Салмак тараза, аралык сызгыч, басым манометр ж.б. менен өлчөнөт. Күчтү өлчөй турган прибор ойлоп табылганбы? Мындай курал, албетте, бар. Ал динамометр деп аталат. Баса, үй шартында өз колуңуз менен күчтү өлчөө үчүн жөнөкөй, бирок кыйла эффективдүү аспапты, өзүңүздүн эксклюзивдүү динамометриңизди жасоо оңой.
Масса, күч, салмак
Сүйлөшүү учурунда биз көбүнчө масса жана салмак сыяктуу түшүнүктөрдү чаташтырабыз. Алардын ортосунда кандай айырма бар? Кичинекей мисал. Бизде 32 кг салмактагы гимнастикалык чайнек бар. Бул темирден жасалган буюмду койсок, биздин чарбалык тараза ушуну көрсөтөт. Айдын бетине акыл менен жылып көрөлү. Биз менен кошо ала турган таразалардын көрсөткүчтөрү өзгөрүп, болгону 5 кг 120 г болот. Бирок биздин системадагы эң чоң планета Юпитерде эң чоң тартылуу күчү менен тараза 84,5 кг баарын көрсөтөт. Чайнектин массасы өзгөрдүбү? Жок.
Бул кандай болушу мүмкүн? Салмаксыздык абалында тараза таптакыр нөлдү көрсөтө турган салмакты космоско жайгаштыралы. Салмагы кеттиби? Андай эмес экенине ынануу үчүн гимнастикалык аппаратыбызды татыктуу ылдамдыкта таратып, тигил же бул бутага багыттоо керек. Ошол эле эксперимент Айда, Жерде, Юпитерде кайталанса, ылдамдык шартындатоскоолдук менен кагылышкан учурда бирдей болот, кыйроо бирдей болот.
Баардык мисалдардагы чайнектин массасы 32 кг бойдон калууда. Эмне өзгөрүп жатат? Таразанын платформасына салмак басуучу күч. Ал эми аны өлчөө үчүн "салмак" деп аталган бул күч килограмм менен эмес, Ньютон менен туура келет.
Бир Ньютондук күч Жер планетасынын бетиндеги 102 грамм жүктүн салмагына барабар.
Ошентип, динамометрди өз колубуз менен жасап, күч сыяктуу маанилүү физикалык чоңдукту өлчөй алабыз.
Динамометрдин конструкциясынын жалпы принциби
Гравитация күчтү өлчөө үчүн сейрек колдонулат. Бул ыңгайсыз гана эмес (салмак же каршы салмак вертикалдуу түрдө гана иштей алат), бирок толук так эмес. Чындыгында биздин Жер толук шар эмес. Бул эллипсоид, уюлдарда бир аз тегизделген. Демек, экватордо планетанын борборуна чейинки аралык уюлга караганда чоңураак, мындан тышкары, экватордо ар бир денеге борбордон четтөө күчү таасир этет, ал салмагын бир аз азайтат, ошондуктан арыктоо үчүн кепилдик берилет. (көп болбосо да, 0,5% гана), уюлдан экваторго өтүшүңүз керек.
Ошондуктан, күчтү өлчөө үчүн көбүнчө ийкемдүү элементтердин түзүлүштөрү колдонулат. Ал эми кээде жөн эле эбегейсиз зор күчтү өлчөө керек, мисалы, космостук ракетанын кыймылдаткычынын тартылуу күчү. Мындай динамометр кандай болушу керек экенин элестетүү мүмкүн.
Өз колуңуз менен араң жасайсыз. Бирок бардык "энергия эсептегичтери" үчүн иштөө принциби бирдей: күчийкемдүү элементти деформациялайт, аппарат бул деформациянын маанисин бекитет.
Стандарттык динамометр
Мектептеги физика сабагынын лабораториялык иштеринде күчтү өлчөө үчүн жөнөкөй пружина прибор колдонулган. Динамометрди өз колуңуз менен мектептикинен жаман эмес кантип жасоону карап көрүңүз.
Бүткүл аппараттын негизи катары кадимки жыгачтан жасалган тактай же поликарбонат, пластмасса, калай тилкеси саналат, көптөгөн варианттар бар. Пластинкада пружина бар, анын бир учу катуу бекитилет, экинчиси күч өтүүчү денеге кошулат. Эреже катары, бул болот илгич болуп саналат. Пружинанын чоюлуу даражасы колдонулган күчкө пропорционалдуу. Деформациянын өлчөмү шкалада чагылдырылат, ал Ньютондо колдонулат. Динамометр ушундай иштейт. Үй шартында өз колуңуз менен аны пружинадан жасоонун кажети жок, ар кандай ийкемдүү материал, мисалы, серпилгич тилке жакшы иштейт.
Калибрлөө
Күч өлчөгүч иштеши үчүн аны калибрлөө керек. Бул үчүн гравитацияны колдонсоңуз болот. Белгилүү болгондой, бир Ньютондун күчү 102 грамм салмакка туура келет. Динамометр өз колуңуз менен төмөнкү ырааттуулукта калибрленген:
- динамометр вертикалдуу;
- пружина жүктөлбөй турганда көрсөткүчтүн абалы 0гө туура келет;
- динамометр 102 грамм салмак менен жүктөлгөн, белгиси 1 Ньютон;
- 204 грамм салмак 2 Ньютон ж.б. белгини берет.
Көрүнүп тургандай, орнотуңузDIY динамометри оңой.
"Үй" динамометрлеринин ар кандай конструкциялары
Өлчөнө турган жүктү чечиш керек. Ал эми динамометрди жасаардан мурун эсепти жасаган жакшы. Өз колуңуз менен сиз күчтүү аппаратты да, кичинекей, бирок сезимтал аппаратты да жасай аласыз. Жана көптөгөн дизайн варианттары бар.
Мисалы, резинадан динамометрди өз колу менен жасоо оңой. Классикалык «мектептен» эч айырмасы жок. Бир гана айырмасы, пружинанын ордуна, мисалы, астыңкы кайырмактан же учак үлгүсүндөгү бир кыйла жеткиликтүү ийкемдүү тилке колдонулат.
Бир аз элестетүү менен кадимки бир жолу колдонулуучу шприц күчтү өлчөөчү аспапка айланат. Аппарат сүрөттө көрсөтүлгөн, шприцтин поршенине көңүл бура турган бир гана нерсе, ал шприцтин корпусунун ичинде эч кандай күч-аракет жумшалбастан жылып турушу үчүн аны тегеректеп (же курч бычак менен кесүү) керек.
Кааласаңыз, өз колуңуз менен калемден динамометр, пружиналуу кадимки шариктүү калемден жасасаңыз болот.
Чыбык сыядан тазаланып, жазуу тобунун учун майдалап, ичине кадимки кагаз кычкачты кыстаруу керек.
Пьезоэлектрдик элементтердеги динамометр
Акыркы убакта даярдалган динамометрлер көбүнчө пьезоэлектрдик элементтерди колдонуу менен жасалат. Пьезоэлектрдик элемент - кристалл, учундаал механикалык кысуу учурунда потенциалдар айырмасы (чыңалуу) пайда болот. Мындан тышкары, бул потенциалдуу айырманын чоңдугу кысуу даражасынан көз каранды.
Бул типтеги динамометрлер таякчанын штрихинин жоктугу (сезимтал элементти басышыңыз керек), өтө тактыгы жана чоң өлчөө диапазону менен айырмаланат. Пьезо элементтер кичинекей күчтөрдү так өлчөө үчүн сезгич түзүлүштөрдү да, тракторлордун тартуу күчтөрүн өлчөөчү динамометрлерди да жасоо үчүн колдонулат.
