Une balance à ressort est une balance utilisée pour mesurer la force de traction. Des expériences pour lesquelles une telle échelle peut être utilisée comprennent l'effet de levier en utilisant des poulies, la détermination du volume d'objets irréguliers et explorer les questions de sécurité de charge de l'ingénierie.
Mesurer un volume irrégulier
Un objet de forme irrégulière peut être pesé dans l'air et immergé dans l'eau. La différence de poids est la force de flottabilité par l'eau déplacée, qui est la force de l'eau en essayant de pousser l'objet vers le haut. Connaissant la densité de l'eau, on peut alors déterminer le volume de l'eau déplacée, et par conséquent le volume de l'objet. Connaissant le poids dans l'air, la densité de l'objet peut être trouvé. Ceci est utile par exemple pour déterminer si un objet est en or massif ou tout simplement plaqué or. Le principe de cette expérience est appelée le principe d'Archimède, qui stipule que la force de flottabilité est égale au poids de l'eau déplacée. (Ceci peut être prouvé en notant que l'eau de la même forme et le volume que l'objet, le remplissage du même vide l'objet remplit, elle-même ne coule spontanément ni est forcé hors de l'eau par la force de flottabilité. Sa seule force contre la flottabilité la force est son propre poids.)
Bloquer et tacler
Un palan est un système de deux ou plusieurs poulies avec une corde ou un câble fileté entre eux, utilisé pour obtenir un avantage mécanique dans le levage. L'avantage mécanique peut être déterminée par la mesure de la corde doit être tirée pour soulever le poids d'une distance unitaire. Par exemple, si le câble doit être tiré à quatre mètres pour soulever le poids d'un mètre, l'avantage mécanique (le rapport de sortie de force à la force appliquée) est de 4: 1. A N masse 100 peut être levée avec la force de seulement 25 N. Une balance à ressort peut entrer dans l'expérience en pesant la masse et la mesure de la tension de la corde (ou chaîne) étant tiré pour déterminer l'avantage mécanique.
Question piège
Supposons deux poids de masse égale pendent des côtés opposés d'une table. Ils sont reliés par une chaîne qui traverse le haut du tableau. On peut insérer une balance à ressort pour mesurer la tension. Diviser la chaîne et attacher la corde de l'une masse au crochet bas de l'échelle, et la chaîne de l'autre masse du crochet supérieur. Quelle est la force que l'échelle lit? Il est égal au poids d'une masse ou à la somme des deux?
Un poids agit pas différent d'un plafond en maintenant l'autre poids vers le haut, de sorte que les mesures d'échelle juste le poids d'une masse unique.
Ceci est une bonne démonstration de la troisième loi du mouvement de Newton, que chaque action a une réaction égale et opposée. Les forces exercées par les deux masses sur l'autre, sont égaux et opposés.
Une autre question Trick
Une masse est suspendue à partir des deux extrémités d'une corde qui est enroulée sur une poulie ci-dessus. La masse pèse 100 N. Que serait une poulie de ressort fixé entre une extrémité de la corde et la masse lire?
50 N, puisque la force est divisé de sorte que chaque corde obtient la moitié. Que la corde est attachée au sommet est sans importance, puisque la force 50 N doit simplement annuler entre des directions opposées pour la corde pour empêcher de bouger. Chaque extrémité de la corde tire 50 N. La corde sur la poulie tire 50 N dans les deux directions. Ceci est tout ce qu'il faut pour maintenir la N masse 100.
Une autre question Trick
Supposons une extrémité de la corde dans le dernier problème est cloué sur un mur à proximité. Supposons également que la corde est évalué à 60 N. La masse est ensuite tenue sur une extrémité de la corde. Que va enregistrer l'échelle de printemps?
100 N, si la corde empêche de casser assez longtemps pour que l'échelle à lire.
Hyatt Regency Walkway Collapse
En 1981, une passerelle dans le Kansas City Hyatt Regency effondré en raison d'un changement de conception entre les dessins de l'architecte et de leur mise en œuvre; 114 personnes ont été tuées. L'erreur peut être simulée dans une démonstration à l'échelle du printemps.
Accrochez quatre balances à ressort d'une tige horizontale solide. string Accrochez différentes longueurs de chacun. Ensuite, attacher des masses égales à chacun. Notez les lectures d'échelle.
Maintenant attacher chaque masse à son échelle respective. Chaque échelle sera toujours lire les mêmes que précédemment. Maintenant accrocher le crochet supérieur de chaque échelle sur le crochet en bas de l'échelle au-dessus. Suspendez l'échelle supérieure sur la tige horizontale. Maintenant, prenez à nouveau les lectures.
Cette différence de conception est la différence entre les plans architecturaux et la mise en œuvre de la conception de passerelle. Il est la différence entre quatre hommes se tenant sur une corde, et un homme se tenant sur une corde tandis que chaque homme au-dessous se bloque sur les pieds de l'homme au-dessus de lui. L'homme à la tête ne peut pas supporter le poids de quatre hommes pour qu'il laisse aller et tout le monde tombe de la corde.