წონა იზომება სასწორით, მანძილი სახაზავით, წნევა მანომეტრით და ა.შ. გამოიგონეს მოწყობილობა, რომელიც ზომავს ძალას? ასეთი ინსტრუმენტი ნამდვილად არსებობს. მას დინამომეტრი ჰქვია. სახლში საკუთარი ხელით, სხვათა შორის, ადვილია ძალის საზომი მარტივი, მაგრამ საკმაოდ ეფექტური მოწყობილობის, საკუთარი ექსკლუზიური დინამომეტრის დამზადება.
მასა, ძალა, წონა
საუბრისას ჩვენ ხშირად ვურევთ ცნებებს, როგორიცაა მასა და წონა. რა განსხვავებაა მათ შორის? პატარა მაგალითი. გვაქვს ტანვარჯიშის კეტბელი 32 კგ. ამას ჩვენი საყოფაცხოვრებო სასწორი გვიჩვენებს, თუ ამ რკინის ნაწარმს დავდებთ. გონებრივად გადავინაცვლოთ მთვარის ზედაპირზე. სასწორის მაჩვენებლები, რომელსაც ჩვენ თან წავიყვანთ, შეიცვლება და იქნება მხოლოდ 5 კგ 120 გ, მაგრამ ჩვენი სისტემის უდიდეს პლანეტაზე, იუპიტერზე, უდიდესი გრავიტაციით, სასწორი აჩვენებს ყველა 84,5 კგ-ს. შეიცვალა თუ არა ქეთლბელის მასა? არა.
როგორ შეიძლება იყოს ეს? მოვათავსოთ წონა გარე სივრცეში, სადაც უწონობის მდგომარეობაში სასწორი საერთოდ ნულს აჩვენებს. წონა გაქრა? იმისათვის, რომ დარწმუნდეთ, რომ ეს ასე არ არის, ღირს ჩვენი ტანვარჯიშის აპარატის ღირსეული სიჩქარით დაშლა და მისი გადატანა ამა თუ იმ სამიზნეზე. თუ იგივე ექსპერიმენტი განმეორდება მთვარეზე, დედამიწაზე, იუპიტერზე, იმ პირობით, რომ სიჩქარედაბრკოლებასთან შეჯახების მომენტში იგივე იქნება, განადგურება იქნება იდენტური.
ქეთლბელის მასა ყველა მაგალითში რჩება 32 კგ. რა იცვლება? ძალა, რომლითაც წონა ზეწოლას ახდენს ბალანსის პლატფორმაზე. და მის გასაზომად, ეს ძალა, რომელსაც ეწოდება "წონა", სწორია არა კილოგრამებში, არამედ ნიუტონებში.
ერთი ნიუტონის ძალა უდრის პლანეტა დედამიწის ზედაპირზე 102 გრამი ტვირთის წონას.
ასე რომ, საკუთარი ხელით დინამომეტრის გაკეთების შემდეგ, ჩვენ შევძლებთ გავზომოთ ისეთი მნიშვნელოვანი ფიზიკური რაოდენობა, როგორიც არის ძალა.
დინამომეტრის დიზაინის ზოგადი პრინციპი
მიზიდულობა იშვიათად გამოიყენება ძალის გასაზომად. ეს არა მხოლოდ მოუხერხებელია (წონა ან საპირწონე შეუძლია მხოლოდ ვერტიკალურად იმუშაოს), არამედ მთლად ზუსტიც არ არის. ფაქტია, რომ ჩვენი დედამიწა არ არის მთლად სფერო. ეს არის ელიფსოიდი, ბოძებთან ოდნავ გაბრტყელებული. მაშასადამე, მანძილი ეკვატორში პლანეტის ცენტრამდე უფრო დიდია, ვიდრე პოლუსზე, გარდა ამისა, ეკვატორზე ნებისმიერ სხეულზე მოქმედებს ცენტრიდანული ძალა, რაც ოდნავ ამცირებს მის წონას, ასე რომ, წონის დაკლების გარანტირებისთვის. (თუმცა არც ისე ბევრი, მხოლოდ 0,5%-ით), თქვენ უბრალოდ უნდა გადახვიდეთ პოლუსიდან ეკვატორზე.
ამიტომ, ძალის გასაზომად, ყველაზე ხშირად იყენებენ ელასტიურ ელემენტებზე მოწყობილობებს. და ზოგჯერ აუცილებელია ძალის გაზომვა, რომელიც უბრალოდ უზარმაზარია, მაგალითად, კოსმოსური გადამზიდავი რაკეტის ძრავის ბიძგი. წარმოიდგინეთ, როგორი უნდა იყოს ასეთი დინამომეტრი.
შენი ხელით ძნელად თუ გააკეთებ. მაგრამ ყველა "ელექტრო მრიცხველის" მუშაობის პრინციპი იგივეა: ძალადეფორმირებს ელასტიურ ელემენტს, მოწყობილობა აფიქსირებს ამ დეფორმაციის მნიშვნელობას.
სტანდარტული დინამომეტრი
სკოლის ფიზიკის გაკვეთილების ლაბორატორიულ სამუშაოებში ძალის გასაზომად გამოიყენეს მარტივი ზამბარის მოწყობილობა. იფიქრეთ იმაზე, თუ როგორ გააკეთოთ დინამომეტრი საკუთარი ხელით სასკოლოზე უარესი.
საფუძველი, რომელზეც მთელი მოწყობილობა აწყობილია, არის ხის ჩვეულებრივი ფიცარი ან პოლიკარბონატის, პლასტმასის, თუნუქის ზოლები, ბევრი ვარიანტია. ფირფიტაზე არის ზამბარა, რომლის ერთი ბოლო მყარად არის დამაგრებული, მეორე კი დაკავშირებულია სხეულთან, რომლის მეშვეობითაც ძალა გადადის. როგორც წესი, ეს არის ფოლადის კაკალი. ზამბარის დაჭიმვის ხარისხი გამოყენებული ძალის პროპორციულია. დეფორმაციის რაოდენობა აისახება სკალაზე, რომელიც გამოიყენება ნიუტონებში. ასე მუშაობს დინამომეტრი. საკუთარი ხელით სახლში, არ არის აუცილებელი მისი დამზადება ზამბარისგან, ნებისმიერი ელასტიური მასალა, მაგალითად, დრეკადი, კარგად იმუშავებს.
კალიბრაცია
იმისათვის, რომ ძალის მრიცხველმა იმუშაოს, ის უნდა იყოს დაკალიბრებული. ამისათვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ გრავიტაცია. ცნობილია, რომ ერთი ნიუტონის ძალა შეესაბამება 102 გრამს წონას. დინამომეტრი დაკალიბრებულია საკუთარი ხელით შემდეგი თანმიმდევრობით:
- დინამომეტრი ვერტიკალურია;
- სანამ ზამბარა არ არის ჩატვირთული, მაჩვენებლის პოზიცია შეესაბამება 0;
- დინამომეტრი დატვირთულია 102 გრამი წონით, ნიშანი არის 1 ნიუტონი;
- წონა 204 გრამი მისცემს ნიშნის პოზიციას 2 ნიუტონს და ა.შ.
როგორც ხედავთ, დააყენეთDIY დინამომეტრი მარტივია.
"სახლის" დინამომეტრების სხვადასხვა დიზაინი
აუცილებელია გადაწყვიტოს გასაზომი დატვირთვა. და დინამომეტრის გაკეთებამდე ჯობია გათვლა გავაკეთოთ. საკუთარი ხელით შეგიძლიათ გააკეთოთ როგორც ძლიერი მოწყობილობა, ასევე პატარა, მაგრამ უფრო მგრძნობიარე. და დიზაინის მრავალი ვარიანტი არსებობს.
მაგალითად, რეზინისგან საკუთარი ხელით დინამომეტრის დამზადება მარტივია. ის არაფრით განსხვავდება კლასიკური „სკოლისგან“. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ ზამბარის ნაცვლად გამოიყენება უფრო ხელმისაწვდომი ელასტიური ზოლი, მაგალითად, ქვედა სათევზაო ჯოხიდან ან მოდელის თვითმფრინავიდან.
ცოტა ფანტაზიით ჩვეულებრივი ერთჯერადი შპრიცი იქცევა სიძლიერის საზომ მოწყობილობად. მოწყობილობა ნაჩვენებია ნახატზე, ერთადერთი, რაზეც ყურადღება უნდა გავამახვილოთ, არის შპრიცის დგუში, რომელიც უნდა შემობრუნდეს (ან ბასრი დანით) ისე, რომ იგი მოძრაობდეს შპრიცის კორპუსის შიგნით ძალისხმევის გარეშე.
სურვილის შემთხვევაში შეგიძლიათ კალმიდან საკუთარი ხელით გააკეთოთ დინამომეტრი, ჩვეულებრივი ბურთულიანი კალამი ზამბარით.
წელი უნდა გაიწმინდოს მელნისგან, გახეხეთ საწერი ბურთის წვერი და ჩადეთ ჩვეულებრივი ქაღალდის სამაგრი.
დინამომეტრი პიეზოელექტრულ ელემენტებზე
აშენებულ დინამომეტრებს ბოლო დროს ყველაზე ხშირად ამზადებენ პიეზოელექტრული ელემენტების გამოყენებით. პიეზოელექტრული ელემენტი - კრისტალი, ბოლოებშირომელიც მექანიკური შეკუმშვის დროს ჩნდება პოტენციური სხვაობა (ძაბვა). უფრო მეტიც, ამ პოტენციური სხვაობის სიდიდე დამოკიდებულია შეკუმშვის ხარისხზე.
ამ ტიპის დინამომეტრები გამოირჩევიან ღეროს დარტყმის არარსებობით (უბრალოდ უნდა დააჭიროთ მგრძნობიარე ელემენტს), უკიდურესი სიზუსტით და გაზომვის უზარმაზარი დიაპაზონით. პიეზო ელემენტები გამოიყენება როგორც მგრძნობიარე მოწყობილობების დასამზადებლად მცირე ძალების ზუსტად გასაზომად, ასევე დინამომეტრების დასამზადებლად, რომლებიც ზომავენ ტრაქტორების წევის ძალებს.
