El pes es mesura amb balances, la distància amb un regle, la pressió amb un manòmetre, etc. S'ha inventat un aparell que mesura la força? Sens dubte, aquesta eina existeix. S'anomena dinamòmetre. Amb les teves pròpies mans a casa, per cert, és fàcil fer un aparell senzill però bastant eficient per mesurar la força, el teu propi dinamòmetre exclusiu.
Massa, força, pes
A les converses, sovint confonem conceptes com massa i pes. Quina diferència hi ha entre ells? Petit exemple. Tenim un kettlebell gimnàstic de 32 kg de pes. Això és el que mostraran les nostres bàscules domèstiques, si hi posem aquest producte de ferro. Anem mentalment a la superfície de la lluna. Les lectures de les bàscules que portarem amb nos altres canviaran i seran només 5 kg 120 g. Però al planeta més gran del nostre sistema, Júpiter, amb la major gravetat, les bàscules mostraran tots 84,5 kg. Ha canviat la massa del kettlebell? Núm.
Com pot ser això? Col·loquem un pes a l'espai exterior, on en un estat d'ingravidesa la balança mostrarà zero. Ha desaparegut el pes? Per assegurar-nos que no sigui així, val la pena dispersar el nostre aparell gimnàstic a una velocitat decent i dirigir-lo a un o altre objectiu. Si el mateix experiment es repeteix a la Lluna, la Terra, Júpiter, sempre que la velocitaten el moment de la col·lisió amb un obstacle serà el mateix, la destrucció serà idèntica.
La massa de la kettlebell en tots els exemples segueix sent 32 kg. Què està canviant? La força amb què el pes pressiona sobre la plataforma de la balança. I per mesurar-la, aquesta força, anomenada "pes", no és correcta en quilograms, sinó en newtons.
Una força d'un newton és igual al pes d'una càrrega de 102 grams a la superfície del planeta Terra.
Així, després d'haver fet un dinamòmetre amb les nostres pròpies mans, podrem mesurar una magnitud física tan important com la força.
Principi general del disseny del dinamòmetre
La gravetat rarament s'utilitza per mesurar la força. Això no només és inconvenient (un pes o contrapès només pot funcionar verticalment), sinó que tampoc és del tot precís. El fet és que la nostra Terra no és del tot una esfera. És un el·lipsoide, lleugerament aplanat als pols. Per tant, la distància a l'equador al centre del planeta és més gran que al pol, a més, a l'equador, qualsevol cos es veu afectat per la força centrífuga, la qual cosa redueix lleugerament el seu pes, per tal d'estar garantit per baixar de pes. (encara que no gaire, només en un 0,5%), només cal anar del pol a l'equador.
Per tant, per mesurar la força, s'utilitzen més sovint dispositius sobre elements elàstics. I de vegades cal mesurar una força que és simplement enorme, per exemple, l'empenta del motor d'un coet portador espacial. Només es pot imaginar com hauria de ser un dinamòmetre així.
Difícilment pots fer-ne un amb les teves pròpies mans. Però el principi de funcionament de tots els "comptadors de potència" és el mateix: la forçadeforma l'element elàstic, el dispositiu fixa el valor d'aquesta deformació.
Dinamòmetre estàndard
En el treball de laboratori de les lliçons de física de l'escola, es va utilitzar un senzill dispositiu de molla per mesurar la força. Penseu en com fer un dinamòmetre amb les vostres pròpies mans no pitjor que un d'escola.
La base sobre la qual es munta tot el dispositiu és un tauló de fusta normal o una tira de policarbonat, plàstic, llauna, hi ha moltes opcions. Hi ha una molla a la placa, un extrem està rígidament fixat, l' altre està connectat al cos a través del qual es transmet la força. Per regla general, es tracta d'un ganxo d'acer. El grau d'estirament de la molla és proporcional a la força aplicada. La quantitat de deformació es reflecteix a l'escala, que s'aplica en newtons. Així és com funciona un dinamòmetre. Amb les teves pròpies mans a casa, no cal fer-ho amb una molla, qualsevol material elàstic, per exemple, una goma elàstica, funcionarà bé.
Calibració
Per tal que el mesurador de força funcioni, s'ha de calibrar. Podeu utilitzar la gravetat per fer-ho. Se sap que una força d'un newton correspon a un pes de 102 grams. El dinamòmetre es calibra amb les vostres pròpies mans en la següent seqüència:
- dinamòmetre és vertical;
- mentre la molla no està carregada, la posició del punter correspon a 0;
- dinamòmetre carregat amb un pes de 102 grams, la marca és 1 newton;
- un pes de 204 grams donarà una posició de marca de 2 newtons, etc.
Com podeu veure, configuraEl dinamòmetre de bricolatge és fàcil.
Diferents dissenys de dinamòmetres "casuals"
Cal decidir la càrrega a mesurar. I és millor fer un càlcul abans de fer un dinamòmetre. Amb les teves pròpies mans, pots fer tant un dispositiu potent com un de petit, però més sensible. I hi ha moltes opcions de disseny.
Per exemple, és fàcil fer un dinamòmetre amb les teves pròpies mans amb goma. No és diferent de la clàssica "escola". L'única diferència és que, en comptes d'una molla, s'utilitza una banda elàstica més accessible, per exemple, des d'una canya de pescar de fons o una maqueta d'avió.
Amb una mica d'imaginació, una xeringa normal d'un sol ús es converteix en un dispositiu per mesurar la força. El dispositiu es mostra a la figura, l'únic en què cal centrar-se és l'èmbol de la xeringa, que s'ha de girar (o tallar-lo amb un ganivet afilat) perquè es mogui sense esforç dins del cos de la xeringa.
Si voleu, podeu fer un dinamòmetre amb les vostres pròpies mans amb un bolígraf, un bolígraf normal amb molla.
La vareta s'ha de netejar de tinta, triturar la punta de la bola d'escriptura i introduir-hi un clip de paper normal.
Dinamòmetre en elements piezoelèctrics
Els dinamòmetres prefabricats en els últims temps es fabriquen més sovint amb elements piezoelèctrics. Element piezoelèctric - cristall, als extremsque, durant la compressió mecànica, apareix una diferència de potencial (tensió). A més, la magnitud d'aquesta diferència de potencial depèn del grau de compressió.
Els dinamòmetres d'aquest tipus es distingeixen per l'absència de carrera de vareta (només cal prémer l'element sensible), una precisió extrema i un rang de mesura enorme. Els elements piezoïdals s'utilitzen per fabricar dispositius sensibles per mesurar amb precisió petites forces i dinamòmetres, que mesuren les forces de tracció dels tractors.
