Bilancia
Storiaedit
La bilancia è un dispositivo così semplice che il suo utilizzo probabilmente precede di gran lunga le prove. Ciò che ha permesso agli archeologi di collegare i manufatti alle bilance sono le pietre per determinare la massa assoluta. La bilancia stessa è stata probabilmente utilizzata per determinare la massa relativa molto prima della massa assoluta.
La più antica prova per l’esistenza di bilance risale a c. 2400-1800 AC nella valle del fiume Indo. Prima di ciò, non è stata eseguita alcuna attività bancaria a causa della mancanza di scale. Uniforme, cubi di pietra levigata scoperti nei primi insediamenti sono stati probabilmente utilizzati come pietre mass-impostazione in bilance equilibrio. Sebbene i cubi non portino segni, le loro masse sono multipli di un denominatore comune. I cubi sono fatti di molti diversi tipi di pietre con densità variabili. Chiaramente la loro massa, non la loro dimensione o altre caratteristiche, è stato un fattore nella scultura di questi cubi.
In Egitto, le scale possono essere ricondotte a circa 1878 AC, ma il loro uso probabilmente si estende molto prima. Sono state scoperte pietre intagliate con segni che denotano la massa e il simbolo geroglifico egiziano per l’oro, il che suggerisce che i mercanti egiziani avevano utilizzato un sistema consolidato di misurazione della massa per catalogare le spedizioni d’oro o i rendimenti delle miniere d’oro. Sebbene non siano sopravvissute scale reali di quest’epoca, molti set di pietre per pesare e murales raffiguranti l’uso di bilance suggeriscono un uso diffuso. In Cina, il primo equilibrio di pesatura scavato era da una tomba dello Stato di Chu del periodo Stati combattenti cinesi incontri torna al 3 ° al 4 ° secolo AC nel Monte Zuojiagong vicino a Changsha, Hunan. La bilancia era fatta di legno e usava masse di bronzo.
Le variazioni sulla scala della bilancia, inclusi dispositivi come il bismar economico e impreciso (scale armate disuguali), iniziarono a vedere l’uso comune da c. 400 a.C. da molti piccoli mercanti e dai loro clienti. Una pletora di varietà in scala che vantano vantaggi e miglioramenti l’una sull’altra appaiono nel corso della storia, con grandi inventori come Leonardo da Vinci che prestano una mano personale nel loro sviluppo.
Anche con tutti i progressi nella progettazione e nello sviluppo della bilancia, tutte le scale fino al diciassettesimo secolo DC erano variazioni sulla bilancia. La standardizzazione dei pesi utilizzati – e garantire ai commercianti di utilizzare i pesi corretti-è stata una notevole preoccupazione dei governi in tutto questo tempo.
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Pesatura piatti dell’isola di Thera, la civiltà Minoica, 2000-1500 BC
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Assira leone pesi (8 ° secolo AC) nel British Museum
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Romano equilibrio con due pesi di bronzo, 50-200 A. D., Museo gallo-romano, Tongres Belgium
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L’imperatore Jahangir (regnò 1605-1627) pesando suo figlio Shah Jahan su una bilancia dell’artista Manohar (DC 1615, dinastia Moghul, India).
L’originale forma di un equilibrio consisteva in un fascio con un fulcro al centro. Per la massima precisione, il fulcro consisterebbe in un perno a forma di V affilato inserito in un cuscinetto a forma di V meno profondo. Per determinare la massa dell’oggetto, una combinazione di masse di riferimento è stata appesa a un’estremità della trave mentre l’oggetto di massa sconosciuta è stato appeso all’altra estremità (vedi equilibrio e equilibrio steelyard). Per lavori di alta precisione, come la chimica empirica, il bilanciamento del fascio centrale è ancora una delle tecnologie più accurate disponibili ed è comunemente usato per calibrare le masse di prova.
Bilancia meccanicamodifica
La bilancia (anche bilancia, bilancia a fascio e bilancia da laboratorio) è stato il primo strumento di misura di massa inventato. Nella sua forma tradizionale, consiste in una leva orizzontale girevole con bracci di uguale lunghezza – la trave – e una bilancia sospesa da ciascun braccio (da qui il nome plurale “bilance” per uno strumento di pesatura). La massa sconosciuta viene posta in una padella e le masse standard vengono aggiunte all’altra padella finché il raggio non è il più vicino possibile all’equilibrio. Nelle bilance di precisione, una determinazione più accurata della massa è data dalla posizione di una massa scorrevole spostata lungo una scala graduata. Tecnicamente, una bilancia confronta il peso piuttosto che la massa, ma, in un dato campo gravitazionale (come la gravità terrestre), il peso di un oggetto è proporzionale alla sua massa, quindi le masse standard utilizzate con le bilance sono solitamente etichettate in unità di massa (ad esempio g o kg).
a Differenza di primavera a base di scale, i saldi sono utilizzati per la misura di precisione di massa come la loro accuratezza non è influenzata da variazioni nel campo gravitazionale locale. (Sulla Terra, ad esempio, questi possono ammontare a ±0,5% tra le posizioni.) Un cambiamento nella forza del campo gravitazionale causato dallo spostamento della bilancia non modifica la massa misurata, perché i momenti di forza su entrambi i lati del raggio sono influenzati allo stesso modo. Una bilancia renderà una misurazione accurata della massa in qualsiasi posizione sperimentando una gravità costante o accelerazione.
misure Molto precise sono il risultato di garantire che l’equilibrio fulcro è essenzialmente privo di attrito (una lama di coltello è la soluzione tradizionale), collegando un puntatore alla trave che amplifica qualsiasi deviazione da una posizione di bilanciamento; e, infine, utilizzando la leva di principio, che permette frazionaria masse per essere applicata dal movimento di una piccola massa lungo il braccio di misura del raggio, come descritto sopra. Per la massima precisione, è necessario tenere conto della galleggiabilità dell’aria, il cui effetto dipende dalle densità delle masse coinvolte.
Per ridurre la necessità di grandi masse di riferimento, un centro del fascio può essere utilizzato. Una bilancia con una trave decentrata può essere accurata quasi quanto una bilancia con una trave centrale, ma la trave decentrata richiede masse di riferimento speciali e non può essere controllata intrinsecamente per la precisione semplicemente scambiando il contenuto delle pentole come una bilancia centrata. Per ridurre la necessità di piccole masse di riferimento graduate, è possibile installare un peso scorrevole chiamato poise in modo che possa essere posizionato lungo una scala calibrata. Un poise aggiunge ulteriori complessità alla procedura di calibrazione, poiché la massa esatta del poise deve essere regolata in base al rapporto esatto della leva del raggio.
Per una maggiore comodità nel posizionare carichi grandi e scomodi, una piattaforma può essere fatta galleggiare su un sistema di travi a sbalzo che porta la forza proporzionale a un cuscinetto noseiron; questo tira su un’asta stilyard per trasmettere la forza ridotta a un fascio convenientemente dimensionato.
Si vede ancora questo design nelle bilance portatili da 500 kg di capacità che sono comunemente utilizzate in ambienti difficili senza elettricità, così come nella bilancia meccanica da bagno più leggera (che utilizza effettivamente una scala a molla, internamente). I perni e i cuscinetti aggiuntivi riducono la precisione e complicano la calibrazione; il sistema a galleggiante deve essere corretto per errori d’angolo prima che la campata venga corretta regolando la trave di equilibrio e l’equilibrio.
Roberval balanceEdit
Nel 1669 il francese Gilles Personne de Roberval presentò un nuovo tipo di bilancia all’Accademia francese delle Scienze. Questa scala consisteva in una coppia di colonne verticali separate da una coppia di bracci di uguale lunghezza e ruotanti al centro di ciascun braccio da una colonna verticale centrale, creando un parallelogramma. Dal lato di ogni colonna verticale si estendeva un piolo. Per lo stupore degli osservatori, non importa dove Roberval appeso due pesi uguali lungo il piolo, la scala ancora equilibrata. In questo senso, la scala era rivoluzionaria: si è evoluto nella forma più comunemente incontrata costituita da due padelle poste su colonna verticale situata sopra il fulcro e il parallelogramma sotto di esse. Il vantaggio del design Roberval è che, indipendentemente da dove siano posizionati pesi uguali nelle pentole, la bilancia si bilancia ancora.
Ulteriori sviluppi hanno incluso un “ingranaggio equilibrio”, in cui il parallelogramma è sostituito da un numero dispari di incastro ingranaggi maggiore di uno, con alternanza di ingranaggi della stessa dimensione e con il cambio centrale fisso a una bancarella e l’esterno ingranaggi fissi per padelle, così come il “pignone ingranaggio di equilibrio” che consiste in una bicicletta a catena tipo avvolto attorno ad un numero dispari di pignoni centrali di cui uno fisso e ultraperiferiche due liberi di ruotare e attaccato alla padella.
Poiché ha più giunti mobili che aggiungono attrito, il bilanciamento Roberval è costantemente meno preciso del tradizionale bilanciamento del fascio, ma per molti scopi questo è compensato dalla sua usabilità.
Bilancia a torsione
La bilancia a torsione è una delle bilance analogiche meccanicamente più accurate. Le scuole di farmacia insegnano ancora come utilizzare i saldi di torsione negli Stati Uniti Utilizza pentole come un equilibrio tradizionale che si trovano sulla parte superiore di una camera meccanica che basa le misure sulla quantità di torsione di un filo o fibra all’interno della camera. La bilancia deve ancora utilizzare un peso di calibrazione per confrontare contro, e può pesare oggetti superiori a 120 mg e venire entro un margine di errore +/- 7 mg. Molti microbalances e ultra-microbalances che pesano i valori frazionari di grammo sono equilibri di torsione. Un tipo di fibra comune è il cristallo di quarzo.
Dispositivi elettronicimodifica
Microbilanciamodifica
Una microbalance (chiamata anche ultramicrobalance, o nanobalance) è uno strumento in grado di effettuare misurazioni precise della massa di oggetti di massa relativamente piccola: dell’ordine di un milione di parti di un grammo e al di sotto.
Analitici balanceEdit
Una bilancia analitica è una classe di equilibrio progettato a misura di piccola massa nel sub milligrammi di gamma. La vaschetta di misurazione di una bilancia analitica (0,1 mg o superiore) si trova all’interno di un contenitore trasparente con porte in modo che la polvere non si raccolga e quindi eventuali correnti d’aria nella stanza non influenzino il funzionamento della bilancia. Questo recinto è spesso chiamato un progetto di scudo. L’uso di un recinto meccanicamente ventilato della sicurezza dell’equilibrio, che ha profili alari acrilici unicamente progettati, permette un flusso d’aria regolare senza turbolenza che impedisce la fluttuazione dell’equilibrio e la misura di massa giù a 1 µg senza fluttuazioni o perdita di prodotto. Inoltre, il campione deve essere a temperatura ambiente per evitare che la convezione naturale formi correnti d’aria all’interno dell’involucro causando un errore nella lettura. Le bilance di sostituzione meccaniche monoventola mantengono una risposta coerente per tutta la capacità utile, che si ottiene mantenendo un carico costante sulla trave di equilibrio e quindi sul fulcro sottraendo massa sullo stesso lato della trave a cui viene aggiunto il campione.
Le bilance analitiche elettroniche misurano la forza necessaria per contrastare la massa misurata piuttosto che utilizzare masse reali. Come tali devono avere regolazioni di calibrazione fatte per compensare le differenze gravitazionali. Usano un elettromagnete per generare una forza per contrastare il campione da misurare e produrre il risultato misurando la forza necessaria per raggiungere l’equilibrio. Tale dispositivo di misurazione è chiamato sensore di ripristino della forza elettromagnetica.
Bilancia a pendolomodifica
Le bilance a pendolo non utilizzano molle. Questi disegni utilizzano pendoli e funzionano come un equilibrio che non è influenzato dalle differenze di gravità. Un esempio di applicazione di questo design sono le scale realizzate dalla società di scale Toledo.
Scale programmabilimodifica
Una scala programmabile ha un controllore logico programmabile in esso, che consente di essere programmato per varie applicazioni come dosaggio, etichettatura, riempimento, bilance per autocarri e altro ancora.
Simbolismomodifica
Le scale (in particolare, una bilancia a due piani) sono uno dei simboli tradizionali della giustizia, come brandito da statue di Lady Justice. Ciò corrisponde all’uso in metafora delle questioni “tenute in bilico”. Ha le sue origini nell’antico Egitto.
Le scale sono anche il simbolo del segno astrologico Bilancia.
Scale (in particolare, un equilibrio a due pan, fascio in uno stato di equilibrio uguale) sono il simbolo tradizionale del pirronismo che indica l’equilibrio uguale di argomenti utilizzati per indurre epoche.
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