Podczas ważenia mierzy się siłę ciężaru, zazwyczaj za pomocą wagi. Masę określa się na dwa sposoby: porównawczo lub bezpośrednio.
Skale porównawcze
Jako bogini sprawiedliwości w mitologii rzymskiej, Lady Justice jest ściśle związana z Aequitas, rzymskim prawem. Wszyscy ją znają i wiedzą, jak ocenia proporcjonalność wyroków, mając zasłonięte oczy i używając swojej wagi. Podobne wagi zawsze były używane do bezpośredniego porównywania dwóch mas. Zaletą takich obrotowych belek wagowych jest to, że porównują one masy niezależnie od lokalnych warunków. Jeśli umieścisz równe ciężary na prawej i lewej szalce wagi, belka będzie wyważona, niezależnie od tego, czy znajdujesz się na poziomie morza, na szczycie góry, czy nawet na Księżycu.
Jednak określenie określonej wagi może być trudne. Pomijając fakt, że w idealnym przypadku punkt podparcia musiałby być pozbawiony tarcia, a otaczające powietrze również wywiera opór, który należy wziąć pod uwagę, do ważenia określonych mas potrzebne są przede wszystkim odważniki wzorcowe.
Pomiar siły ciężaru
Wskaźnik wagowy modelu FE430 wyświetla masę umieszczoną na wadze.
Aby umożliwić ważenie bez odważników wzorcowych, wynaleziono wagi sprężynowe, które są powszechnie stosowane do dziś. Ich głównym elementem jest tzw. sprężyna pomiarowa, która ulega sprężystemu odkształceniu pod wpływem działającej na nią masy. Element ten może mieć postać klasycznej sprężyny, podobnej do tych stosowanych w długopisach, lub technicznie zoptymalizowaną postać czujnika wagowego. Jeśli masa, która ma być ważona, zostanie umieszczona na wadze lub zawieszona na niej, sprężyna pomiarowa odkształca się proporcjonalnie do siły ciężaru – mała masa powoduje małe ugięcie, a duża masa powoduje duże ugięcie. A jeśli druga masa jest dwa razy większa od pierwszej, ugięcie jest również dwa razy większe.
Podstawowa formuła mówi, że masa (w g) odpowiada stosunkowi siły ciężaru (w N) do przyspieszenia grawitacyjnego (m/s²). (Inne czynniki wpływające, takie jak wyporność hydrostatyczna, oddziaływanie magnetyczne lub elektrostatyczne oraz czas, są nieistotne). Oznacza to jednak również, że lokalizacja ma wpływ na wynik ważenia; podczas gdy średnia grawitacja na powierzchni Ziemi wynosi 9,807 m/s², może ona wahać się od 9,787 (na równiku) do 9,832 (na biegunach).
Zazwyczaj wagi nie zmieniają swojego położenia, co oznacza, że grawitacja pozostaje stała. Dzięki wysokiej precyzji czujników wagowych można osiągnąć bardzo wysoką dokładność rzędu około 106. Wagi sprężynowe są zatem idealnie dostosowane do konwencjonalnych pomiarów.
Jak budować wagi?
Zasadniczo budowa wagi jest bardzo prosta. Tak samo jak zawieszenie belki równoważnej i bezpośrednie porównanie ciężarów, równie łatwe jest zamontowanie czujnika wagowego i podłączenie go do wyświetlacza. Zazwyczaj kalibruje się go za pomocą punktu zerowego i znanego ciężaru odniesienia, po czym można rozpocząć ważenie.
Uwaga
Więcej informacji na temat naszej oferty produktów z zakresu technologii ważenia można znaleźć na stronie internetowej WIKA. W razie pytań prosimy o kontakt z naszym przedstawicielem handlowym, który chętnie służy pomocą.