Historiaedytuj
skala wagi jest tak prostym urządzeniem, że jej użycie prawdopodobnie znacznie wyprzedza dowody. To, co pozwoliło archeologom powiązać artefakty z wagami, to kamienie do określania masy absolutnej. Sama skala wagi była prawdopodobnie używana do określenia masy względnej na długo przed masą absolutną.
najstarsze dowody na istnienie wag datuje się na ok. 2400-1800 p. n. e.w dolinie rzeki Indus. Wcześniej nie prowadzono działalności bankowej z powodu braku skal. Jednolite, polerowane kostki kamienne odkryte we wczesnych osadach były prawdopodobnie używane jako kamienie do układania masy w łuskach równowagowych. Chociaż kostki nie noszą oznaczeń, ich masy są wielokrotnościami wspólnego mianownika. Kostki wykonane są z wielu różnych rodzajów kamieni o różnej gęstości. Wyraźnie ich masa, a nie rozmiar czy inne cechy, były czynnikiem w rzeźbieniu tych kostek.
w Egipcie skale można przypisać do około 1878 roku p. n. e., ale ich użycie prawdopodobnie sięga znacznie wcześniej. Odkryto rzeźbione kamienie ze znakami oznaczającymi masę i Egipskim hieroglificznym symbolem złota, co sugeruje, że egipscy kupcy używali ustalonego systemu pomiaru masy do katalogowania przesyłek złota lub wydobycia złota. Chociaż nie zachowały się żadne rzeczywiste wagi z tej epoki, wiele zestawów kamieni wagowych, a także malowidła przedstawiające użycie wag wagowych sugerują powszechne stosowanie. W Chinach Najwcześniejsza znaleziona waga pochodzi z grobowca Państwa Chu z okresu Chińskich walczących państw datowanego na III – IV wiek p. n. e.na górze Zuojiagong koło Changsha w Hunan. Balans został wykonany z drewna i zastosowano masy z brązu.
różnice w skali wagi, w tym urządzenia takie jak tanie i niedokładne wagi bismar (nierównoramienne wagi), zaczęły być powszechnie używane przez ok. 400 p. n. e.przez wielu drobnych kupców i ich klientów. Mnóstwo odmian skali, z których każda szczyci się zaletami i ulepszeniami, pojawia się w całej zarejestrowanej historii, a tak wielcy wynalazcy, jak Leonardo da Vinci, pomagają w ich rozwoju.
nawet przy wszystkich postępach w projektowaniu i rozwoju wag, wszystkie wagi do XVII wieku były wariacjami na skali wagi. Standaryzacja stosowanych wag – i zapewnienie, że handlowcy używali prawidłowych wag-była znacznym zainteresowaniem rządów w tym czasie.
-
ważenie potraw z wyspy Thera, cywilizacja minojska, 2000-1500 p. n. e.
-
Waga Lwa asyryjskiego (VIII w. p. n. e.) w Muzeum Brytyjskim
-
Roman balance with two bronze weights, 50-200 A. D., Gallo-roman museum, Tongres Belgia
-
cesarz Jahangir (panował 1605-1627) ważył na wadze swojego syna Shah Jahana przez artystę Manohara (1615, Dynastia Mogołów, Indie).
pierwotna forma balansu składała się z belki z punktem podporowym w jej centrum. Aby uzyskać najwyższą dokładność, punkt podparcia składa się z ostrego czopu w kształcie litery V osadzonego w płytszym łożysku w kształcie litery V. Aby określić masę obiektu, na jednym końcu wiązki zawieszono kombinację mas odniesienia, natomiast na drugim zawieszono obiekt o nieznanej masie (zob. waga i waga stalowa). W przypadku prac o wysokiej precyzji, takich jak chemia empiryczna, wyważenie wiązki Środkowej jest nadal jedną z najdokładniejszych dostępnych technologii i jest powszechnie stosowane do kalibracji mas testowych.
wagi Mechaniczneedytuj
waga (także waga wagi, waga wiązki i waga laboratoryjna) była pierwszym wynalezionym przyrządem do pomiaru masy. W swojej tradycyjnej formie składa się z obrotowej poziomej dźwigni z ramionami o jednakowej długości – belką – i zawieszoną na każdym ramieniu szalką do ważenia (stąd nazwa mnoga „wagi” dla wagi). Nieznana masa jest umieszczana w jednej patelni, a standardowe masy są dodawane do drugiej patelni, dopóki wiązka nie znajdzie się tak blisko równowagi, jak to możliwe. W wagach precyzyjnych dokładniejsze określenie masy daje położenie przesuwającej się masy poruszającej się po skali stopniowej. Technicznie, waga porównuje wagę zamiast masy, ale w danym polu grawitacyjnym (takim jak grawitacja Ziemi) masa obiektu jest proporcjonalna do jego masy, więc standardowe masy używane z wagami są zwykle oznaczane w jednostkach masy (np. g lub kg).
w przeciwieństwie do wag sprężynowych, wagi są używane do precyzyjnego pomiaru masy, ponieważ na ich dokładność nie mają wpływu zmiany lokalnego pola grawitacyjnego. (Na przykład na Ziemi mogą one wynosić ±0,5% między lokalizacjami.) Zmiana siły pola grawitacyjnego spowodowana poruszaniem się balansu nie zmienia zmierzonej masy, ponieważ momenty siły po obu stronach wiązki mają jednakowy wpływ. Waga umożliwi dokładny pomiar masy w dowolnym miejscu, w którym występuje stała grawitacja lub przyspieszenie.
bardzo precyzyjne pomiary są osiągane przez zapewnienie, że punkt podparcia wagi jest zasadniczo wolny od tarcia( tradycyjnym rozwiązaniem jest krawędź noża), poprzez przymocowanie wskaźnika do belki, który wzmacnia wszelkie odchylenia od pozycji równowagi; i wreszcie poprzez zastosowanie zasady dźwigni, która pozwala na przykładanie mas ułamkowych poprzez ruch małej masy wzdłuż ramienia pomiarowego wiązki, jak opisano powyżej. Aby uzyskać największą dokładność, należy uwzględnić wyporność w powietrzu, której wpływ zależy od gęstości zaangażowanych mas.
aby zmniejszyć zapotrzebowanie na duże masy odniesienia, można użyć wiązki pozaśrodkowej. Waga z wiązką pozaśrodkową może być prawie tak dokładna jak waga z wiązką środkową, ale wiązka pozaśrodkowa wymaga specjalnych mas odniesienia i nie może być wewnętrznie sprawdzana pod kątem dokładności, po prostu wymieniając zawartość patelni, jak może to być waga z wiązką środkową. Aby zmniejszyć zapotrzebowanie na małe skalowane masy odniesienia, można zainstalować ciężar przesuwny zwany poise, dzięki czemu można go ustawić wzdłuż skalibrowanej skali. Wziernik dodaje kolejne zawiłości do procedury kalibracji, ponieważ Dokładna masa wziernika musi być dostosowana do dokładnego stosunku dźwigni wiązki.
dla większej wygody w umieszczaniu dużych i niewygodnych obciążeń platforma może być unoszona na wsporniku, który przynosi proporcjonalną siłę do łożyska noseiron; pociąga to za drążek, aby przenieść zmniejszoną siłę na wygodnie dobraną belkę.
wciąż widzi się ten projekt w przenośnych wagach belek o pojemności 500 kg, które są powszechnie stosowane w trudnych warunkach bez prądu, a także w lżejszej mechanicznej wadze łazienkowej (która faktycznie używa skali sprężynowej, wewnętrznie). Dodatkowe czopy i łożyska zmniejszają dokładność i komplikują kalibrację; system pływaka musi zostać skorygowany pod kątem błędów narożnych przed skorygowaniem rozpiętości poprzez regulację belki balansowej i położenia.
Roberval balanceedytuj
w 1669 roku Francuz Gilles Personne de Roberval przedstawił Francuskiej Akademii Nauk nowy rodzaj skali równowagi. Skala ta składała się z pary pionowych kolumn oddzielonych parą ramion o równej długości i obracających się w środku każdego ramienia od centralnej pionowej kolumny, tworząc równoległobok. Z boku każdej pionowej kolumny wysunięty kołek. Ku zdumieniu obserwatorów, bez względu na to, gdzie Roberval zawiesił dwa równe ciężary wzdłuż kołka, skala nadal zrównoważona. W tym sensie skala była rewolucyjna: przekształciła się w bardziej powszechnie spotykaną formę składającą się z dwóch patelni umieszczonych na pionowej kolumnie znajdującej się nad punktem podporowym i równoległoboku pod nimi. Zaletą konstrukcji Roberval jest to, że bez względu na to, gdzie w patelniach umieszczone są równe ciężary, waga nadal będzie się balansować.
dalsze zmiany obejmują „wyważenie kół zębatych”, w którym równoległobok jest zastępowany dowolną nieparzystą liczbą kół zębatych więcej niż jeden, z przemiennymi zębatkami tego samego rozmiaru i z przekładnią centralną przymocowaną do stojaka i przekładniami zewnętrznymi przymocowanymi do miski, jak również „wyważenie kół zębatych” składające się z łańcucha typu rowerowego zapętlonego wokół nieparzystej liczby kół zębatych, z których środkowa jest zamocowana, a dwa zewnętrzne swobodnie obracają się i są przymocowane do miski.
ponieważ ma więcej ruchomych połączeń, które dodają tarcie, Roberval balance jest konsekwentnie mniej dokładny niż tradycyjny balans wiązki, ale dla wielu celów jest to kompensowane przez jego użyteczność.
balans Skrętnyedytuj
balans skrętny jest jednym z najbardziej dokładnych mechanicznie i analogowych wag. Szkoły farmacji nadal uczą, jak korzystać z wag skrętnych w USA Wykorzystuje Patelnie, takie jak tradycyjna Waga, które leżą na górze komory mechanicznej, która opiera się na pomiarach na ilości skręcenia drutu lub włókna wewnątrz komory. Waga musi nadal używać wagi kalibracyjnej do porównywania i może ważyć obiekty większe niż 120 mg i mieszczą się w granicach błędu +/- 7 mg. Wiele mikrowalansów i ultra mikrowalansów ważących ułamkowe wartości gramów to wagi skrętne. Powszechnym typem włókna jest kryształ kwarcowy.
urządzenia Elektroniczneedit
Mikrobalanseedit
mikrobalancja (zwana również ultramikrobalancją lub nanobalancją) jest przyrządem zdolnym do precyzyjnego pomiaru masy obiektów o stosunkowo małej masie: rzędu miliona części grama i poniżej.
waga Analitycznaedytuj
Waga analityczna jest klasą wagi przeznaczoną do pomiaru małej masy w zakresie poniżej miligramów. Miarka wagi analitycznej (0.1 mg lub lepiej) znajduje się wewnątrz przezroczystej obudowy z drzwiami, dzięki czemu kurz nie gromadzi się, a więc wszelkie prądy powietrza w pomieszczeniu nie wpływają na działanie wagi. Obudowa ta jest często nazywana tarczą przecięcia. Zastosowanie mechanicznie wentylowanej obudowy balansu, która ma unikalnie zaprojektowane akrylowe płaty powietrzne, umożliwia płynny przepływ powietrza bez turbulencji, który zapobiega wahaniom równowagi i pomiarom masy do 1 µg bez wahań lub utraty produktu. Ponadto próbka musi być w temperaturze pokojowej, aby zapobiec powstawaniu przez naturalną konwekcję prądów powietrza wewnątrz obudowy powodujących błąd odczytu. Jednostopniowe mechaniczne wagi zastępcze utrzymują stałą reakcję w całej pojemności użytkowej, co uzyskuje się przez utrzymywanie stałego obciążenia belki równoważącej, a tym samym punktu podparcia przez odjęcie masy po tej samej stronie belki, do której dodawana jest próbka.
elektroniczne wagi analityczne mierzą siłę potrzebną do przeciwdziałania mierzonej masie, a nie przy użyciu mas rzeczywistych. Jako takie muszą mieć korekty kalibracyjne wykonane w celu skompensowania różnic grawitacyjnych. Używają elektromagnesu do generowania siły, aby przeciwdziałać mierzonej próbce i wyprowadzać wynik poprzez pomiar siły potrzebnej do osiągnięcia równowagi. Takie urządzenie pomiarowe nazywa się czujnikiem przywracania siły elektromagnetycznej.
wagi wahadłoweedytuj
wagi wahadłowe nie używają sprężyn. Konstrukcje te wykorzystują wahadła i działają jako równowaga, na którą nie mają wpływu różnice w grawitacji. Przykładem zastosowania tej konstrukcji są wagi firmy Toledo Scale.
Programowalne skalyedit
programowalna waga posiada programowalny kontroler logiczny, pozwalający na jej zaprogramowanie do różnych zastosowań, takich jak dozowanie, etykietowanie, napełnianie, wagi samochodowe i inne.
Symbolizmedytuj
waga (w szczególności dwuspadowa, równoważąca belkę) jest jednym z tradycyjnych symboli Sprawiedliwości, którym posługują się posągi Pani Sprawiedliwości. Odpowiada to użyciu w metaforze rzeczy „trzymanych w równowadze”. Ma swoje początki w starożytnym Egipcie.
wagi są również symbolem znaku astrologicznego Waga.
skale (w szczególności dwuczłonowa, belkowa równowaga w stanie równej równowagi) są tradycyjnym symbolem Pyrrhonizmu oznaczającym równą równowagę argumentów stosowanych w epoce.