Что такое весы и для чего они нужны
Весы — это измерительный прибор, предназначенный для определения массы тела по воздействующей на него силе тяжести. Конструкция и размеры весов могут сильно различаться в зависимости от их сферы применения. Ключевыми характеристиками любого типа весов являются: предельная нагрузка (максимальный вес, который можно измерить без потери точности), цена деления (наименьшая масса, которую прибор может различить), а также допустимая погрешность и вариация показаний при повторных взвешиваниях одного и того же объекта. Современные весы используются повсеместно — от научных лабораторий до промышленных предприятий и быта, а их пределы взвешивания простираются от долей грамма до десятков тонн.
Принцип работы и классификация
Основной принцип действия весов заключается в сравнении силы тяжести, действующей на взвешиваемый объект, с эталонной силой. Эта эталонная сила может создаваться калиброванной массой (гирями), упругостью пружины, электромагнитным полем или другими способами. Именно по этому принципу весы делятся на несколько основных типов: рычажные, пружинные, электронные (электромеханические), гидравлические и другие. По назначению их классифицируют как торговые, лабораторные, медицинские, автомобильные, вагонные и бытовые.
Основные типы весов и их особенности
Рычажные весы
Это один из самых древних и распространённых типов. Их работа основана на принципе равновесия рычага. Конструкция включает коромысло, чашки для груза и гирь, противовес и шкалу. Они могут быть равноплечими (с опорой посередине) и неравноплечими (например, безмен). Для повышения точности в лабораторных моделях используются ускорители колебаний, тепловые экраны и проекционные шкалы. Квадрантные весы с особым расположением центра тяжести коромысла отличаются высоким быстродействием.
Пружинные весы
В этих приборах измеряется не масса, а вес тела, основанный на деформации пружины под его воздействием. Указатель, связанный с пружиной, перемещается по шкале. Главный недостаток таких весов — зависимость их показаний от географического положения (силы тяжести) и температуры окружающей среды, что ограничивает их точность. Чаще всего они применяются в торговле.
Крутильные (торсионные) весы
Их действие основано на закручивании упругой нити или спиральной пружины под действием крутящего момента, создаваемого грузом. Они обеспечивают высокую точность при взвешивании малых масс и широко использовались в аптеках и лабораториях.
Электронные и специализированные весы
Современные электротензометрические весы (автомобильные, вагонные) преобразуют деформацию упругого элемента под нагрузкой в изменение электрического сигнала. Гидростатические весы, используемые для определения плотности тел, основаны на сравнении веса объекта в воздухе и в жидкости. Гидравлические весы используют давление жидкости для индикации массы.
Исторический экскурс и развитие в СССР/России
История весов насчитывает тысячелетия. Простейшие равноплечные весы с чашками использовались в Древнем Египте ещё в 2000 году до н.э. Значительный скачок в развитии произошёл в XIX веке с ростом промышленности, что привело к созданию весов для больших нагрузок (десятичные, сотенные).
В Советском Союзе производство весов было хорошо налажено. Выпускался широкий ассортимент: от высокоточных лабораторных (аналитические ВЛА-10, торсионные ВТ-500) и аптечных (ВА-1, равноплечные ВР-серии) до медицинских для взвешивания людей и детей. В 1990-е годы выпуск многих видов механических весов резко сократился.
Сегодня рынок заполнен как современными российскими электронными моделями (например, «Штрих-М»), часто с автономным питанием, так и импортной продукцией из Китая, Кореи, Германии. Тем не менее, сохраняется спрос и на классические механические весы для промышленности (автомобильные, крановые). Многие советские весы, отличавшиеся надёжностью, до сих пор находятся в эксплуатации, проходя регулярную поверку.