Előzményekszerkesztés
a mérleg skála olyan egyszerű eszköz, hogy használata valószínűleg messze megelőzi a bizonyítékokat. Ami lehetővé tette a régészek számára, hogy a tárgyakat a mérlegekhez kapcsolják, az az abszolút tömeg meghatározására szolgáló kövek. Magát a mérlegskálát valószínűleg jóval az abszolút tömeg előtt használták a relatív tömeg meghatározására.
a mérlegek létezésének legrégebbi bizonyítékai KR. e.2400-1800 körül az Indus folyó völgyében. Ezt megelőzően a mérleg hiánya miatt nem végeztek banki tevékenységet. A korai településeken felfedezett egységes, csiszolt kőkockákat valószínűleg tömegbeállító kövekként használták az egyensúlyi mérlegekben. Bár a kockákon nincs jelölés, tömegük a közös nevező többszöröse. A kockák sokféle, változó sűrűségű kövekből készülnek. Nyilvánvaló, hogy tömegük, nem méretük vagy egyéb jellemzőik, szerepet játszottak ezeknek a kockáknak a szobrászatában.
Egyiptomban a mérlegek KR.e. 1878 körülre vezethetők vissza, de használatuk valószínűleg sokkal korábban is kiterjed. A tömegre utaló jeleket és az arany egyiptomi hieroglifás szimbólumát viselő faragott köveket fedezték fel, ami arra utal, hogy az egyiptomi kereskedők bevett tömegmérési rendszert használtak az aranyszállítmányok vagy az aranybánya hozamainak katalogizálására. Bár ebből a korszakból nem maradtak fenn tényleges mérlegek, sok mérlegkészlet, valamint a mérlegmérlegek használatát ábrázoló falfestmények széles körű felhasználásra utalnak. Kínában, a legkorábbi feltárt mérleg a kínai hadviselő államok időszakának Chu államának sírjából származott randevú KR.E. 3. -4. századig a Zuojiagong-hegyen, Changsha közelében, Hunan. A mérleg fából készült, bronz tömegeket használt.
variációk a mérleg skála, beleértve az eszközök, mint az olcsó és pontatlan bismar (egyenlőtlen fegyveres mérlegek), kezdett látni a közös használat C. 400 B. C. sok kis kereskedők és ügyfeleik. A feljegyzett történelem során rengeteg olyan méretarányú változat jelenik meg, amelyek mindegyike előnyökkel és fejlesztésekkel büszkélkedhet egymással szemben, és olyan nagy feltalálók, mint Leonardo da Vinci, személyes segítséget nyújtanak fejlődésükhöz.
még a mérleg tervezésének és fejlesztésének minden előrelépése mellett is, az összes mérleg a tizenhetedik századig a mérlegskála variációi voltak. A használt súlyok szabványosítása – és annak biztosítása, hogy a kereskedők a megfelelő súlyokat használják – ez idő alatt a kormányok jelentős gondja volt.
-
ételek mérése Thera szigetéről, minószi civilizáció, KR. e. 2000-1500
-
E. 8. század) a British Museumban
-
Római mérleg két bronz súlyokkal, 50-200 ad, Gallo-Római Múzeum, Tongres Belgium
-
Jahangir császár (uralkodott 1605-1627) fiát mérlegelve Shah Jahan művész által Manohar (AD 1615, Mogul dinasztia, India).
az egyensúly eredeti formája egy gerendából állt, amelynek középpontjában egy támaszpont volt. A legnagyobb pontosság érdekében a támaszpont egy éles V alakú forgócsavarból állna, amely egy sekélyebb V alakú csapágyban ül. A tárgy tömegének meghatározásához referenciatömegek kombinációját akasztották fel a gerenda egyik végére, míg az ismeretlen tömegű tárgyat a másik végére (lásd mérleg és steelyard mérleg). A nagy pontosságú munkákhoz, mint például az empirikus kémia, a középsugár egyensúlya még mindig az egyik legpontosabb technológia, és általánosan használják a teszttömegek kalibrálására.
mechanikus mérlegekszerkesztés
a mérleg (mérleg skála, gerenda mérleg és laboratóriumi mérleg) volt az első tömegmérő eszköz, amelyet feltaláltak. Hagyományos formájában egy elforgatható vízszintes karból áll, azonos hosszúságú karokkal – a gerendával -, valamint egy-egy karról felfüggesztett mérőedényből (innen származik a mérleg többes számú neve). Az ismeretlen tömeget az egyik serpenyőbe helyezzük, a másik serpenyőbe pedig standard tömegeket adunk, amíg a gerenda a lehető legközelebb nem áll az egyensúlyhoz. A precíziós mérlegekben a tömeg pontosabb meghatározását a fokozatos skála mentén mozgatott csúszó tömeg helyzete adja meg. Technikailag a mérleg összehasonlítja a súlyt, nem pedig a tömeget, de egy adott gravitációs mezőben (például a Föld gravitációjában) egy tárgy súlya arányos a tömegével, ezért a mérlegekkel használt standard tömegeket általában tömegegységekben (pl. g vagy kg) jelölik.
a tavaszi mérlegektől eltérően a mérlegeket a tömeg precíziós mérésére használják, mivel pontosságukat nem befolyásolják a helyi gravitációs mező változásai. (Például a földön ezek a helyek között 0,5% – ot tehetnek ki.) A gravitációs mező erősségének változása, amelyet az egyensúly mozgatása okoz, nem változtatja meg a mért tömeget, mert a sugár mindkét oldalán lévő erő pillanatait egyformán érinti. A mérleg a tömeg pontos mérését teszi lehetővé bármely olyan helyen, ahol állandó gravitáció vagy gyorsulás tapasztalható.
nagyon pontos méréseket érünk el annak biztosításával, hogy a mérleg támaszpontja lényegében súrlódásmentes legyen (a késél a hagyományos megoldás), mutatót csatolva a gerendához, amely felerősíti az egyensúly helyzetétől való bármilyen eltérést; végül a kar elvének alkalmazásával, amely lehetővé teszi a frakcionált tömegek alkalmazását egy kis tömeg mozgatásával a gerenda mérőkarja mentén, a fent leírtak szerint. A legnagyobb pontosság érdekében figyelembe kell venni a levegőben lévő felhajtóerőt, amelynek hatása az érintett tömegek sűrűségétől függ.
a nagy referenciatömegek szükségességének csökkentése érdekében középen kívüli gerendát lehet használni. A mérleg egy off-center gerenda lehet majdnem olyan pontos, mint egy skála egy középső gerenda, de az off-center gerenda igényel speciális referencia tömegek és nem lehet eredendően ellenőrizni a pontosság egyszerűen csere a tartalmát a serpenyők, mint egy közép-gerenda mérleg. A kis beosztású referenciatömegek szükségességének csökkentése érdekében egy csúszó súlyt, amelyet poise-nak neveznek, úgy lehet felszerelni, hogy kalibrált skála mentén helyezhető el. A poise további bonyolultságokat ad a kalibrációs eljáráshoz, mivel a poise pontos tömegét a gerenda pontos kararányához kell igazítani.
a nagyobb kényelem forgalomba nagy és kényelmetlen terhelések, a platform lehet lebegett egy konzolos gerenda rendszer, amely hozza az arányos erő egy noseiron csapágy; ez meghúzza a stilyard rúd továbbítja a csökkentett erő egy kényelmesen méretű gerenda.
ezt a kialakítást még mindig 500 kg kapacitású hordozható gerendamérlegekben látják, amelyeket általában zord környezetben használnak áram nélkül, valamint a könnyebb teherbírású mechanikus fürdőszobai mérlegben (amely valójában rugós skálát használ, belsőleg). A további forgócsapok és csapágyak mind csökkentik a pontosságot és bonyolítják a kalibrálást; az úszórendszert ki kell javítani a sarokhibákra, mielőtt a fesztávolságot korrigálnák a mérlegnyaláb és a nyugalom beállításával.
Roberval balanceEdit
1669-ben a francia Gilles Personne de Roberval újfajta mérleget mutatott be a Francia Tudományos Akadémiának. Ez a skála egy pár függőleges oszlopból állt, amelyeket egyenlő hosszúságú karok választottak el egymástól, és mindegyik kar közepén elfordultak egy középső függőleges oszloptól, létrehozva a paralelogramma. Az egyes függőleges oszlopok oldaláról egy csap meghosszabbodott. A megfigyelők csodálkozására, függetlenül attól, hogy Roberval két egyenlő súlyt lógott a csap mentén, a skála továbbra is kiegyensúlyozott. Ebben az értelemben a skála forradalmi volt: a leggyakrabban előforduló formává fejlődött, amely két serpenyőből állt, amelyek a támaszpont felett elhelyezkedő függőleges oszlopra, az alattuk lévő paralelogrammára kerültek. A Roberval kialakítás előnye, hogy függetlenül attól, hogy azonos súlyokat helyeznek-e az edényekbe, a skála továbbra is egyensúlyban lesz.
a további fejlesztések közé tartozik a “fogaskerékmérleg”, amelyben a paralelogrammát az egynél nagyobb páratlan számú reteszelő fogaskerék váltja fel, azonos méretű váltakozó fogaskerekekkel, a központi fogaskereket állványra, a külső fogaskereket pedig edényekre rögzítik, valamint a “lánckerék-mérleg”, amely egy kerékpár típusú láncból áll, amely páratlan számú lánckerék köré van hurkolva, a középső pedig rögzített, a legkülső kettő pedig szabadon elfordulhat, és egy serpenyőhöz van rögzítve.
mivel több mozgó illesztéssel rendelkezik, amelyek súrlódást okoznak, a Roberval egyensúly következetesen kevésbé pontos, mint a hagyományos gerenda egyensúly, de ezt sok szempontból kompenzálja a használhatósága.
a torziós mérleg az egyik mechanikailag legpontosabb és analóg mérleg. A gyógyszertári iskolák még mindig tanítják a torziós egyenlegek használatát az Egyesült Államokban. Olyan serpenyőket használ, mint egy hagyományos mérleg, amelyek egy mechanikus kamra tetején fekszenek, amely a méréseket a kamra belsejében lévő huzal vagy szál csavarásának mennyiségére alapozza. A mérlegnek továbbra is kalibrációs súlyt kell használnia az összehasonlításhoz, és 120 mg – nál nagyobb tárgyakat mérhet, és + / – 7 mg hibahatáron belül lehet. Sok mikromérleg és ultra-mikromérleg, amelyek a frakcionált grammértékeket mérik, torziós mérlegek. A közös szálas típus a kvarckristály.
elektronikus eszközökszerkesztés
Mikrobalanciaszerkesztés
a microbalance (más néven ultramicrobalance, vagy nanobalance)olyan eszköz, amely képes a viszonylag kis tömegű tárgyak tömegének pontos mérésére: egy millió gramm vagy annál kisebb nagyságrendű.
analitikai mérlegszerkesztés
az analitikai mérleg egy olyan mérlegosztály, amelyet kis tömeg mérésére terveztek az al-milligramm tartományban. Az analitikai mérleg mérőedénye (0.1 mg vagy annál jobb) egy átlátszó, ajtókkal ellátott házban van, így a por nem gyűlik össze, így a helyiségben lévő légáramok nem befolyásolják a mérleg működését. Ezt a burkolatot gyakran huzatpajzsnak nevezik. A mechanikusan szellőztetett egyensúlyi biztonsági burkolat használata, amely egyedi tervezésű akril szárnyakkal rendelkezik, lehetővé teszi a sima turbulencia-mentes légáramlást, amely megakadályozza az egyensúly ingadozását és a tömeg mérését 1G-ig, ingadozások vagy termékveszteség nélkül. Ezenkívül a mintának szobahőmérsékleten kell lennie, hogy megakadályozza, hogy a természetes konvekció légáramokat képezzen a burkolat belsejében, ami olvasási hibát okozzon. Az egylapos mechanikus szubsztitúciós mérlegek állandó választ tartanak fenn a teljes hasznos kapacitás alatt, amelyet úgy érnek el, hogy állandó terhelést tartanak fenn a mérlegnyalábon, így a támaszponton úgy, hogy kivonják a tömeget a gerenda ugyanazon oldalán, amelyhez a mintát hozzáadják.
az elektronikus analitikai mérlegek a mért tömeg ellensúlyozásához szükséges erőt mérik, nem pedig a tényleges tömegeket. Mint ilyen, kalibrációs beállításokkal kell rendelkezniük a gravitációs különbségek kompenzálására. Elektromágnest használnak, hogy erőt generáljanak a mért minta ellensúlyozására, és az eredményt az egyensúly eléréséhez szükséges erő mérésével adják ki. Az ilyen mérőeszközt elektromágneses erő-helyreállító érzékelőnek nevezik.
Inga mérlegekszerkesztés
az inga típusú mérlegek nem használnak rugókat. Ezek a tervek ingákat használnak, és egyensúlyként működnek, amelyet a gravitációs különbségek nem befolyásolnak. Ennek a kialakításnak az alkalmazására példa a Toledo Scale Company által készített mérlegek.
programozható skálákszerkesztés
a programozható skála programozható logikai vezérlővel rendelkezik, amely lehetővé teszi a programozást különféle alkalmazásokhoz, például adagolás, címkézés, töltés, teherautó mérlegek stb.
SymbolismEdit
a mérleg (pontosabban egy két serpenyős, gerenda egyensúly) az igazságosság egyik hagyományos szimbóluma, amelyet az igazságosság hölgy szobrai használnak. Ez megfelel annak a metaforának, hogy az ügyeket “egyensúlyban tartják”. Az ókori Egyiptomból származik.
a mérleg a mérleg asztrológiai jele is.
Mérlegek (konkrétan egy két serpenyős, gerenda egyensúly egyenlő egyensúlyban) a Pirrhonizmus hagyományos szimbóluma, amely az Epoche indukálásához használt érvek egyenlő egyensúlyát jelzi.