dispositivo di pesatura è un esempio di bilancia informatica, che mostra le variazioni di prezzo man mano che la massa viene aggiunta o rimossa per soddisfare le esigenze dei clienti. Viene utilizzato per determinare il peso di spedizione o le spese di spedizione per lettere o pacchi consegnati dal servizio postale degli Stati Uniti (USPS) o da società di spedizioni private.

Bilancia per veicoli: queste bilance sono costruite per pesare camion di grandi dimensioni, veicoli agricoli e altri veicoli industriali di grandi dimensioni. Probabilmente hai visto segni che dicono "Stazione di pesatura più avanti" se hai guidato su autostrade interstatali statunitensi.

Questi sono usati per far rispettare le norme di sicurezza, come garantire che i veicoli che percorrono determinate strade non superino i limiti di peso dichiarati di quelle strade - qualcosa, ancora una volta, la maggior parte delle persone non ha occasione di scrutare da vicino!