Berat diukur dengan timbangan, jarak dengan penggaris, tekanan dengan manometer, dll. Apakah alat yang mengukur gaya telah ditemukan? Alat seperti itu pasti ada. Namanya dinamometer. Omong-omong, dengan tangan Anda sendiri di rumah, mudah untuk membuat perangkat sederhana namun cukup efisien untuk mengukur gaya, dinamometer eksklusif Anda sendiri.
Massa, gaya, berat
Dalam percakapan, kita sering mengacaukan konsep seperti massa dan berat. Apa perbedaan di antara mereka? Contoh kecil. Kami memiliki kettlebell senam dengan berat 32 kg. Ini adalah berapa banyak timbangan rumah tangga kita akan ditampilkan, jika kita menempatkan produk besi ini pada mereka. Mari bergerak secara mental ke permukaan bulan. Pembacaan timbangan yang akan kita bawa akan berubah dan hanya 5 kg 120 g. Tetapi di planet terbesar di sistem kita, Jupiter, dengan gravitasi terbesar, timbangan akan menunjukkan semua 84,5 kg. Apakah massa kettlebell berubah? Tidak.
Bagaimana ini bisa terjadi? Mari kita tempatkan beban di luar angkasa, di mana dalam keadaan tanpa bobot timbangan akan menunjukkan nol sama sekali. Apakah beratnya hilang? Untuk memastikan bahwa ini bukan masalahnya, ada baiknya menyebarkan peralatan senam kami ke kecepatan yang layak dan mengarahkannya ke satu atau beberapa target lainnya. Jika percobaan yang sama diulangi di Bulan, Bumi, Jupiter, asalkan kecepatannyapada saat tabrakan dengan rintangan akan sama, kehancurannya akan identik.
Massa kettlebell di semua contoh tetap 32 kg. Apa yang berubah? Kekuatan yang menekan berat pada platform keseimbangan. Dan untuk mengukurnya, gaya ini, yang disebut "berat", benar bukan dalam kilogram, tetapi dalam newton.
Sebuah gaya satu newton sama dengan berat beban 102 gram di permukaan planet Bumi.
Jadi, setelah membuat dinamometer dengan tangan kita sendiri, kita akan dapat mengukur besaran fisika yang penting seperti gaya.
Prinsip umum desain dinamometer
Gravitasi jarang digunakan untuk mengukur gaya. Ini tidak hanya merepotkan (pemberat atau penyeimbang hanya dapat bekerja secara vertikal), tetapi juga tidak sepenuhnya akurat. Faktanya adalah bahwa Bumi kita tidak bulat. Ini adalah ellipsoid, sedikit rata di kutub. Oleh karena itu, jarak di khatulistiwa ke pusat planet lebih besar daripada di kutub, selain itu, di khatulistiwa, setiap benda dipengaruhi oleh gaya sentrifugal, yang sedikit mengurangi beratnya, sehingga dijamin kehilangan berat badan. (walaupun tidak banyak, hanya 0,5% saja), Anda hanya perlu pergi dari kutub ke khatulistiwa.
Oleh karena itu, untuk mengukur gaya, perangkat pada elemen elastis paling sering digunakan. Dan terkadang perlu untuk mengukur kekuatan yang sangat besar, misalnya, daya dorong mesin roket pembawa ruang angkasa. Orang hanya bisa membayangkan seperti apa dinamometer itu.
Anda hampir tidak bisa membuatnya dengan tangan Anda sendiri. Tetapi prinsip operasi untuk semua "pengukur daya" adalah sama: gayamerusak elemen elastis, perangkat memperbaiki nilai deformasi ini.
Dinamometer Standar
Dalam pekerjaan laboratorium pelajaran fisika sekolah, perangkat pegas sederhana digunakan untuk mengukur gaya. Pertimbangkan cara membuat dinamometer dengan tangan Anda sendiri tidak lebih buruk dari yang sekolah.
Dasar di mana seluruh perangkat dirakit adalah papan kayu biasa atau strip polikarbonat, plastik, timah, ada banyak pilihan. Ada pegas di pelat, salah satu ujungnya dipasang dengan kaku, yang lain terhubung ke tubuh yang melaluinya gaya ditransmisikan. Biasanya, ini adalah kait baja. Derajat regangan pegas sebanding dengan gaya yang diberikan. Jumlah deformasi tercermin pada skala, yang diterapkan dalam newton. Beginilah cara kerja dinamometer. Dengan tangan Anda sendiri di rumah, tidak perlu membuatnya dari pegas, bahan elastis apa pun, misalnya, karet gelang, akan berfungsi dengan baik.
Kalibrasi
Agar pengukur gaya berfungsi, pengukur gaya harus dikalibrasi. Anda dapat menggunakan gravitasi untuk melakukan ini. Diketahui bahwa gaya satu newton sama dengan berat 102 gram. Dinamometer dikalibrasi dengan tangan Anda sendiri dalam urutan berikut:
- dinamometer vertikal;
- saat pegas tidak dimuat, posisi penunjuk sesuai dengan 0;
- dynamometer dimuati dengan berat 102 gram, tandanya 1 newton;
- berat 204 gram akan memberikan posisi tanda 2 newton, dll.
Seperti yang Anda lihat, aturDinamometer DIY itu mudah.
Desain yang berbeda dari dinamometer "rumah"
Hal ini diperlukan untuk memutuskan beban yang akan diukur. Dan sebaiknya melakukan perhitungan terlebih dahulu sebelum membuat dinamometer. Dengan tangan Anda sendiri, Anda dapat membuat perangkat yang kuat dan kecil, tetapi lebih sensitif. Dan ada banyak pilihan desain.
Misalnya, mudah membuat dinamometer dengan tangan Anda sendiri dari karet. Ini tidak berbeda dengan "sekolah" klasik. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa alih-alih pegas, pita elastis yang lebih mudah diakses digunakan, misalnya, dari pancing bawah atau pesawat model.
Dengan sedikit imajinasi, jarum suntik sekali pakai biasa berubah menjadi alat untuk mengukur kekuatan. Perangkat ditunjukkan pada gambar, satu-satunya hal yang harus diperhatikan adalah plunger jarum suntik, yang harus diputar (atau dipotong dengan pisau tajam) sehingga bergerak di dalam tubuh jarum suntik tanpa usaha.
Jika mau, Anda dapat membuat dinamometer dengan tangan Anda sendiri dari pena, bolpoin biasa dengan pegas.
Tongkat harus dibersihkan dari tinta, gerinda ujung bola tulis dan masukkan klip kertas biasa ke dalamnya.
Dynamometer pada elemen piezoelektrik
Dinamometer prefabrikasi belakangan ini paling sering dibuat menggunakan elemen piezoelektrik. Elemen piezoelektrik - kristal, di ujungnyayang, selama kompresi mekanis, perbedaan potensial (tegangan) muncul. Selain itu, besarnya perbedaan potensial ini tergantung pada tingkat kompresi.
Dynamometer jenis ini dibedakan dengan tidak adanya pukulan batang (Anda hanya perlu menekan elemen sensitif), akurasi ekstrem, dan rentang pengukuran yang sangat besar. Elemen piezo digunakan untuk membuat kedua perangkat sensitif untuk mengukur gaya kecil secara akurat, dan dinamometer, yang mengukur gaya traksi traktor.
