Прилад вимірювання маси. Для вимірювання сили – використовують динамометр

Прилади для виміру маси називають вагами. При кожному зважуванні виконують хоча б одну з чотирьох основних операцій

1. визначення невідомої маси тіла («зважування»),

2. відмірювання певної кількості маси («відвішування»),

3. визначення класу, до якого належить тіло, що підлягає зважуванню («тари-

важливе зважування» або «сортування»),

4. зважування постійного матеріального потоку.

Вимір маси заснований на використанні закону всесвітнього тяжіння, згідно з яким гравітаційне поле Землі притягує масу з силою, пропорційною цій масі. Силу тяжіння порівнюють із відомою за величиною силою, що створюється різними способами:

1) для врівноваження використовується вантаж відомої маси;

2) врівноважує зусилля виникає при деформації пружного елемента;

3) врівноважує зусилля створюється пневматичним пристроєм;

4) врівноважує зусилля створюється гідравлічним пристроєм;

5) врівноважує зусилля створюється електродинамічно за допомогою соленоїдної обмотки, що знаходиться в постійному магнітному полі;

6) врівноважує зусилля створюється при зануренні тіла в рідину.

Перший спосіб є класичним. Мірою у другому способі є величина деформації; у третьому – тиск повітря; у четвертому – тиск рідини; у п'ятому - струм, що протікає по обмотці; у шостому – глибина занурення та підйомна сила.

Класифікація ваг

1. Механічні.

2. Електромеханічні.

3. Оптикомеханічні.

4. Радіоізотопні.

Важельні торгові ваги

Торговельні механічні ваги РН-3Ц13УМ

Механічні ваги засновані на принципі порівняння мас за допомогою важелів, пружин, поршнів та чашок ваг

В електромеханічних вагах зусилля, що розвивається масою, що зважується, вимірюється через деформацію пружного елемента за допомогою тензорезисторних, індуктивних, ємнісних і віброчастотних перетворювачів.

Сучасний етап розвитку лабораторних ваг, що відрізняються порівняно невеликою швидкодією і значною сприйнятливістю до зовнішніх впливів, характеризується зростаючим застосуванням в них для створення врівноважуючої сили (моменту) електричних силозбудників з електронною системою автоматичного регулювання (САР), що забезпечує повернення вимірювальної частини ваги. САР електронних лаб. ваги (рис. 4) включає датчик, наприклад у вигляді диференціального трансформатора; сердечник його закріплений на вимірювальній частині і переміщається в змонтованій на підставі котушки ваги з двома обмотками, вихідна напруга яких подається в електронний блок. Застосовують датчики у вигляді електронно-оптичного пристрою з дзеркалом на вимірювальній частині, що направляє промінь світла на диференціальний фотоелемент, приєднаний до електронного блоку. При відхиленні вимірювальної частини ваги від вихідного положення рівноваги взаємне положення елементів датчика змінюється і на виході електронного блоку з'являється сигнал, що містить інформацію про напрям і величину відхилення. Цей сигнал посилюється і перетворюється електронним блоком струм, який подається в котушку силозбудника, закріплену на підставі ваги і взаємодії з постійним магнітом на їх вимірювальній частині. Остання завдяки протидіючій силі, що виникає, повертається у вихідне положення. Струм у котушці силозбудника вимірюється цифровим мікроамперметром, проградуйованим в одиницях маси. В електронних вагах з верхнім розташуванням вантажоприймальної чашки використовується аналогічна схема автоматичного врівноважування, але постійний магніт силозбудника змонтований на стрижні, що несе чашку (електронно-важіль ваги) або пов'язаний з цим стрижнем важелем (електронно-важільні ваги).

Принципова схема електронних лаб. ваг: 1-датчик; 2-сердечник; 3, 5-співвіски котушки датчика і силозбудника; 4-силозбудник; 6-постійний магніт; 7-стрижень; 8-вантажоприймальна чашка; 9-електронний блок; 10-джерело живлення; 11-цифровий відліковий пристрій.

Віброчастотний (струнний). Його дія полягає в зміні частоти натягнутої металевої струни, встановленої на пружному елементі, залежно від величини сили, прикладеної щодо нього. Вплив зовнішніх факторів (вологість, температура, атмосферний тиск, вібрації), а також складність виготовлення призвели до того, що цей тип датчиків не знайшов широкого застосування.

Віброчастотний датчик електронних ваг фірми «ТВЕС» На підставі 1 кріпиться пружний елемент 2, в отворі якого знаходиться струна 3, виконана разом з ним. По обидва боки від струни знаходяться котушки електромагніту 4 і перетворювача 5 переміщень індуктивного типу. До верхньої поверхні пружного елемента кріпиться жорстка пластина 6 з опорами 7, на які міститься основа вантажоприймальної платформи. Для обмеження деформації пружного елемента є запобіжний стрижень 8.

Електронні настільні ваги.

Технічні характеристики:

діапазон зважування – 0,04–15 кг;

дискретність – 2/5 г;

вибірка маси тари – 2 кг;

середній термін служби – 8 років;

клас точності за ГОСТ Р 53228 – III середній;

параметри живлення від мережі змінного струму – 187–242 / 49 – 51 В/Гц;

споживана потужність – 9 Вт;

габаритні розміри – 295×315×90 мм;

маса – 3,36 кг;

габаритні розміри (з упаковкою) – 405×340×110 мм;

маса (з упаковкою) – 4,11 кг.

Останнім часом широкого застосування отримали електромеханічні ваги з кварцовим п'єзоелементом. Цей п'єзоелемент є тонкою (не більше 200 мкм) плоскопаралельною кварцовою пластиною прямокутної форми з електродами, розташованими в центрі по обидва боки пластини. Датчик має два п'єзоелементи, приклеєні на пружні елементи, що реалізують диференціальну схему навантаження перетворювачів. Сила тяжкості вантажу викликає стиск одного пружного елемента та розтягнення іншого.

Ваги фірми "Міра" з виносним пристроєм, що показує ПВм-3/6-Т, ПВм-3/15-Т, ПВм-3/32-Т. Три діапазони: (1,5; 3; 6), (3; 6; 15), (3; 6; 32) кг.

Принцип дії ваг заснований на перетворенні деформації пружного елемента ваговимірювального датчика, що виникає під дією сили тяжіння вантажу, електричний сигнал амплітуда (тензорезисторний датчик) або частота (тензокварцевий датчик) якого змінюється пропорційно масі вантажу.

Таким чином, за способом установки на тіло, що деформується, перетворювачі цього типу аналогічні тензорезисторам. Тому їх називають тензокварцевими перетворювачами. У тілі кожного п'єзоелемента збуджуються автоколивання на власній частоті, яка залежить від механічної напруги, що виникає в п'єзоелементі під впливом навантаження. Вихідний сигнал перетворювача, як і у віброчастотного датчика – частота діапазоні 5…7 кГц. Однак тензокварцеві перетворювачі мають лінійну статичну характеристику і в цьому їхня перевага. Чутливі елементи ізольовані від довкілля, що зменшує похибку через коливання вологості навколишнього повітря. Крім цього, за допомогою окремого термочутливого кварцового резонатора вноситься зміна температури в активній зоні датчика.

Радіоізотопні перетворювачі ваги засновані на вимірюванні інтенсивності іонізуючого випромінювання, що пройшов через масу, що вимірювається. У перетворювача абсорбційного типу інтенсивність випромінювання зменшується зі збільшенням товщини матеріалу, а у перетворювача розсіяного випромінювання інтенсивність сприйманого

розсіяного випромінювання зростає із збільшенням товщини матеріалу. Відмінністю радіоізотопних ваг є малі зусилля, що вимірюються, універсальність і нечутливість до високих температур, а електромеханічних ваг з тензометричними перетворювачами - дешевизна і висока точність вимірювання.

Ваговимірювальні та вагодозуючі пристрої

За призначенням ваговимірювальні та вагодируючі пристрої поділяють на наступні шість груп:

1) ваги дискретної дії;

2) ваги безперервної дії;

3) дозатори дискретної дії;

4) дозатори безперервної дії;

5) зразкові ваги, гирі, пересувні вагоповірні засоби;

6) пристрої для спеціальних вимірів.

До першої групивідносять лабораторні ваги різних типів, що представляють окрему групу ваги з особливими умовами і методами зважування, що вимагають високої точності показань; ваги настільні з найбільшою межею зважування (НПВ) до 100 кг, ваги платформні пересувні та врізні з НПВ до 15 т; ваги платформні стаціонарні, автомобільні, вагонеткові, вагонні (у тому числі для зважування на ходу); ваги для металургійної промисловості (до них відносяться системи шихтоподачі для живлення доменних печей, електровагонваги, вуглезавантажувальні ваги для коксових батарей, вагові візки, ваги для рідкого металу, ваги для блюмів, злитків, прокату тощо).

Терези першої групи виготовляють з коромислами шкального типу, циферблатними квадратними покажчиками та цифропоказуючими та друкуючими вказівними приладами та пультами. Для автоматизації зважування застосовують друкуючі апарати автоматичного запису результатів зважування, підсумовування кількох зважувань і апарати, що забезпечують дистанційну передачу показань ваг.

До другої групивідносять конвеєрні та стрічкові ваги безперервної дії, що ведуть безперервний облік маси матеріалу, що транспортується. Конвеєрні ваги відрізняються від безперервної стрічкової стрічки тим, що їх виконують у вигляді окремого вагового пристрою, що встановлюється на певній ділянці стрічкового конвеєра. Стрічкові ваги є самостійними стрічковими конвеєрами невеликої довжини, оснащені ваговимірювальним пристроєм.

До третьої групивідносять дозатори для сумарного обліку (порційні ваги) та дозатори для фасування сипких матеріалів, що використовуються у технологічних процесах різних галузей народного господарства.

До четвертої групивідносять дозатори безперервної дії, що використовуються в різних технологічних процесах, де потрібна безперервна подача матеріалу із заданою продуктивністю. Принципово дозатори безперервної дії виконують з регулюванням подачі матеріалу на конвеєр або регулювання швидкості стрічки.

П'ята групавключає метрологічні ваги для проведення перевірочних робіт, а також гирі та пересувні засоби перевірки.

Шоста групавключає різні ваговимірювальні пристрої, що служать для визначення не маси, а інших параметрів (наприклад, підрахунку рівноважних деталей або виробів, визначення крутного моменту двигунів, процентного вмісту крохмалю в картоплі і т.д.).

Контроль ведеться за трьома умовами: норма, менше норми і більше норми. Мірою служить струм у котушці електромагніту. Дискримінатором є система зважування зі столом 3 та електромагнітним пристроєм 1, індуктивним перетворювачем 2 переміщення з вихідним підсилювачем та релейним пристроєм 7. При нормальній масі об'єктів контролю система знаходиться в рівноважному стані, і об'єкти переміщуються транспортером 6 до місця їх збору. Якщо маса об'єкта відхиляється від норми, відбувається зміщення столу 3, а також сердечника індуктивного перетворювача. Це викликає зміну сили струму в ланцюзі котушки індуктивності та напруги на резисторі R. Релейний дискримінатор включає виконавчий пристрій 4, що скидає об'єкт зі стрічки транспортера. Релейний пристрій може бути трипозиційним з перемикаючим контактом, що дозволяє скидати об'єкти вправо або вліво щодо стрічки транспортера в залежності від того, менше або більше норми маса об'єкта, що бракує. Цей приклад наочно показує, що результатом контролю не чисельне значення контрольованої величини, а подія – придатний чи придатний об'єкт, тобто. знаходиться контрольована величина у заданих межах чи ні.

Гірі ГОСТ OIML R 111-1-2009 – міждержавний стандарт.

1. Еталонні гирі. Для відтворення та зберігання одиниці маси

2. Гірі загального призначення. СІ маси у сферах дії ГМК та Н.

3. Калібрувальні гирі. Для юстування ваг.

4. Спеціальні гирі. Для індивідуальних потреб замовника та за його кресленнями. Наприклад, спеціальної форми, каратні, ньютонівські гирі, з радіальним вирізом, гачками, що вбудовуються у вагові системи, наприклад, для юстування дозаторів.

Еталонна гира Е 500 кг F2(+) ЦР-С (розбірна або складова)

Клас точності F2, допустима похибка 0…8000 мг

Головна / Класифікація гирь / Класи точності

Класифікація гирь за розрядами та класами точності.

Відповідно до ГОСТ OIML R 111-1-2009 гирі поділяються на 9 класів точності, що відрізняються в основному точністю відтворення маси.

Таблиця класифікації гирь за класами точності. Межі допустимої похибки ± δm. Похибка мг.

Номінальне значення маси гирь	Клас гир
E1	E2	F1	F2	M1	M1-2	M2	M2-3	M3
5000 кг
2000 кг
1000 кг
500 кг
200 кг
100 кг
50 кг
20 кг
10 кг	5,0
5 кг	2,5	8,0
2 кг	1,0	3,0
1 кг	0,5	1,6	5,0
500 г	0,25	0,8	2,5	8,0
200 г	0,10	0,3	1,0	3,0
100 г	0,05	0,16	0,5	1,6	5,0
50 г	0,03	0,10	0,3	1,0	3,0
20 г	0,025	0,08	0,25	0,8	2,5		8,0
10 г	0,020	0,06	0,20	0,6	2,0		6,0
5 г	0,016	0,05	0,16	0,5	1,6		5,0
2 г	0,012	0,04	0,12	0,4	1,2		4,0
1 г	0,010	0,03	0,10	0,3	1,0		3,0
500 мг	0,008	0,025	0,08	0,25	0,8		2,5
200 мг	0,006	0,020	0,06	0,20	0,6		2,0
100 мг	0,005	0,016	0,05	0,16	0,5		1,6
50 мг	0,004	0,012	0,04	0,12	0,4
20 мг	0,003	0,010	0,03	0,10	0,3
10 мг	0,003	0,008	0,025	0,08	0,25
5 мг	0,003	0,006	0,020	0,06	0,20
2 мг	0,003	0,006	0,020	0,06	0,20
1 мг	0,003	0,006	0,020	0,06	0,20

Номінальні значення маси гир вказують найбільшу і найменшу номінальну масу, допустиму в будь-якому класі, а також межі похибки, що допускається, які не повинні поширюватися на більш високі і низькі значення. Наприклад, мінімальне номінальне значення маси для гирі класу M2 дорівнює 100 мг, тоді як максимальне значення дорівнює 5000 кг. Гіря номінальною масою 50 мг не буде прийнята як гира класу M2 відповідно до цього стандарту, а натомість вона повинна відповідати межам допустимої похибки та іншим вимогам для класу M1 (наприклад, формі та маркування) для цього класу точності гир. В іншому випадку гирю не вважають відповідною до цього стандарту.

«Електричні прилади» - Патрони ламп і т.д. Міксер. Теплові. Електротехніка Цілі та завдання. Запобіжники. Побутові електроприлади. Учбова тема: Побутові електротехнічні прилади. Змінного струму. Постійний струм. Електроустановлювальні пристрої. Електропроводка. Види електропроводки. Побутові прилади. Список електроприладів дуже великий.

«Вага та маса» - Хід експерименту. ВАГА ТА НЕВІСОМІСТЬ. Наукові дані та спостереження. Огляд проекту. До невагомості можна наблизитися, якщо рухатися з певною швидкістю по опуклій траєкторії. Хто і коли вперше почав вивчати падіння тіл у повітрі? Книга "Нерозгадані таємниці людства" видавництва Рідерз Дайджест.

«Вага ранця» - Рекомендації учням: Зважити ранці без шкільного приладдя в учнів нашого класу. Виконувати вправи щодо зміцнення м'язів тулуба. Предмет дослідження: постава школяра. Проект – дослідження. Я збережу здоров'я, сам собі я допоможу. Наші рюкзаки. Результати дослідження: «Що у наших рюкзаках?».

"Збільшувальні прилади" - Об'єктиви. Ручна лупа дає збільшення від 2 до 20 разів. Твір вказуватиме збільшення, яке на даний момент дає мікроскоп. Штатив. Історична довідка. Біологія- наука про життя, живі організми, що живуть на землі. Тубус. Біологія - наука про життя. Лабораторна робота №1. 4. Покладіть на предметний столик навпроти отвору готовий препарат.

«Вага та тиск повітря» - Що таке атмосфера? Як можна зважити газ? Внаслідок чого створюється атмосферний тиск? Чи має атмосфера вага? Вимірювання атмосферного тиску. Відповімо на запитання: Чи може атмосфера «тиснути»? Чим обумовлений тиск газів? Чому вода піднімається слідом за поршнем? Як називається прилад вимірювання атмосферного тиску?

«Вимірювальні прилади» - Термометр є скляною трубкою, запаяною з двох сторін. Манометр. Динамометр. Медичний динамометр. Мірити означає порівнювати одну величину з іншою. Кожен прилад має шкалу (розподіл). Барометр анероїд. Барометр. Термометр. Прилади полегшують життя людини. Силомер. Види динамометрів.

Загальні відомості

Сучасні ваги є складним механізмом, який, крім зважування, може забезпечити реєстрацію результатів зважування, сигналізацію у разі відхилення маси від заданих технологічних норм та інші операції.

1.1. Лабораторні рівноплечі ваги(рис. 4.1) складаються з коромисла 1, встановленого за допомогою опорної призми 2 на папушці основи 3 ваг. Коромисло має дві вантажоприймальні призми 5, 11 через які за допомогою подушок 4 і 12 підвіски 6 і 10 з'єднуються з коромислом 1. До коромисла жорстко кріпиться шкала оптичного 8 відлікового пристрою. При вимірі маси на одну чашку ваг встановлюється вантаж, що зважується 9 масою m, а на другу - врівноважуючі гирі 7 масою m г. Якщо m > m г, то коромисло ваг відхиляється на кут φ, (рис. 4.2).

Терези ВЛР-20 (рис. 4.3) мають найбільшу межу зважування 20 г, ціну поділу розподільчого пристрою 0,005 мг.

На підставі 6 ваг встановлена ​​порожниста стійка 9; у верхній частині стійки кріпиться кронштейн з важелями ізоліру 11 і опорна подушка 15. На підставі 6 встановлені освітлювач 5, конденсор 4 і 3 об'єктив оптичного відлікового пристрою. На рівноплечому коромислі 16 закріплена опорна призма 17, сідла з вантажоприймальними призмами 13 і стрілка 1 з мікрошкалою 2.

Регулювання положення рівноваги рухомої системи на коромислі здійснюється тарірувальними гайками 19 на кінцях коромисла. Регулюючи положення центру тяжіння коромисла шляхом вертикального переміщення регулювальних гайок 18, розташованих у середині коромисла, можна встановити задану ціну розподілу ваг. На вантажоприймальні призми 13 спираються подушки 14 сереж 12, на яких підвішені підвіски з вантажоприймальними чашками 7.

Ваги мають два повітряні заспокійники 10. Верхня частина заспокійника підвішується на сережці, а нижня кріпиться на платі 8 у верхній частині ваг.

Механізм гіронакладення 20, розташований на платі 8, дозволяє навішувати на праву підвіску гирі масою 10; 20; 30 та 30 мг, забезпечуючи врівноваження вбудованими гирями в діапазоні від 10 до 90 мг. Масу накладених гирь відраховують на оцифрованому лімбі, пов'язаному з механізмом гиреналожения.

Оптичний відліковий пристрій служить для проектування зображення шкали на екран за допомогою освітлювача, конденсора, об'єктиву та системи дзеркал і дозволяє вимірювати зміну маси в діапазоні від 0 до 10 мг. Шкала має 100 відлікових поділів із ціною поділу 0,1 мг. Дільний механізм оптичного відлікового пристрою дозволяє розділити один розподіл шкали на 20 частин і, збільшуючи роздільну здатність відліку, забезпечує отримання результату вимірювання з дискретністю 0,005 мг.

1.2. Лабораторні двопризменні ваги(Рис. 4.5) складаються з несиметричного коромисла 1, встановленого за допомогою опорної призми 2 на подушці 5 основи ваг. З одним плечем коромисла через вантажоприймальну призму 6 і подушку 11 з'єднана підвіска 9 з вантажоприймальної чашкою. На цій же підвісці закріплена рейка 10, на якій навішені вбудовані гирі 7 загальною масою т 0 . На іншому плечі коромисла закріплений противагу 4, що врівноважує коромисло. До коромисла 1 жорстко кріпиться мікрошкала 3 оптичного відлікового пристрою. При вимірюванні маси на чашку ваг встановлюється вантаж, що зважується 8 масою т 1 а з рейки за допомогою гиревого механізму знімається частина гир 7 масою тт.

Якщо т 1 > тг, то коромисло ваги, відхиляється на кут φ (рис. 4.6). При цьому гравітаційний момент стійкості становитиме

де тп, тін, тдо - маса підвіски, противаги, коромисла; тпро і т 1 - маса всіх вбудованих гир та вантажу; тг - маса знятих гир; а 1 - відстань від осі обертання коромисла до точок контакту вантажоприймальної призми з подушкою підвіски; а 2 - відстань від осі обертання коромисла до центру ваги противаги; адо - відстань від осі обертання коромисла до його центру тяжіння, α 1 , α 2 - кути, що залежать від встановлення ліній призмів коромисла; g = 9,81 м/с2.

Компенсуючий момент

Похибка δ у, що залежить від гравітаційного моменту стійкості та кута відхилення φ, визначається за формулою:

(4.3)

Похибка δ до, що залежить від компенсуючого моменту, складе

(4.4)

Терези ВЛДП-100 (рис. 4.4) з найбільшою межею зважування 100 г, з іменованою шкалою та вбудованими гирями на повне навантаження. У вагах є пристрій попереднього зважування, що дозволяє підвищити швидкість вимірювання маси і спростити операції зважування, пов'язані з підбором гир, що врівноважують рухливу систему ваг.

На короткому плечі коромисла 1 закріплено сідло з вантажоприймальною призмою 9, а на довгому - противагу, диск заспокоювача повітря і мікрошкала 4 оптичного пристрою. Під час зважування на вантажоприймальну призму 9 коромисла подушкою 10 спирається сережка 11, до якої приєднана підвіска 7 з чашкою вантажу 6.

У вагах є механізм гіронакладення 8, що служить для зняття з підвіски та накладання на неї трьох декад вбудованих гир масою 0,1-0,9; 1-9 та 10-90 р.

Механізм попереднього зважування має горизонтальний важіль 3, який вільним кінцем упирається в коромисло. Другий кінець важеля жорстко кріпиться до торсійної пружини, вісь обертання якої паралельна осі обертання коромисла.

Мал. 4.1. Рівноплечі ваги	Мал. 4.2. Схема дії сил у рівноплечих вагах
Мал. 4.3. Лабораторні рівноплечі ваги ВЛР-20	Мал. 4.4. Лабораторні ваги ВЛДП-100
Мал. 4.5. Двопрізменні ваги	Мал. 4.6. Схема дії сил у двопризмінних вагах

Ізолюючий механізм 5 має три фіксовані положення: ІП - вихідне положення, ПВ - попереднє зважування, ТБ - точне зважування.

У вихідному положенні коромисло 1 і підвіска 7 знаходяться на упорах механізму ізолюючого 5. Важіль механізму попереднього зважування знаходиться в нижньому положенні, вбудовані гирі навішені на підвіску.

При зважуванні вантажу, поміщеного на чашку, ізолюючий механізм ставлять спочатку положення ПВ. При цьому важіль 3 упирається в коромисло, з підвіски знімаються вбудовані гирі, підвіска опускається на призму вантажу коромисла. Після цього коромисло опорною призмою 2 опускається на подушку, відхиляється на деякий кут, при якому протидіє момент, створюваний торсійною пружиною механізму попереднього зважування, врівноважує момент, пропорційний різниці тдо = т 0 - т 1 , де т 0 - маса вбудованих гир; т 1 - маса тіла, що зважується.

За шкалою оптичного відлікового пристрою та лімбу розподільчого пристрою відраховують попереднє значення вимірюваної маси, яке встановлюють на лічильниках механізму гиреналожения.

При переведенні ізолюючого механізму в положення ТБ спочатку ізолюють коромисло та підвіску, після чого на підвіску навішують гирі масою тр. Важель 3 відводять донизу до упору, звільняючи коромисло, підвіску з'єднують з коромислом через вантажоприймальну призму і подушку, а коромисло опорною призмою сідає на подушку і виробляють точне зважування.

Значення вимірюваної маси відраховують за лічильником механізму гиреналожения, шкалою і лімбу розподільчого пристрою.

1.3. Квадрантні вагиПрості, надійні в експлуатації, мають високу точність. На відміну від інших лабораторних терезів вантажоприймальна чашка біля квадрантних терезів розташована у верхній частині, що створює значні зручності в експлуатації. Квадрантні ваги застосовують у технологічних лініях, у системах централізованого контролю, у керуючих системах, пов'язаних із вимірюванням маси.

Квадратні ваги (рис. 4.7) складаються з несиметричного коромисла 1 (квадранта), встановленого за допомогою опорної призми 2 на кутовій подушці 3, закріпленої на підставі ваг. Підвіску 6 за допомогою кутових подушок 8 встановлюють на вантажоприймальну призму 7, закріплену на коромислі 1. Вантажоприймальну чашку 9 в квадрантних вагах кріплять до верхньої частини підвіски 6. Щоб виключити можливість перекидання підвіски при накладенні на чашку 9 вантажу, нижню через шарнірні з'єднання за допомогою важеля 5, званого стрункою. До квадранту жорстко кріпиться мікрошкала 4 оптичного відлікового пристрою. На підвісці закріплено рейку, на якій розташовані вбудовані гирі.

Використання в квадрантних вагах кутових подушок і шарнірних з'єднань в нижній частині підвіски дозволило в кілька разів збільшити робочий кут відхилення квадранта φ порівняно з кутом відхилення в рівноплечих або двопризменных вагах. Наприклад, у квадрантних вагах при впливі на підвіску максимального навантаження кут відхилення дорівнює 12 °, а в рівноплечих і двопризменных вагах він менше 3 °. При великому куті відхилення природно діапазон вимірювання маси за шкалою також буде більшим, що дозволяє зменшити кількість вбудованих гир, що використовуються у вагах. Однак шарніри зі стрункою є джерелом додаткових похибок, що знижує точність зважування. Тому квадрантні ваги, що випускаються, мають в основному клас точності 4.

Лабораторні квадрантні ваги моделі ВЛКТ-5 (рис. 4.8) відносяться до класу точності 4 і призначені для вимірювань маси до 5 кг. У вимірювальну систему ваг входять коромисло 3, підвіска 2 з вантажоприймальною чашкою 1 і "струнка" б. Призмінна "струнка" є однією зі сторін шарнірного паралелограма. „Струнка” та сталеві призми коромисла спираються на кутові самовстановлювальні подушки. Для заспокоєння коливань рухомої системи ваги мають магнітний заспокійник 5. У вагах також є механізм компенсації коливань рівня робочого місця, пристрій компенсації маси тари та механізм гиреналожения. При зважуванні спеціальні захвати рукоятки механізму гиреналожения знімають з вантажоприймаючої підвіски або накладають на неї вбудовані гирі 7 масою 1 і 2 кг. 4, укріплена на коромислі. Зображення мікрошкали, збільшене за допомогою оптичної системи, передається на матове скло екрана 8, де вказується значення маси, яка визначається при відхиленні коромисла від його початкового положення.

Циліндрична спіральна пружина 9, прикріплена один кінцем до підвіски, є вимірювальним елементом розподільчого механізму. Другий кінець цієї пружини, пов'язаний приводом з оцифрованим барабаном механічного лічильника, може переміщатися вертикально при обертанні рукоятки лічильника ділильного механізму. При обертанні барабана механічного лічильника на повну ємність, рівну 100 поділів, пружина розтягується, передаючи коромислу зусилля, еквівалентне зусиллю, що створюється зміною маси вантажу на 10 г, а результат вимірювання, виробленого за допомогою розподільчого механізму, відраховують на ,1 г. Мікрошкала, закріплена на коромислі, має 100 поділів з ціною розподілу 10 г. Тому діапазон вимірювання оптичного відлікового пристрою та розподільчого механізму з дискретністю 0,1 г становить 1000 г.

Аналогічно влаштовані квадрантні ваги моделі ВЛКТ-500 (рис. 4.9), призначені для вимірювання маси до 500 г (похибка вимірювання ±0,02 г).

Перед виміром маси тіла за рівнем 1 виробляють установку ваги в горизонтальне положення за допомогою регульованих опор 4. Для введення ваги в дію необхідно шнур живлення 5 під'єднати в електромережу і включити вимикач 2. Рукояткою 7 цифровий барабан механічного лічильника встановлюють в положення «00» і маховичками 3 («грубо») і 6 («тонко») пристрої компенсації маси тари доводять нульовий поділ шкали симетричну позицію. При цьому рукоятка 9 механізму гиреналожения знаходиться в положенні для вимірювання в діапазоні 1-100 г. Досліджуване тіло встановлюють на вантажоприймальну чашку 10 і рукояткою 7 поєднують розподіл шкали з відліковими ризиками на екрані 8.

Торсіонні ваги WT-250 (рис. 4.10) призначені для зважування тіл масою до 250 г і мають похибку вимірювання ±0,005 г. Корпус ваг спирається на три опори, дві з яких регулюються 1 і призначені для встановлення ваг у горизонтальне положення за рівнем 2.

Кожух терезів має скляний екран 4, крізь який видно лімб вимірювального механізму. Перед зважуванням повертають фіксатор 9 для розблокування підвіски і за допомогою маховика пристрою 10 компенсації маси тари встановлюють покажчик 5 в нульове положення. Вимірюване тіло 7 поміщають на підвіску 6 і закривають запобіжну кришку 8. Обертаючи маховик 3 рухомого лімба домагаються повернення покажчика 5 в нульове положення. При цьому стрілкою на лімбі вимірювального механізму визначають величину маси тіла.

1.4. Електронні цифрові ваги.Істотна перевага ваги полягає в тому, що при операціях не потрібні вбудовані або накладні гирі. Тому при серійному випуску ваги та при їх експлуатації суттєво економиться метал, скорочується кількість гир, що підлягають державній повірці.

Електронні цифрові ваги 4-го класу точності моделі ВБЕ-1 кг (рис. 4.11 а), засновані на розглянутому вище принципі дії. Ці ваги мають вагове пристрій I, укріплене на підставі 2, і електричну частину, що складається з п'яти друкованих плат 3, 13,14 з роз'ємами та настановними кронштейнами, трансформатор 15, датчик 4, що перетворює лінійні переміщення електричний сигнал.

Ваговий пристрій має стійку, на якій кріпиться кронштейн 12 і магнітна система 16 з робочою котушкою 5. Рухлива система ваг складається з двох рамок 6, кронштейна 7 і 6 пружин 8, дві з яких є проміжними ланками пружно-гнуткого зв'язку між рамками і кронштейном. Робоча котушка кріпиться до вкладиша 9, який жорстко пов'язаний з крон-штейном 7. Рухлива система ваг кріпиться через пружини 8 так, що котушка робочому зазорі магнітної системи може переміщатися тільки у вертикальному напрямку. У верхній частині кронштейна 7 розміщується підставка 10, на якій встановлюється вантажоприймальна чашка 11.

Електрична частина терезів виконана на друкованих платах, розташованих у корпусі терезів. Електричні елементи, що виділяють тепло, розміщені в задній частині ваги і відокремлені від вагового пристрою тепловим екраном.

У вагах є електронний пристрій, що компенсує силовий вплив, створюваний тарою. При накладенні на вантажоприймальну чашку тари значення її маси з'являється на цифровому відліковому пристрої, а після натискання кнопки „Тара” це значення передається на пристрій, а на цифровому відліковому пристрої встановлюються нулі та ваги готові до вимірювання маси вантажу. Пристрій компенсації тари, що входить до ваги, компенсує навантаження масою до 1000 г.

Електронні цифрові ваги 4-го класу ВЛЕ-1 кг із покращеними технічними характеристиками (рис. 4.11, б). Ці ваги можуть широко використовуватися в замкнутих технологічних процесах агропромислових комплексів. Вони є вихід підключення цифропечатающих пристроїв і ЕОМ, напівавтоматичне калібрування і компенсація маси тари по всьому діапазону зважування. Термінал забезпечує автоматичне розбракування предметів за масою та підрахунок кількості предметів за заданим значенням маси одного предмета.

3. Порядок виконання:ознайомитись з п. 1; використовуючи формули (4.1)-(4.4) за початковими умовами (табл. 4.1) для двопризменных ваг визначити: момент стійкості М у, що компенсує момент М к, а також похибки δ у і δ до, скласти звіт.

Мал. 4.7. Лабораторні квадрантні ваги	Мал. 4.8. Схема квадрантних ваг ВЛКТ-5
Мал. 4.9. Загальний вигляд ваги ВЛКТ-500

а б

Таблиця 4.1. Вихідні дані для виконання роботи

№ варіанта	тп , г	тпр , г	тдо , г	тпро , г	адо, м	а 1, м	а 2, м	α 1 = α 2 ,º	φ,º
					0,15	0,08	0,16	1,0
					0,26	0,11	0,22	0,9	2,9
					0,32	0,17	0,32	0,8	2,8
					0,18	0,15	0,30	0,7	2,7
					0,20	0,12	0,22	0,6	2,6
					0,16	0,09	0,17	0,5	2,5
					0,27	0,12	0,24	1,5	2,9
					0,33	0,18	0,34	1,4	2,8
					0,19	0,16	0,31	1,3	2,7
					0,23	0,14	0,24	1,2	2,6
					0,17	0,07	0,15	1,1	2,5
					0,28	0,13	0,27	1,0	2,4
					0,34	0,19	0,36	2,0	3,2
					0,20	0,17	0,34	1,8	3,1
					0,21	0,15	0,25	1,7	3,0
					0,29	0,14	0,28	1,6	2,9
					0,35	0,20	0,37	1,5	2,8
					0,21	0,18	0,36	1,4	2,7
					0,24	0,13	0,26	1,3	2,6
					0,19	0,07	0,16	1,2	2,5
					0,30	0,15	0,29	1,1	2,4
					0,36	0,21	0,39	1,0	2,3
					0,22	0,19	0,38	0,9	2,2
					0,21	0,11	0,23	0,8	2,1
					0,14	0,09	0,18	0,7	2,0
					0,31	0,16	0,30	0,6	3,0
					0,37	0,22	0,41	0,5	2,9
					0,23	0,20	0,43	1,5	2,8
					0,25	0,10	0,20	1,4	2,7
					0,18	0,06	0,14	1,3	2,6

- описати призначення, конструкцію приладів та намалювати їх схеми (рис. 4.1

Виконати розрахунки за визначенням М у, М к, у і до;

Дати відповіді контрольні питання.

Контрольні питання

1. Як регулюється положення рівноваги рухомої системи на коромислі у вагах ВЛР-20?

2. На якому плечі коромисла закріплено сідло з вантажоприймальною призмою у терезах ВЛДП-100?

3. У чому конструктивна відмінність квадрантних терезів від двопризменных?

4. Як влаштовані квадрантні ваги моделі ВЛКТ-5?

5. Як проводиться зважування на терезах ВЛКТ-500?

6. Як улаштовані електронні ваги моделі ВБЕ-1?

Лабораторно-практична робота №5

ТЕМА : ВАГА ТІЛА. ОДИНИЦІ СИЛИ. ДИНАМОМЕТР.

Мета уроку : дати поняття вага тіла, встановити відмінність ваги тіла від сили тяжіння; запровадити одиницю сили; дізнатися яким приладом вимірюють вагу тіла.

Обладнання:комп'ютер, екран, проектор, ваги для підлоги, динамометр, вимірювальні циліндри, вантажі.

План уроку:

Організаційний момент (1хв)

Перевірка домашнього завдання (7 хв)

Вивчення нового матеріалу (18 хв)

а) Вага тіла. Одиниці сили.

б) Динамометри. Види динамометрів.

в) Вага тіла та його обчислення.

4. Фізкультхвилинка (завдання Г.Остера)

5. Розв'язання задачі. Закріплення пройденого матеріалу (10 хв)

6. Підсумки уроку. Домашнє завдання (1 хв)

Хід уроку.

1. Організаційний момент.

2. Актуалізація знань.

Почнемо урок із того, що згадали з вами деякі фізичні величини та терміни, з якими познайомилися раніше.

Фізичний диктант:

Якою величиною позначається сила тяжіння? У чому вимірюється?

Як спрямовано силу тяжіння?

Якою величиною позначається сила пружності? У чому вимірюється?

Як спрямована сила пружності?

Записати формулу закону Гука?

1) Розділити дані фізичні величини на векторні та скалярні: маса, сила тяжіння, швидкість, час, довжина, інерція та сила пружності.

(Скалярні: маса, час, довжина; векторні: сила тяжкості, швидкість, сила пружності. Інерція - це не фізична величина, це явище).

Додаткове питання: дайте визначення, Що називається масою тіла. (це фізична величина, яка є мірою інертності тіла).

Що таке деформація? ( деформація – це зміна форми чи розміру тіла )

2) Зобразіть графічно силу тяжіння, що діє на цеглу, що лежить на поверхні Землі.

Додаткове питання: чому краплі дощу падають на землю, а чи не летять назад до хмар? ( на краплі дощу діє сила тяжіння)

Отже, ми згадали з вами деякі фізичні величини та терміни, з якими познайомилися раніше, давайте рухатись далі.

3. Вивчення нового матеріалу.

Яка вага хлопчика?

Чи правильно ми скажемо, що вага хлопчика – __ кг?

Проведемо голосування. Підніміть руки, хто вважає, що так казати правильно. А тепер ті, хто вважає, що говоримо неправильно. Думки розділилися. Не будемо сперечатися, хто має рацію, а хто ні. Розібратися в цьому вам допоможе нова тема Вага тіла ». Запишемо її до зошита.

- Вагатіла – це фізична величина. Ми з вами вже виробили план вивчення фізичних величин. Згадавши його, скажіть, що ми сьогодні маємо дізнатися про вагу тіла?

1. Визначення.

2. Вектор чи скаляр.

3. Позначення.

4. Формула.

5. Одиниця виміру.

6. Прилад вимірювання.

Ці пункти плану і будуть метою нашого уроку, а крім цього ми відповімо на поставлене запитання.

- (Слайд4) Тигреня лежить на дошці (опорі). Коли тіло ставили на опору, стискалося як опора, а й тіло притягуване Землею. Деформоване, стисло тіло тисне на опору із силою, яку називають вагою тіла.

Якщо тіло підвішене на нитці (підвісі), то розтягнута як нитка, а й саме тіло.

- Записуємо: Вага тіла - це сила, з якою тіло внаслідок тяжіння до Землі діє на опору чи підвіс.

А як ви вважаєте, вага це векторна чи скалярна величина? ( раз це сила,то векторна величина)

Вага тіла – це векторна фізична величина

А який напрямок ваги тіла? Щоб відповісти на це питання, згадаємо напрямок сили тяжіння. Правильно, сила тяжіння завжди спрямована вертикально вниз, отже і вага тіла теж, оскільки ця сила виникає внаслідок тяжіння Землі.

Літерне позначення: Р

Формули. Р = F тяж(Тіло і опора або підвіс нерухомі або рухаються рівномірно і прямолінійно)

Досить часто вага тіла дорівнює силі тяжіння, що діє на нього.

F тяж прикладена до тіла

Рвага доданий до опори (підвісу)

У яких одиницях вимірюється сила?

На честь англійського фізика І. Ньютона ця одиниця названа ньютоном – 1Н

1кН = 1000Н; 1Н = 0,001кН

F тяж = m∙ g- Формула сили тяжіння

Р = F тяж = m∙ g m= Р/g ; g= Р/m

F тяж -сила тяжіння [Н]

m - маса [кг]

g – прискорення вільного падіння [Н/кг]

g = 9,8 [Н/кг]; g = 10 [Н/кг];

(Слайд5) практично вимірюють силу, з якою одне тіло діє інше.

Для вимірювання сили – використовують ДИНАМОМЕТР

Використовується : для закручування гайок є такий динамометричний ключ, щоб і гайку не згорнути, і затягнути надійно; вимірюють кистьовий м'язовий тонусдлязагальної працездатності та сили людини,

ДосвідВізьмемо динамометр і підвісимо до нього гирку масою 102 г. У стані спокою її вага дорівнює 1 Н. І справді, якщо гирка буде нерухомо висіти на гачку динамометра, то він покаже саме 1 Н. Але якщо ж динамометр качати вгору - вниз або вліво - праворуч, то він покаже, що вага гирі стала іншою. На малюнку, наприклад, він дорівнює 4 Н. Маса тіл і сила тяжкості при цьому не змінювалися.

Отже, численні досліди показують, що вага тіла дорівнює силі тяжкості, що діє на нього, коли тіло і його опора (підвіс) спочивають або рухаються разом рівномірно і прямолінійно.

Р = F тяж .

Зауважимо також, що числові значення ваги і сили тяжіння можуть дорівнювати, однак точки їх застосування завжди різні . Сила тяжіння завжди прикладена до самого тіла, а його вага – до підвісу чи опори.

[P] = [1 Ньютон] = [1 H]

Упр.9 (2,3) (вирішуємо)

Підбиття підсумків:

як називається прилад для виміру сили?

Динамометр – це прилад. (Для вимірювання ваги тіла)

Яка вага Миші,? Чи правильно ми скажемо, що вага Михайла - __ кг?

(немає тому, що вага тіла вимірюють динамометром) і вимірюється Н, маса тіла вимірюється приладом вагами --- кг) (Слайд7)

Формула сили тяжіння яка?

Що на уроці у вас не викликало труднощів?

Що виявилося вам складним?