Cântar

Istoriemodificare

vechea carte egipteană a morților descrie o scenă în care inima unui scrib este cântărită împotriva penei adevărului.

scara de echilibru este un dispozitiv atât de simplu încât utilizarea sa este probabil mult anterioară dovezilor. Ceea ce le-a permis arheologilor să lege Artefactele de cântarele de cântărire sunt pietrele pentru determinarea masei absolute. Scara de echilibru în sine a fost probabil utilizată pentru a determina masa relativă cu mult înainte de masa absolută.

cele mai vechi dovezi pentru existența cântarelor de cântărire datează din c. 2400-1800 Î.HR. în valea râului Indus. Înainte de aceasta, nu s-a efectuat nicio activitate bancară din cauza lipsei de scale. Cuburi de piatră uniforme, lustruite descoperite în așezările timpurii au fost probabil folosite ca pietre de stabilire a masei în solzi de echilibru. Deși cuburile nu poartă marcaje, masele lor sunt multipli ai unui numitor comun. Cuburile sunt realizate din mai multe tipuri diferite de pietre cu densități diferite. În mod clar, masa lor, nu dimensiunea sau alte caracteristici, a fost un factor în sculptarea acestor cuburi.

în Egipt, cântarele pot fi urmărite în jurul anului 1878 Î.HR., dar utilizarea lor se extinde probabil mult mai devreme. Au fost descoperite pietre sculptate care poartă semne care denotă masa și simbolul hieroglific egiptean pentru aur, ceea ce sugerează că comercianții egipteni au folosit un sistem stabilit de măsurare a masei pentru a cataloga transporturile de aur sau randamentele minelor de aur. Deși nu au supraviețuit Cântare reale din această epocă, multe seturi de pietre de cântărire, precum și picturi murale care descriu utilizarea cântarelor de echilibru sugerează o utilizare pe scară largă. În China, cel mai vechi echilibru de cântărire excavat a fost dintr-un mormânt al Statului Chu din perioada statelor beligerante chineze care datează din secolul 3 până în secolul 4 î.HR. în Muntele Zuojiagong lângă Changsha, Hunan. Balanța a fost făcută din lemn și a folosit mase de bronz.

variațiile scalei de echilibru, inclusiv dispozitive precum bismar ieftin și inexact (Cântare armate inegale), au început să vadă o utilizare obișnuită până în c. 400 î.hr. de către mulți comercianți mici și clienții lor. O multitudine de soiuri de scară fiecare oferind avantaje și îmbunătățiri față de altul apar de-a lungul istoriei înregistrate, cu astfel de Inventatori mari ca Leonardo da Vinci de creditare o mână personală în dezvoltarea lor.

chiar și cu toate progresele în proiectarea și dezvoltarea scării de cântărire, toate scalele până în secolul al XVII-lea d.HR. au fost variații pe scara de echilibru. Standardizarea ponderilor utilizate – și asigurarea comercianților care au folosit ponderile corecte-a fost o preocupare considerabilă a guvernelor în tot acest timp.

• cântărirea vaselor din insula Thera, civilizația minoică, 2000-1500 Î. HR

• greutatea leului Asirian (secolul 8 î. HR.) în British Museum

• balanță romană cu două greutăți de bronz, 50-200 D. HR., Muzeul galo-roman, Tongres Belgia

• împăratul Jahangir (a domnit 1605-1627) cântărind fiul său Shah Jahan pe o scară de cântărire de către artist Manohar (1615 D.HR., Dinastia Mughal, India).

fin artizanale pan echilibru sau cântare, cu cutie set de mase gram standardizate

forma originală a unui echilibru consta dintr-un fascicul cu un punct de sprijin în centrul său. Pentru cea mai mare precizie, punctul de sprijin ar consta dintr-un pivot ascuțit în formă de V așezat într-un rulment mai puțin adânc în formă de V. Pentru a determina masa obiectului, o combinație de mase de referință a fost atârnată la un capăt al fasciculului, în timp ce obiectul de masă necunoscută a fost atârnat la celălalt capăt (Vezi echilibru și echilibru steelyard). Pentru lucrări de înaltă precizie, cum ar fi chimia empirică, echilibrul fasciculului central este încă una dintre cele mai exacte tehnologii disponibile și este utilizat în mod obișnuit pentru calibrarea maselor de testare.

echilibru Mecanicedit

echilibrul (de asemenea, Scala de echilibru, echilibrul fasciculului și echilibrul de laborator) a fost primul instrument de măsurare a masei inventat. În forma sa tradițională, constă dintr – o pârghie orizontală pivotată cu brațe de lungime egală – grinda-și o tavă de cântărire suspendată de fiecare braț (de unde și numele plural „cântare” pentru un instrument de cântărire). Masa necunoscută este plasată într-o tigaie și masele standard sunt adăugate la cealaltă tigaie până când fasciculul este cât mai aproape de echilibru posibil. În balanțele de precizie, o determinare mai precisă a masei este dată de poziția unei mase glisante deplasate de-a lungul unei scări gradate. Din punct de vedere tehnic, un echilibru compară greutatea mai degrabă decât masa, dar, într-un câmp gravitațional dat (cum ar fi gravitația Pământului), greutatea unui obiect este proporțională cu masa sa, astfel încât masele standard utilizate cu soldurile sunt de obicei etichetate în unități de masă (de exemplu, g sau kg).

două mase de 10 decagrame

piața hawker cântărire carne (în catty) pe un echilibru fascicul, Malaezia (1969)

mase de 50, 20, 1, 2, 5 și 10 grame

spre deosebire de balanțele pe bază de arc, balanțele sunt utilizate pentru măsurarea cu precizie a masei, deoarece precizia lor nu este afectată de variațiile câmpului gravitațional local. (Pe Pământ, de exemplu, acestea se pot ridica la 0,5% între locații.) O schimbare a puterii câmpului gravitațional cauzată de mișcarea echilibrului nu modifică masa măsurată, deoarece momentele de forță de pe ambele părți ale fasciculului sunt afectate în mod egal. Un echilibru va face o măsurare precisă a masei în orice locație care se confruntă cu o gravitație sau o accelerație constantă.

se realizează măsurători foarte precise prin asigurarea faptului că punctul de sprijin al balanței este în esență fără frecare (o muchie de cuțit este soluția tradițională), prin atașarea unui indicator la fascicul care amplifică orice abatere de la o poziție de echilibru; și, în final, folosind principiul pârghiei, care permite aplicarea maselor fracționare prin mișcarea unei mase mici de-a lungul brațului de măsurare al fasciculului, așa cum este descris mai sus. Pentru cea mai mare precizie, trebuie să existe o alocație pentru flotabilitatea în aer, al cărei efect depinde de densitățile maselor implicate.

aluminiu, scară de echilibru produsă în masă (echilibru steelyard) vândute și utilizate în întreaga China: scara poate fi inversată și ținută de inelul mai mare de sub mâna dreaptă a utilizatorului pentru a produce o pârghie mai mare pentru sarcini mai grele (Hainan, China, 2011)

pentru a reduce nevoia de mase mari de referință, se poate utiliza un fascicul off-center. Un echilibru cu o grindă în afara centrului poate fi aproape la fel de precis ca o scală cu o grindă centrală, dar grinda în afara centrului necesită mase de referință speciale și nu poate fi verificată intrinsec pentru precizie prin simpla schimbare a conținutului tigăilor ca o balanță a fasciculului central poate. Pentru a reduce nevoia de mase de referință gradate mici, se poate instala o greutate glisantă numită poise, astfel încât să poată fi poziționată de-a lungul unei scări calibrate. Un echilibru adaugă complicații suplimentare procedurii de calibrare, deoarece masa exactă a echilibrului trebuie ajustată la raportul exact al pârghiei fasciculului.

pentru o mai mare comoditate în plasarea sarcinilor mari și incomode, o platformă poate fi plutită pe un sistem de grindă în consolă care aduce forța proporțională la un rulment noseiron; aceasta trage pe o tijă stilyard pentru a transmite forța redusă la un fascicul de dimensiuni convenabile.

se vede încă acest design în balanțele de fascicul portabile de capacitate de 500 kg, care sunt utilizate în mod obișnuit în medii dure fără electricitate, precum și în cântarul mecanic de baie mai ușor (care folosește de fapt o scară de arc, intern). Pivoții și lagărele suplimentare reduc precizia și complică calibrarea; sistemul plutitor trebuie corectat pentru erori de colț înainte ca intervalul să fie corectat prin reglarea fasciculului de echilibru și a echilibrului.

un echilibru Roberval. Pivoții substructurii paralelogramului îl fac insensibil la poziționarea încărcăturii departe de centru, îmbunătățind astfel precizia și ușurința de utilizare.

Roberval balanceEdit

în 1669 francezul Gilles Personne de Roberval a prezentat un nou tip de scară de echilibru Academiei Franceze de științe. Această scală consta dintr-o pereche de coloane verticale separate de o pereche de brațe de lungime egală și pivotând în centrul fiecărui braț dintr-o coloană verticală centrală, creând un paralelogram. Din partea fiecărei coloane verticale se extinde un cuier. Spre uimirea observatorilor, indiferent unde Roberval atârna două greutăți egale de-a lungul știftului, scara era încă echilibrată. În acest sens, scara a fost revoluționară: a evoluat în forma mai frecvent întâlnită, formată din două tigăi așezate pe coloana verticală situată deasupra punctului de sprijin și paralelograma de sub ele. Avantajul designului Roberval este că, indiferent unde sunt plasate greutăți egale în tigăi, cântarul se va echilibra în continuare.

evoluțiile ulterioare au inclus un „echilibru al angrenajului” în care paralelogramul este înlocuit cu orice număr impar de angrenaje interconectate mai mare decât unul, cu angrenaje alternante de aceeași dimensiune și cu angrenajul central fixat pe un suport și angrenajele exterioare fixate pe tigăi, precum și „echilibrul angrenajului pinionului” constând dintr-un lanț de tip bicicletă înfășurat în jurul unui număr impar de pinioane, cu cel central fixat și cele două cele mai exterioare libere să pivoteze și atașate la o tavă.

deoarece are mai multe îmbinări în mișcare care adaugă frecare, echilibrul Roberval este în mod constant mai puțin precis decât echilibrul tradițional al fasciculului, dar în multe scopuri acest lucru este compensat de utilitatea sa.

Scala balanței de torsiune realizată de Torbal

echilibru de Torsiuneedit

echilibrul de torsiune este unul dintre cele mai precise și analogice solduri mecanice. Școlile de farmacie încă învață cum să folosească balanțele de torsiune în SUA. Folosește Tigăi ca un echilibru tradițional care se află deasupra unei camere mecanice care bazează măsurători pe cantitatea de răsucire a unui fir sau fibră din interiorul camerei. Cântarul trebuie să utilizeze în continuare o greutate de calibrare pentru a compara și poate cântări obiecte mai mari de 120 mg și se încadrează într – o marjă de eroare + / – 7 mg. Multe microbalanțe și ultra-microbalanțe care cântăresc valorile gramului fracțional sunt solduri de torsiune. Un tip comun de fibre este cristalul de cuarț.

dispozitive Electroniceedit

MicrobalanceEdit

o microbalanță (numită și ultramicrobalanță sau nanobalanță) este un instrument capabil să facă măsurători precise ale masei obiectelor cu o masă relativ mică: de ordinul unui milion de părți ale unui gram și mai jos.

bilanț Analiticedit

echilibru de cântărire, cu precizie de 0,1 mg

un echilibru analitic este o clasă de echilibru concepută pentru a măsura masa mică în gama sub-miligram. Panoul de măsurare al unui echilibru analitic (0.1 mg sau mai bine) se află în interiorul unei incinte transparente cu uși, astfel încât praful să nu se colecteze și astfel orice curenți de aer din cameră nu afectează funcționarea balanței. Această incintă este adesea numită scut de tiraj. Utilizarea unei incinte de siguranță a balanței ventilate mecanic, care are folii de aer acrilice proiectate în mod unic, permite un flux de aer fără turbulențe, care previne fluctuația echilibrului și măsurarea masei până la 1 hectar, fără fluctuații sau pierderi de produs. De asemenea, eșantionul trebuie să fie la temperatura camerei pentru a împiedica convecția naturală să formeze curenți de aer în interiorul incintei să provoace o eroare de citire. Echilibrele de substituție mecanică cu o singură tigaie mențin un răspuns consistent pe toată capacitatea utilă, care se realizează prin menținerea unei sarcini constante pe bara de echilibru și, astfel, pe punctul de sprijin prin scăderea masei pe aceeași parte a fasciculului la care se adaugă proba.

scalele analitice electronice măsoară forța necesară pentru a contracara masa măsurată, mai degrabă decât folosind masele reale. Ca atare, acestea trebuie să aibă ajustări de calibrare făcute pentru a compensa diferențele gravitaționale. Ei folosesc un electromagnet pentru a genera o forță pentru a contracara proba măsurată și a produce rezultatul prin măsurarea forței necesare pentru a obține echilibrul. Un astfel de dispozitiv de măsurare se numește senzor de restaurare a forței electromagnetice.

scala de echilibrare a Pendululuiedit

cântarele de tip pendul nu folosesc arcuri. Aceste modele folosesc pendule și funcționează ca un echilibru care nu este afectat de diferențele de gravitație. Un exemplu de aplicare a acestui design sunt scalele realizate de compania Toledo Scale.

scalesEdit programabile

o scară programabilă are un controler logic programabil în ea, permițându-i să fie programat pentru diverse aplicații, cum ar fi dozare, etichetare, umplere, cântare pentru camioane și multe altele.

SymbolismEdit

cântarele (în mod specific, o balanță cu două panouri, cu fascicul) sunt unul dintre simbolurile tradiționale ale justiției, așa cum sunt mânuite de Statuile Lady Justice. Aceasta corespunde utilizării în metaforă a problemelor care sunt”ținute în echilibru”. Își are originea în Egiptul antic.

cântarele sunt, de asemenea, simbolul pentru semnul astrologic Balanță.

scalele (în mod specific, un echilibru cu două pan, fascicul într-o stare de echilibru egal) sunt simbolul tradițional al Pirronismului care indică echilibrul egal al argumentelor utilizate în inducerea epocii.