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天平的基本原理介绍

2021.11.27

  天平是用一根竖棍中间钻个孔,横穿一根棍儿,在棍的两端各用绳子挂上一个盘子。这种天平使用了很长时间,直到大约公元前500年,罗马的“杆称”才出现,杆称靠移动称砣的位置来保持与被称物品重量的平衡,实际上是将天平的一端(放砝码端)由固定式变成活动式,其好处是只要配上一个称砣就可以了,而天平的砝码要好几个。杆称也是用绳子吊一个盘子,再用绳子吊一个称砣,除一端可活动外,基本形式与天平相同。

  人们在使用天平和杆称过程中,感到用绳子吊一个盘子是一件很麻烦的事,使用起来很不方便。于是,有人想去掉这讨厌的绳子,17世纪中叶,法国数学家洛贝尔巴尔发明了摆动托盘天平,托盘天平的发明被认为是对古老的吊式天平的重大改进,至今,托盘天平仍在被广泛使用。下比17世纪的托盘天平有了很大改进。天平横梁,两端各支撑一个称盘2。这两部分构成了托盘天平的骨架,体现了托盘天平的基本设计原理,当横梁1平衡时,力矩相等,F1L1=F2L2,F1=m1g, F2=m2g,L1=L2,∴m1gL1=m2gL2,m1=m2,这就是说,由已知砝码的质量可知被称量物的质量。6为指针,7是刻度盘,指针正对准刻度盘中心表示两端达到平衡,4为游码标尺,8是游码,5是调零螺母。与天平配套的还有砝码。

  应当指出,托盘天平的发明并没有使吊式天平退出历史舞台,相反,吊式天平不仅为人们继续使用,特别是科学家们仍继续使用着,而且在使用中不断改进,现代广泛应用的精密天平大都是吊式的,而托盘天平在日常生产和生活中用的较多,在科学实验中大多在精确性要求不太高的称量中使用。

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