Presque tout le monde a été sur une balance; certaines personnes vérifient leur poids quotidiennement à des fins de santé ou d'athlétisme, tandis que d'autres utilisent davantage des appareils de pesée au supermarché, au travail ou dans le cadre d'une formation scientifique complète.
Souvent, les balances sont accusées d'être incorrect, et à juste titre; ces appareils sont soumis à des contraintes mécaniques considérables par rapport à leur taille, en particulier dans le cas des soi-disant balances de salle de bain ou domestiques, et il ne faut pas beaucoup de temps pour jeter les pièces de la balance en désordre même si elles sont correctement construites et étalonné.
Avez-vous déjà réfléchi à la façon dont une balance "sait" combien de masse y a été ajoutée? Comment ces appareils, quel que soit leur fonctionnement interne, restent-ils précis au fil du temps? Et pourquoi prétendre que "le poids n'est pas la même masse" quand il est clair d'un coup d'œil dans le monde commercial que les kilogrammes et les livres sont souvent traités comme des unités différentes de la même quantité physique?
Poids et masse définis
La masse Le poids Dans le système d'unités SI (système métrique ou international), l'unité de masse de base est le kilogramme La livre est en fait une unité de poids, pas de masse. L'unité de masse racine dans le système d'unités impérial ou britannique correspondant est la limace, Il n'est donc pas scientifiquement correct de dire que "100 kilogrammes équivalent à 220,4. livres, "mais il est juste de dire" Une masse de 100 kilogrammes a un poids de 220,4 livres sur Terre. " Gardez à l'esprit que la plupart des quantités ont été inventées il y a des siècles, à une époque où la gravité en dehors de la Terre ne valait pas la peine d'être prise en compte! Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), qui est crédité d'avoir co-inventé le domaine mathématique du calcul avec Isaac Newton, aurait également conçu les premiers appareils de pesage. Sa construction ressemblait beaucoup au signe astrologique Balance: un poteau vertical avec une barre horizontale fixée au sommet par un joint mobile. Aux extrémités de cette barre horizontale étaient suspendues deux plaques de masse relative suffisante pour maintenir l'ensemble en équilibre. Le génie du dispositif de Leibniz, appelé balance à faisceau central Au milieu des années 1750, le premier des balances à pendule sont apparues, et celles-ci sont devenues plus élaborées avec le temps à mesure que les développements techniques permettaient une plus grande précision de fabrication. Les balances à balancier sont encore utilisées aujourd'hui sous de nombreuses formes, et beaucoup sont équipées d'électronique qui permettent, par exemple, la conversion d'un poids donné en un prix d'achat donné. La poutre centrale l'équilibre, pour des raisons qui sont probablement déjà claires, ne fait pas plus partie de la science ou du commerce moderne que le Pony Express. Sans cette machine désormais pittoresque, cependant, aucune des échelles de l'utilisation moderne ne serait apparue. Un échantillon de machines de pesage modernes: Balance analytique: C'est ce que vous avez probablement vu en laboratoire. Vous placez simplement un objet sur une plaque au-dessus de l'unité et il renvoie une masse (ou, si l'utilisateur préfère, une "masse" en unités impériales telles que des onces ou des livres). Ceux-ci sont construits de telle sorte que la plaque est au repos sous l'influence de la gravité seule, et la machine équilibre cela en déterminant en interne la force requise pour maintenir la plaque avec précision. Pèse-personne: les progrès technologiques progressifs ont ont abouti à des modèles qui ne sont plus rien à voir avec une définition uniforme de l'échelle de la salle de bain. La plupart sont aujourd'hui numériques, mais les modèles analogiques "à l'ancienne" persistent. Balance de comptage: Elle est utilisée pour peser plusieurs objets connus pour avoir un poids uniforme (par exemple, des roulements à billes de précision) et afficher une pièce totale comptez sur la base du résultat. Par exemple, si vous aviez une grande collection de balles en caoutchouc de couleurs différentes mais identiques, vous pouvez déterminer exactement combien il y en a dans votre collection en les chargeant sur une telle échelle et un tel réglage le paramètre d'entrée à la masse d'une balle. Ainsi, pour un ensemble de billes en caoutchouc pesant 0,125 kg chacune et ayant une masse totale de 40 kg, la machine répondrait que vous avez [40 kg /(0,125 kg /balle)] \u003d 320 balles dans votre collection. Balance à grue: Ces balances ont une capacité prévue de 5 000 livres (2 270 kg) ou plus, soit 2,5 tonnes, similaire à la plupart des véhicules à moteur de tous les jours. Ils sont conçus pour peser des charges en même temps qu'elles sont suspendues au-dessus du sol par une grue. Ce ne serait pas un effort pour l'inattentif! Microbalance: Ceux-ci peuvent être lus à une valeur de 1 microgramme (1µg) ou mieux. Un microgramme est un milliardième de kilogramme, ce qui signifie que même s'il ne s'agit probablement pas d'une unité avec laquelle vous avez croisé beaucoup de choses sur le plan conscient, il fait partie de la vie quotidienne des chimistes, microbiologistes, pharmacologues et de nombreux autres professionnels des sciences. Balance postale: Ce type d'appareil de pesage est un exemple de balance informatique, qui affiche les variations de prix à mesure que la masse est ajoutée ou supprimée pour répondre aux besoins des clients. Il est utilisé pour déterminer le poids d'expédition ou les frais de livraison pour les lettres ou les colis livrés par le United States Postal Service (USPS) ou des sociétés de transport privées. Balance à véhicule: Ces balances sont conçues pour peser de gros camions, des véhicules agricoles et autres gros véhicules industriels. Vous avez probablement vu des panneaux indiquant "Peser la gare devant vous" si vous avez roulé sur des autoroutes interétatiques américaines. Ils sont utilisés pour faire respecter les règles de sécurité, par exemple en veillant à ce que les véhicules empruntant certaines routes ne dépassent pas les limites de poids affichées de ces routes - quelque chose, encore une fois, la plupart des gens n'ont pas l'occasion de regarder de près!
est une mesure de la matière en soi, la quantité de "substance" présente dans un échantillon. Une façon de concevoir la masse est qu'elle a des intertia, ce qui signifie que si elle ne bouge pas, de l'énergie doit être ajoutée au système pour la faire bouger, alors que si elle est déjà en mouvement, de l'énergie doit être ajoutée pour la ralentir ou l'arrêter carrément. L'intuition vous dit que plus un objet est massif, plus il est difficile de cajoler en mouvement depuis le repos ou de s'arrêter lorsqu'il est en mouvement.
est la masse multipliée par g
, l'accélération produite par la gravité. Sur Terre, la valeur g
généralement utilisée est de 9,8 mètres par seconde au carré (m /s 2), tandis que sur la Lune, elle est considérablement inférieure et sur Jupiter, elle est beaucoup plus élevée car ces corps ont de plus petits et des masses plus grandes que la Terre respectivement. Le résultat est que la même masse aura un poids différent lorsqu'elle sera placée dans un champ gravitationnel plus ou moins fort.
(kg), tandis que l'unité de poids, ou plus généralement la force, est le newton (N). Ainsi, une personne pesant 70 kg (environ 154 livres ou lb; 1 kg \u003d 2,204 lb) aura un poids de (70) (9,8) \u003d 686 N sur Terre.
Masse contre poids dans la vie quotidienne
qui est en grande partie tombée en désuétude. Puisque la plupart des humains utilisent leurs balances sur Terre et que les Américains veulent connaître leur "masse" en livres, la gravité en effet est incorporée dans les balances sur Terre.
Une brève histoire des machines de pesage
, est qu'il pourrait déterminer des masses
relatives d'objets étiquetés par une série d'additions et de soustractions de cailloux ou similaires. À partir de ce schéma, il était inévitable que les positions soient marquées et attribuées des valeurs numériques, et un tout nouveau système de suivi précis des quantités a été mis en jeu.
Types de balances
