История взвешивания, весов, гирь

В том случае, когда взвешивание не требует высокой точности, применяется метод прямого взвешивания, который заключен в уравновешивании массы тела на одной чаши весов массой гирь на другой чаше весов. Для более точного взвешивания используется либо одна чаша весов, либо применяют различные методы исключения погрешностей.

Существуют три метода исключения погрешностей:

• Метод Борда (замещения), который заключается в уравновешивании тела тарным грузом, а затем уравновешивании тарного груза гирями.
• Метод Менделеева, который заключается в уравновешивании гирей тарным грузом, а затем уравновешивания тела, помещенного на чашу с гирями тарным грузом посредством снятия необходимого количества гирь.
• Метод Гаусса (двойного взвешивания), который заключается в прямом повторном взвешивании после перестановки гирь и тела с одной на другую чашу весов.

Весы

Весы – это аппарат для взвешивания тел и определения их массы по силе тяжести, которая оказывает на них воздействие. Иногда весами называют аппараты для измерений иных величин физического характера, например весы Кулона или Токовые весы. Весы являются одним из древнейших аппаратов, которые возникли и совершенствовались благодаря развитию науки, торговли и производства.

Самые простейшие весы представляли собой равноплечное коромысло с подвешенными к нему чашами. Позже появились весы с передвижной гирей с погрешностью, не превышающей 0,1%, которые использовались для распознавания сплавов благодаря определению плотности. В начале XIX века были изобретены десятичные весы, что было связано с развитием транспорта и промышленности. Затем развитие поточного производства привело к созданию дозировочных, конвейерных и иных типов весов для непрерывного взвешивания. Начали применяться весы, ориентированные на определенный вид производства, например в сельском хозяйстве взвешивали яйца и зерна, в точном приборостроении – мельчайшие узлы и детали, в металлургии – многотонные слитки, на транспорте – автомобили, железнодорожные вагоны, самолеты и все взвешивание производили на различных типах весов. Для исследований стало использоваться пробирное, аналитическое, микроаналитическое и другое весовое оборудование.

Для поверки гирь начали создавать образцовые весы, в лабораториях появились лабораторные весы, а весы общего назначения стали внедряться отрасли народного хозяйства, технику и науку.

По принципу действия весовое оборудование делится на пять типов: рычажное, пружинное, электротензометрическое, гидростатическое и гидравлическое.

Наибольшую популярность завоевали рычажные весы, которые бывают как однорычажные, так и двухрычажные и взвешивают грузы на основе закона равновесия рычага методом уравновешивания тело гирями. Данные весы лабораторного типа чаще всего применяют для измерения изменяющейся массы (процессы конденсации, окисления и т.п.), поскольку обычное весовое оборудование использовать для этих целей невозможно. Также в лабораториях все шире применяются весы с гирями, которые уже встроены в прибор на полную нагрузку или на часть нагрузки.

Лабораторные весы, изготавливаемые в настоящее время, оснащаются некоторыми устройствами для увеличения скорости и точности взвешивания, такими как дверцы, не допускающие потоков воздуха при открытии, механизмы снятия и наложения встроенных гирь, магнитные или воздушные успокоители колебания чашечек, тепловые экраны, механизмы для подбора встроенных гирь в автоматическом режиме при уравновешивании весов. Быстродействие весов повышают за счет проекционных шкал, которые расширяют диапазон измерения.

Рычажные весы легли в основу принципа функционирования большинства видов образцовых, технических, медицинских, автомобильных, порционных, метрологических, аналитических, торговых, вагонных и автоматических весов.

За основу электротензометрических и пружинных весов взят закон Гука, когда пружина вытягивается под воздействием груза, а при снятии нагрузки возвращается в стандартное положение и не деформируется. Пружинные весы измеряют вес груза, а не его массу, но чаще всего шкала такого весового оборудования градуируется именно в единицах массы. Также необходимо помнить, что свойства пружины данных весов находятся в прямой зависимости от температуры и меняются на протяжении всего срока эксплуатации, что приводит к снижению их точности.

Торсионные (крутильные) весы имеют спиральные пружины или упругую нить, которая служит чувствительным элементом, а нагрузка вычисляется по углу ее закручивания.

Электротензометрические весы бывают автомобильными, вагонными, крановыми и другими, поэтому чаще всего используются для взвешивания больших масс.

Гидравлические весы по устройству напоминают гидравлический пресс с манометром, который градуируется в единицах измерения массы.

Абсолютно все виды весов имеют:

• Предельную нагрузку, представляющую собой наибольшую статическую нагрузку, которую способен выдержать прибор без нарушения своих метрологических параметров;
• Цену деления, представляющую собой массу, которая соответствует перемене показания на единицу деления шкалы;
• Предел возможной погрешности взвешивания, представляющий собой максимально возможную разность между массой взвешиваемого груза и результатом одного взвешивания;
• Допускаемую вариацию показаний, представляющую собой наибольшее показание весов при неоднократном взвешивании одного того же груза.

При выборе современных весов многие обращают внимание не только на их функциональность, но и на дизайн, а так же на компанию-производителя. Настольные весы cas ad, а в частности модель cas ad 10 и весы cas ec для являются достаточно популярными моделями, поскольку считаются отличным брендом и подходят для взвешивания различной продукции.

Гири

Гири – это меры массы, которые применяются при взвешивании для поверки весов и градуировки, иногда являются мерами силы тяжести, используемые для организации нагрузок при испытаниях механического типа и поверки динамометров.

Гири появились вместе с весами несколько тысяч лет назад благодаря развитию торговли. В те времена гири обладали различной формой в зависимости от типа происхождения(египетского, римского, вавилонского, греческого и иного), истории известны гири в виде голов священных животных или целых фигур. Древняя Русь, как и многие другие страны, использовали монеты в качестве мер массы помимо их основной задачи. В конце XVIII века в России выпускались наборы с чугунными гирями, имеющими шарообразную форму: пуды, фунты и золотники различного веса и объема. Данный набор эволюционировал в течение долгого срока своей эксплуатации, благодаря чему и сохранился вплоть до внедрения в СССР метрической системы мер, которая исчисляется килограммами, граммами и миллиграммами.

Гири подразделяются на эталонные, образцовые для поверочных работ, состоящие из четырех разрядов и рабочие, состоящие из пяти классов. Рабочие в свою очередь делятся на накладные (отдельные гири или наборы гирь) и встроенные в весы. Встроенные гири являются неотъемлемой частью весов, поэтому они подвергаются поверке и используются исключительно в данных весах.

Гири имеют различные параметры, такие как значение массы, предел допустимой погрешности вычисления массы при поверке и допустимое отклонение от номинального значения (точность подгонки).

Самым лучшим материалом для выплавки точных гирь считается платиноиридиевый сплав, из которого изготавливается эталон килограмма. Иные точные гири производятся из немагнитного хромоникелевого сплава или немагнитной нержавеющей стали. Миллиграммовые гири могут изготовляться из тантала или алюминия. Выпускаются гири с массой в диапазоне от 1 миллиграмма для ювелирной и медицинской промышленности до 5 тонн для поверки динамометров, а также автомобильных и вагонных весов.