Pesha matet me peshore, distanca me vizore, presioni me manometër, etj. A është shpikur një pajisje që mat forcën? Një mjet i tillë sigurisht që ekziston. Quhet dinamometër. Me duart tuaja në shtëpi, meqë ra fjala, është e lehtë të bëni një pajisje të thjeshtë por mjaft efikase për matjen e forcës, dinamometrin tuaj ekskluziv.
Masa, forca, pesha
Në biseda, ne shpesh ngatërrojmë koncepte të tilla si masa dhe pesha. Cili është ndryshimi midis tyre? Shembull i vogël. Ne kemi një kazan gjimnastikor me peshë 32 kg. Kështu do të tregojnë peshoret tona shtëpiake, nëse i vendosim këtë produkt hekuri. Le të lëvizim mendërisht në sipërfaqen e hënës. Leximet e peshores që do të marrim me vete do të ndryshojnë dhe do të jenë vetëm 5 kg 120 g. Por në planetin më të madh të sistemit tonë, Jupiterin, me gravitetin më të madh, peshorja do të tregojë të gjitha 84.5 kg. A ka ndryshuar masa e kettlebell-it? nr.
Si mund të jetë kjo? Le të vendosim një peshë në hapësirën e jashtme, ku në një gjendje pa peshë peshorja do të tregojë zero fare. A ka ikur pesha? Për t'u siguruar që nuk është kështu, ia vlen të shpërndajmë aparatin tonë gjimnastikor me një shpejtësi të mirë dhe ta drejtojmë atë në një ose një objektiv tjetër. Nëse i njëjti eksperiment përsëritet në Hënë, Tokë, Jupiter, me kusht që shpejtësianë momentin e përplasjes me një pengesë do të jetë e njëjtë, shkatërrimi do të jetë identik.
Masa e kazanit në të gjithë shembujt mbetet 32 kg. Çfarë po ndryshon? Forca me të cilën pesha shtyp në platformën e ekuilibrit. Dhe për ta matur atë, kjo forcë, e quajtur "peshë", është e saktë jo në kilogramë, por në njuton.
Një forcë prej një njutoni është e barabartë me peshën e një ngarkese prej 102 gramësh në sipërfaqen e planetit Tokë.
Pra, pasi të kemi bërë një dinamometër me duart tona, do të jemi në gjendje të masim një sasi fizike kaq të rëndësishme si forca.
Parimi i përgjithshëm i projektimit të dinamometrit
Graviteti përdoret rrallë për të matur forcën. Kjo nuk është vetëm e papërshtatshme (një peshë ose kundërpeshë mund të funksionojë vetëm vertikalisht), por gjithashtu nuk është plotësisht e saktë. Fakti është se Toka jonë nuk është një sferë. Është një elipsoid, pak i rrafshuar në pole. Prandaj, distanca në ekuator në qendër të planetit është më e madhe se në pol, përveç kësaj, në ekuator, çdo trup ndikohet nga forca centrifugale, e cila pakëson peshën e tij, kështu që për të garantuar humbjen e peshës. (megjithëse jo shumë, vetëm me 0,5%), ju vetëm duhet të shkoni nga poli në ekuator.
Prandaj, për të matur forcën, më së shpeshti përdoren pajisjet në elementë elastikë. Dhe ndonjëherë është e nevojshme të matet një forcë që është thjesht e madhe, për shembull, shtytja e motorit të një rakete transportuese hapësinore. Mund të imagjinohet vetëm se si duhet të jetë një dinamometër i tillë.
Vështirë se mund ta bëni një të tillë me duart tuaja. Por parimi i funksionimit për të gjithë "matësit e fuqisë" është i njëjtë: forcadeformon elementin elastik, pajisja rregullon vlerën e këtij deformimi.
Dinamometri standard
Në punën laboratorike të mësimeve të fizikës në shkollë, u përdor një pajisje e thjeshtë susta për të matur forcën. Mendoni se si të bëni një dinamometër me duart tuaja jo më keq se një shkollë.
Baza mbi të cilën është montuar e gjithë pajisja është një dërrasë e zakonshme prej druri ose një rrip polikarbonati, plastike, kallaji, ka shumë opsione. Ka një pranverë në pllakë, një skaj i së cilës është i fiksuar fort, tjetri është i lidhur me trupin përmes të cilit transmetohet forca. Si rregull, kjo është një goditje çeliku. Shkalla e shtrirjes së sustës është proporcionale me forcën e aplikuar. Sasia e deformimit reflektohet në shkallë, e cila aplikohet në njuton. Kështu funksionon një dinamometër. Me duart tuaja në shtëpi, nuk është e nevojshme ta bëni atë nga një susta, çdo material elastik, për shembull, një brez elastik, do të funksionojë mirë.
Kalibrimi
Që të funksionojë matësi i forcës, ai duhet të kalibrohet. Ju mund të përdorni gravitetin për ta bërë këtë. Dihet se një forcë prej një njutoni korrespondon me një peshë prej 102 gramësh. Dinamometri është kalibruar me duart tuaja në sekuencën vijuese:
- dinamometri është vertikal;
- ndërsa susta nuk është e ngarkuar, pozicioni i treguesit korrespondon me 0;
- dinamometri është i ngarkuar me një peshë prej 102 gramësh, shenja është 1 njuton;
- një peshë prej 204 gramësh do të japë një pozicion të shënuar prej 2 njutonësh, etj.
Siç mund ta shihni, konfiguroniDinamometri DIY është i lehtë.
Dizajne të ndryshme të dinamometrave "shtëpi"
Është e nevojshme të vendosni për ngarkesën që do të matet. Dhe është më mirë të bëni një llogaritje përpara se të bëni një dinamometër. Me duart tuaja, ju mund të bëni një pajisje të fuqishme dhe një të vogël, por më të ndjeshme. Dhe ka shumë opsione dizajni.
Për shembull, është e lehtë të bëni një dinamometër me duart tuaja nga goma. Nuk dallon nga “shkolla” klasike. I vetmi ndryshim është se në vend të një suste, përdoret një brez elastik më i aksesueshëm, për shembull, nga një shufër peshkimi në fund ose nga një model avioni.
Me pak imagjinatë, një shiringë e zakonshme njëpërdorimshme kthehet në një pajisje për matjen e forcës. Pajisja tregohet në figurë, e vetmja gjë në të cilën duhet fokusuar është pistoni i shiringës, i cili duhet të rrotullohet (ose pritet me një thikë të mprehtë) në mënyrë që të lëvizë brenda trupit të shiringës pa përpjekje.
Nëse dëshironi, mund të bëni një dinamometër me duart tuaja nga një stilolaps, një stilolaps të zakonshëm me një susta.
Shufra duhet të pastrohet nga boja, të grihet maja e topit të shkrimit dhe të futet brenda një kapëse letre të zakonshme.
Dinamometri në elementët piezoelektrikë
Dinamometrat e parafabrikuar në kohët e fundit janë bërë më shpesh duke përdorur elementë piezoelektrikë. Elementi piezoelektrik - kristal, në skajete cila gjatë ngjeshjes mekanike shfaqet diferenca (tensioni) potencial. Për më tepër, madhësia e këtij ndryshimi potencial varet nga shkalla e ngjeshjes.
Dinamometrat e këtij lloji dallohen nga mungesa e një goditjeje shufre (ju duhet vetëm të shtypni elementin e ndjeshëm), saktësinë ekstreme dhe një gamë të madhe matjeje. Elementet piezo përdoren për të bërë pajisje të ndjeshme për matjen e saktë të forcave të vogla dhe dinamometra, të cilët matin forcat tërheqëse të traktorëve.
