Ang bigat ay sinusukat gamit ang mga timbangan, distansya gamit ang isang ruler, presyon gamit ang isang manometer, atbp. May naimbento bang kagamitan na sumusukat ng puwersa? Ang gayong kasangkapan ay tiyak na umiiral. Tinatawag itong dynamometer. Sa pamamagitan ng iyong sariling mga kamay sa bahay, siya nga pala, madaling gumawa ng simple ngunit medyo mahusay na aparato para sa pagsukat ng puwersa, ang iyong sariling eksklusibong dynamometer.
Misa, puwersa, timbang
Sa mga pag-uusap, madalas nating nalilito ang mga konsepto tulad ng masa at timbang. Ano ang pagkakaiba sa pagitan nila? Maliit na halimbawa. Mayroon kaming gymnastic kettlebell na tumitimbang ng 32 kg. Ganito ang ipapakita ng ating mga kaliskis sa sambahayan, kung ilalagay natin ang produktong bakal na ito sa kanila. Ilipat natin ang isip sa ibabaw ng buwan. Ang mga pagbabasa ng mga kaliskis na dadalhin namin sa amin ay magbabago at magiging 5 kg lamang 120 g. Ngunit sa pinakamalaking planeta sa ating sistema, Jupiter, na may pinakamalaking gravity, ang mga kaliskis ay magpapakita ng lahat ng 84.5 kg. Nagbago ba ang masa ng kettlebell? Hindi.
Paano ito mangyayari? Maglagay tayo ng timbang sa kalawakan, kung saan sa isang estado ng kawalan ng timbang ang mga kaliskis ay magpapakita ng zero sa lahat. Nawala na ba ang bigat? Upang matiyak na hindi ito ang kaso, ito ay nagkakahalaga ng pagpapakalat ng aming gymnastic apparatus sa isang disenteng bilis at idirekta ito sa isa o ibang target. Kung ang parehong eksperimento ay paulit-ulit sa Buwan, Earth, Jupiter, sa kondisyon na ang bilissa sandali ng pagbangga sa isang balakid ay magiging pareho, ang pagkasira ay magiging magkapareho.
Ang bigat ng kettlebell sa lahat ng mga halimbawa ay nananatiling 32 kg. Ano ang nagbabago? Ang puwersa kung saan ang timbang ay pumipindot sa platform ng balanse. At para sukatin ito, ang puwersang ito, na tinatawag na "timbang", ay tama hindi sa kilo, ngunit sa mga newton.
Ang puwersa ng isang newton ay katumbas ng bigat ng isang load na 102 gramo sa ibabaw ng planetang Earth.
Kaya, sa paggawa ng dynamometer gamit ang sarili nating mga kamay, masusukat natin ang napakahalagang pisikal na dami bilang puwersa.
Pangkalahatang prinsipyo ng disenyo ng dynamometer
Ang gravity ay bihirang ginagamit upang sukatin ang puwersa. Ito ay hindi lamang maginhawa (ang isang timbang o counterweight ay maaari lamang gumana nang patayo), ngunit hindi rin ganap na tumpak. Ang katotohanan ay ang ating Daigdig ay hindi isang bilog. Ito ay isang ellipsoid, bahagyang patag sa mga pole. Samakatuwid, ang distansya sa ekwador sa gitna ng planeta ay mas malaki kaysa sa poste, bilang karagdagan, sa ekwador, ang anumang katawan ay apektado ng sentripugal na puwersa, na bahagyang binabawasan ang timbang nito, kaya upang matiyak na mawalan ng timbang (kahit hindi gaano, sa pamamagitan ng 0.5% lamang), kailangan mo lang pumunta mula sa poste hanggang sa ekwador.
Samakatuwid, upang masukat ang puwersa, ang mga device sa mga elastic na elemento ay kadalasang ginagamit. At kung minsan ay kinakailangan upang sukatin ang isang puwersa na napakalaking, halimbawa, ang thrust ng makina ng isang space carrier rocket. Maiisip lang ng isa kung ano dapat ang ganyang dynamometer.
Halos hindi ka makakagawa nito gamit ang iyong sariling mga kamay. Ngunit ang prinsipyo ng operasyon para sa lahat ng "power meter" ay pareho: ang puwersapinapa-deform ang elastic na elemento, inaayos ng device ang halaga ng deformation na ito.
Standard Dynamometer
Sa gawaing laboratoryo ng mga aralin sa pisika ng paaralan, ginamit ang isang simpleng spring device upang sukatin ang puwersa. Pag-isipan kung paano gumawa ng dynamometer gamit ang iyong sariling mga kamay na hindi mas masahol pa kaysa sa isang paaralan.
Ang batayan kung saan ang buong aparato ay binuo ay isang ordinaryong tabla ng kahoy o isang strip ng polycarbonate, plastik, lata, mayroong maraming mga pagpipilian. Mayroong isang spring sa plato, ang isang dulo nito ay mahigpit na naayos, ang isa ay konektado sa katawan kung saan ang puwersa ay ipinadala. Bilang isang tuntunin, ito ay isang bakal na kawit. Ang antas ng kahabaan ng tagsibol ay proporsyonal sa inilapat na puwersa. Ang halaga ng pagpapapangit ay makikita sa sukat, na inilalapat sa mga newton. Ito ay kung paano gumagana ang isang dynamometer. Gamit ang iyong sariling mga kamay sa bahay, hindi kinakailangan na gawin ito mula sa isang bukal, anumang nababanat na materyal, halimbawa, isang nababanat na banda, ay gagana nang maayos.
Calibration
Upang gumana ang force meter, dapat itong i-calibrate. Maaari mong gamitin ang gravity upang gawin ito. Ito ay kilala na ang isang puwersa ng isang newton ay tumutugma sa isang timbang na 102 gramo. Ang dynamometer ay na-calibrate gamit ang iyong sariling mga kamay sa sumusunod na pagkakasunud-sunod:
- dynamometer ay patayo;
- habang hindi na-load ang spring, ang posisyon ng pointer ay tumutugma sa 0;
- Ang dynamometer ay nilagyan ng bigat na 102 gramo, ang marka ay 1 newton;
- ang bigat na 204 gramo ay magbibigay ng markang posisyon na 2 newtons, atbp.
Gaya ng nakikita mo, i-set upMadali ang DIY dynamometer.
Iba't ibang disenyo ng "home" dynamometers
Kinakailangan na magpasya sa load na susukatin. At mas mainam na gumawa ng kalkulasyon bago gumawa ng dinamometro. Gamit ang iyong sariling mga kamay, maaari kang gumawa ng parehong makapangyarihang device at isang maliit, ngunit mas sensitibo. At maraming pagpipilian sa disenyo.
Halimbawa, madaling gumawa ng dynamometer gamit ang iyong sariling mga kamay mula sa goma. Ito ay walang pinagkaiba sa klasikong "paaralan". Ang pagkakaiba lang ay sa halip na spring, ginagamit ang isang mas madaling naa-access na elastic band, halimbawa, mula sa ilalim na fishing rod o modelong sasakyang panghimpapawid.
Sa kaunting imahinasyon, ang ordinaryong disposable syringe ay nagiging isang aparato para sa pagsukat ng lakas. Ang device ay ipinapakita sa figure, ang tanging bagay na dapat pagtuunan ay ang syringe plunger, na dapat iikot (o hiwa ng matalim na kutsilyo) upang ito ay gumagalaw sa loob ng syringe body nang walang pagsisikap.
Kung gusto mo, maaari kang gumawa ng dynamometer gamit ang iyong sariling mga kamay mula sa panulat, isang ordinaryong ballpen na may spring.
Dapat linisin ng tinta ang baras, gilingin ang dulo ng bolang panulat at magpasok ng ordinaryong paper clip sa loob.
Dynamometer sa mga elemento ng piezoelectric
Prefabricated dynamometers sa mga kamakailang panahon ay kadalasang ginagawa gamit ang piezoelectric elements. Piezoelectric element - kristal, sa mga dulona, sa panahon ng mekanikal na compression, lumilitaw ang isang potensyal na pagkakaiba (boltahe). Bukod dito, ang laki ng potensyal na pagkakaibang ito ay nakadepende sa antas ng compression.
Dynamometers ng ganitong uri ay nakikilala sa pamamagitan ng kawalan ng rod stroke (kailangan mo lang pindutin ang sensitibong elemento), matinding katumpakan at malaking saklaw ng pagsukat. Ginagamit ang mga elemento ng Piezo para gumawa ng parehong mga sensitibong device para sa tumpak na pagsukat ng maliliit na puwersa, at mga dynamometer, na sumusukat sa tractive forces ng mga traktora.
