Теглото се измерва с везна, разстоянието с линийка, налягането с манометър и т.н. Измислено ли е устройство, което измерва силата? Такъв инструмент със сигурност съществува. Нарича се динамометър. Между другото, със собствените си ръце у дома е лесно да направите просто, но доста ефективно устройство за измерване на сила, свой собствен ексклузивен динамометър.
Маса, сила, тегло
В разговорите често бъркаме понятия като маса и тегло. Каква е разликата между тях? Малък пример. Имаме гимнастически гир с тегло 32 кг. Ето колко ще покажат домашните ни везни, ако им сложим този железен продукт. Нека се преместим мислено към повърхността на Луната. Показанията на везните, които ще вземем със себе си, ще се променят и ще бъдат само 5 кг 120 г. Но на най-голямата планета в нашата система, Юпитер, с най-голяма гравитация, кантарът ще покаже всичките 84,5 кг. Променила ли се е масата на kettlebell? №
Как може да бъде това? Нека поставим тежест в космоса, където в състояние на безтегловност везните изобщо ще показват нула. Изчезна ли теглото? За да сте сигурни, че това не е така, си струва да разпръснете гимнастическия си апарат до прилична скорост и да го насочите към една или друга цел. Ако същият експеримент се повтори на Луната, Земята, Юпитер, при условие че скоросттав момента на сблъсък с препятствие ще бъде същото, разрушаването ще бъде идентично.
Масата на kettlebell във всички примери остава 32 кг. Какво се променя? Силата, с която тежестта притиска платформата на везната. И за да я измерим, тази сила, наречена "тегло", е правилна не в килограми, а в нютони.
Сила от един нютон е равна на теглото на товар от 102 грама върху повърхността на планетата Земя.
И така, след като направихме динамометър със собствените си ръце, ще можем да измерим такава важна физическа величина като сила.
Общ принцип на дизайна на динамометър
Гравитацията рядко се използва за измерване на сила. Това е не само неудобно (тежест или противотежест могат да работят само вертикално), но и не е напълно точно. Факт е, че нашата Земя не е съвсем сфера. Представлява елипсоид, леко сплескан на полюсите. Следователно разстоянието от екватора до центъра на планетата е по-голямо, отколкото на полюса, освен това на екватора всяко тяло е засегнато от центробежна сила, което леко намалява теглото му, така че, за да бъде гарантирано отслабване (макар и не много, само с 0,5%), просто трябва да преминете от полюса към екватора.
Затова за измерване на сила най-често се използват устройства върху еластични елементи. И понякога е необходимо да се измери сила, която е просто огромна, например тягата на двигателя на космическа ракета-носител. Човек може само да си представи какъв трябва да бъде такъв динамометър.
Едва ли можете да направите такъв със собствените си ръце. Но принципът на работа за всички "мощностмери" е един и същ: силатадеформира еластичния елемент, устройството фиксира стойността на тази деформация.
Стандартен динамометър
В лабораторната работа на училищните уроци по физика беше използвано просто пружинно устройство за измерване на сила. Помислете как да направите динамометър със собствените си ръце не по-лош от училищния.
Основата, върху която е сглобено цялото устройство, е обикновена дъска от дърво или лента от поликарбонат, пластмаса, калай, има много опции. На плочата има пружина, единият край на която е неподвижно фиксиран, другият е свързан с тялото, през което се предава силата. По правило това е стоманена кука. Степента на разтягане на пружината е пропорционална на приложената сила. Размерът на деформацията се отразява върху скалата, която се прилага в нютони. Ето как работи динамометърът. Със собствените си ръце у дома не е необходимо да го правите от пружина, всеки еластичен материал, например еластична лента, ще работи добре.
Калибриране
За да работи силомерът, той трябва да бъде калибриран. Можете да използвате гравитацията, за да направите това. Известно е, че сила от един нютон съответства на тегло от 102 грама. Динамометърът се калибрира със собствените ви ръце в следната последователност:
- динамометърът е вертикален;
- докато пружината не е натоварена, позицията на показалеца съответства на 0;
- динамометърът е зареден с тегло 102 грама, знакът е 1 нютон;
- тегло от 204 грама ще даде позиция на маркировката от 2 нютона и т.н.
Както можете да видите, настройтеДинамометърът "Направи си сам" е лесен.
Различни дизайни на "домашни" динамометри
Необходимо е да вземете решение за натоварването, което да бъде измерено. И е по-добре да направите изчисление, преди да направите динамометър. Със собствените си ръце можете да направите както мощно устройство, така и малко, но по-чувствително. И има много опции за дизайн.
Например, лесно е да направите динамометър със собствените си ръце от гума. Не се различава от класическото "училище". Единствената разлика е, че вместо пружина се използва по-достъпна еластична лента, например от дънна въдица или модел на самолет.
С малко въображение обикновената спринцовка за еднократна употреба се превръща в устройство за измерване на сила. Устройството е показано на фигурата, единственото, върху което трябва да се фокусирате, е буталото на спринцовката, което трябва да се обърне (или да се нареже с остър нож), така че да се движи вътре в тялото на спринцовката без усилие.
Ако желаете, можете да направите динамометър със собствените си ръце от химикалка, обикновена химикалка с пружина.
Пръчката трябва да се почисти от мастило, да се смила върха на топката за писане и да се постави обикновен кламер вътре.
Динамометър върху пиезоелектрични елементи
Сглобяемите динамометри в последно време най-често се правят с помощта на пиезоелектрични елементи. Пиезоелектричен елемент - кристал, в краищатакоето при механично компресиране се появява потенциална разлика (напрежение). Освен това, големината на тази потенциална разлика зависи от степента на компресия.
Динамометрите от този тип се отличават с липсата на ход на пръта (трябва само да натиснете чувствителния елемент), изключителна точност и огромен обхват на измерване. Пиезо елементите се използват за направата както на чувствителни устройства за точно измерване на малки сили, така и на динамометри, които измерват теглителните сили на трактори.
