Ağırlık teraziyle, mesafe cetvelle, basınç manometreyle vb. ölçülür. Kuvvet ölçen bir cihaz icat edildi mi? Böyle bir araç kesinlikle var. Dinamometre denir. Bu arada, evde kendi ellerinizle, kuvveti ölçmek için basit ama oldukça verimli bir cihaz, kendi özel dinamometreniz yapmak kolaydır.
Kütle, kuvvet, ağırlık
Konuşmalarda genellikle kütle ve ağırlık gibi kavramları karıştırırız. Onların arasındaki fark ne? Küçük örnek. 32 kg ağırlığında jimnastik kettlebell'imiz var. Bu demir ürünü üzerlerine koyarsak, ev terazilerimizin göstereceği şey budur. Zihinsel olarak ayın yüzeyine gidelim. Yanımızda alacağımız tartıların okumaları değişecek ve sadece 5 kg 120 gr olacak. Fakat sistemimizdeki en büyük gezegen olan Jüpiter'in en büyük yerçekimi ile tartıları 84,5 kg'ın tamamını gösterecek. Kettlebell'in kütlesi değişti mi? Hayır.
Bu nasıl olabilir? Uzaya bir ağırlık koyalım, ağırlıksızlık durumunda terazi hiç sıfır göstersin. Kilo gitti mi? Durumun böyle olmadığından emin olmak için jimnastik aparatımızı uygun bir hıza dağıtmaya ve bir veya başka bir hedefe yönlendirmeye değer. Aynı deney Ay, Dünya, Jüpiter'de tekrarlanırsa, hızbir engelle çarpışma anında aynı olacak, yıkım aynı olacaktır.
Tüm örneklerde kettlebell'in kütlesi 32 kg olarak kalıyor. Ne değişiyor? Ağırlığın terazi platformuna bastığı kuvvet. Ve bunu ölçmek için, "ağırlık" adı verilen bu kuvvet, kilogram cinsinden değil, Newton cinsinden doğrudur.
Bir Newton'luk kuvvet, Dünya gezegeninin yüzeyindeki 102 gramlık bir yükün ağırlığına eşittir.
Böylece, kendi ellerimizle bir dinamometre yaparak, kuvvet gibi önemli bir fiziksel niceliği ölçebileceğiz.
Dinamometre tasarımının genel prensibi
Yerçekimi kuvveti ölçmek için nadiren kullanılır. Bu sadece elverişsiz olmakla kalmaz (bir ağırlık veya karşı ağırlık sadece dikey olarak çalışabilir), aynı zamanda tamamen doğru da değildir. Gerçek şu ki, Dünyamız tam olarak bir küre değil. Kutuplarda hafifçe basık bir elipsoiddir. Bu nedenle, ekvatorda gezegenin merkezine olan mesafe, kutuptakinden daha büyüktür, ek olarak, ekvatorda, herhangi bir vücut, ağırlığını hafifçe az altan merkezkaç kuvvetinden etkilenir, bu nedenle kilo vermeyi garanti etmek için (çok fazla olmasa da, sadece %0,5 oranında), sadece kutuptan ekvatora gitmeniz gerekiyor.
Bu nedenle, kuvveti ölçmek için en sık elastik elemanlar üzerindeki cihazlar kullanılır. Ve bazen, örneğin bir uzay gemisi roketinin motorunun itme kuvveti gibi sadece muazzam olan bir kuvveti ölçmek gerekir. Böyle bir dinamometrenin nasıl olması gerektiğini ancak hayal edebilirsiniz.
Kendi ellerinle pek bir şey yapamazsın. Ancak tüm "güç ölçerler" için çalışma prensibi aynıdır: kuvvetelastik elemanı deforme eder, cihaz bu deformasyonun değerini sabitler.
Standart Dinamometre
Okul fizik derslerinin laboratuvar çalışmasında, kuvveti ölçmek için basit bir yay aleti kullanıldı. Kendi elinizle bir dinamometreyi nasıl okuldan daha kötü yapacağınızı düşünün.
Tüm cihazın monte edildiği temel, sıradan bir ahşap tahta veya bir polikarbonat, plastik, kalay şerididir, birçok seçenek vardır. Plaka üzerinde bir ucu rijit bir şekilde sabitlenmiş, diğer ucu kuvvetin iletildiği gövdeye bağlı bir yay bulunmaktadır. Kural olarak, bu bir çelik kancadır. Yayın gerilme derecesi, uygulanan kuvvetle orantılıdır. Newton cinsinden uygulanan skalaya deformasyon miktarı yansıtılır. Dinamometre böyle çalışır. Evde kendi ellerinizle, bir yaydan yapmak gerekli değildir, örneğin elastik bir bant gibi herhangi bir elastik malzeme iyi çalışacaktır.
Kalibrasyon
Kuvvet ölçerin çalışması için kalibre edilmesi gerekir. Bunu yapmak için yerçekimini kullanabilirsiniz. Bir Newton'luk bir kuvvetin 102 gram ağırlığa karşılık geldiği bilinmektedir. Dinamometre, aşağıdaki sırayla kendi ellerinizle kalibre edilir:
- dinamometre dikeydir;
- yay yüklü değilken, işaretçi konumu 0'a karşılık gelir;
- dinamometre 102 gram ağırlığındadır, işareti 1 Newton'dur;
- 204 gramlık bir ağırlık 2 Newtonluk bir işaret konumu verir, vb.
Gördüğünüz gibi kurunKendin Yap dinamometresi kolaydır.
"Ev" dinamometrelerinin farklı tasarımları
Ölçülecek yüke karar vermek gerekir. Ve bir dinamometre yapmadan önce bir hesaplama yapmak daha iyidir. Kendi ellerinizle hem güçlü hem de küçük ama daha hassas bir cihaz yapabilirsiniz. Ve birçok tasarım seçeneği var.
Örneğin, kauçuktan kendi ellerinizle dinamometre yapmak kolaydır. Klasik "okul"dan hiçbir farkı yoktur. Tek fark, bir yay yerine, örneğin bir alt oltadan veya model uçaktan daha erişilebilir bir elastik bant kullanılmasıdır.
Biraz hayal gücü ile sıradan bir tek kullanımlık şırınga, gücü ölçmek için bir cihaza dönüşür. Cihaz şekilde gösterilmiştir, odaklanılması gereken tek şey, şırınga gövdesi içinde çaba harcamadan hareket etmesi için döndürülmesi (veya keskin bir bıçakla kesilmesi) gereken şırınga pistonudur.
Dilerseniz yaylı sıradan bir tükenmez kalem olan tükenmez kalemden kendi ellerinizle dinamometre yapabilirsiniz.
Çubuktaki mürekkep temizlenmeli, yazı topunun ucunu zımparalamalı ve içine sıradan bir ataş yerleştirilmelidir.
Piezoelektrik elemanlar üzerinde dinamometre
Son zamanlarda prefabrik dinamometreler çoğunlukla piezoelektrik elemanlar kullanılarak yapılır. Piezoelektrik eleman - kristal, uçlardamekanik sıkıştırma sırasında potansiyel bir fark (voltaj) ortaya çıkar. Ayrıca, bu potansiyel farkın büyüklüğü sıkıştırma derecesine bağlıdır.
Bu tip dinamometreler, çubuk strokunun olmaması (hassas elemana basmanız yeterlidir), aşırı doğruluk ve büyük bir ölçüm aralığı ile ayırt edilir. Piezo elemanlar hem küçük kuvvetleri doğru bir şekilde ölçmek için hassas cihazlar hem de traktörlerin çekiş kuvvetlerini ölçen dinamometreler yapmak için kullanılır.
