Çəki tərəzi ilə, məsafə hökmdarla, təzyiq manometrlə və s. ilə ölçülür. Gücü ölçən cihaz ixtira edilibmi? Belə bir vasitə, şübhəsiz ki, mövcuddur. Buna dinamometr deyilir. Öz əlinizlə evdə, yeri gəlmişkən, gücü ölçmək üçün sadə, lakin kifayət qədər səmərəli cihaz, öz eksklüziv dinamometrinizi hazırlamaq asandır.
Kütlə, qüvvə, çəki
Söhbətlərdə biz çox vaxt kütlə və çəki kimi anlayışları qarışdırırıq. Onların arasında nə fərq var? Kiçik misal. 32 kq ağırlığında gimnastik çaydanımız var. Bu dəmir məmulatı onların üzərinə qoysaq, məişət tərəzilərimiz nə qədər göstərəcək. Gəlin ayın səthinə zehni olaraq hərəkət edək. Özümüzlə aparacağımız tərəzilərin göstəriciləri dəyişəcək və cəmi 5 kq 120 q olacaq. Ancaq sistemimizin ən böyük planeti olan Yupiterdə ən böyük cazibə qüvvəsi ilə tərəzi 84,5 kq-ın hamısını göstərəcək. Çaydanın kütləsi dəyişibmi? Xeyr.
Bu necə ola bilər? Gəlin kosmosa bir çəki yerləşdirək, orada çəkisizlik vəziyyətində tərəzi ümumiyyətlə sıfır göstərəcək. Çəki getdi? Bunun belə olmadığına əmin olmaq üçün gimnastika aparatımızı layiqli sürətə səpələməyə və onu bu və ya digər hədəfə yönəltməyə dəyər. Eyni təcrübə Ayda, Yerdə, Yupiterdə təkrarlanması şərtiylə sürətmaneə ilə toqquşma anında eyni olacaq, məhv eyni olacaq.
Bütün nümunələrdə qazanın kütləsi 32 kq olaraq qalır. Nə dəyişir? Ağırlığın tarazlığın platformasına basdığı qüvvə. Və onu ölçmək üçün "çəki" adlanan bu qüvvə kiloqramlarla deyil, nyutonlarla düzgündür.
Bir nyutonluq qüvvə Yer planetinin səthindəki 102 qramlıq yükün çəkisinə bərabərdir.
Beləliklə, öz əlimizlə dinamometr hazırlayaraq, güc kimi mühüm fiziki kəmiyyəti ölçə biləcəyik.
Dinamometer dizaynının ümumi prinsipi
Qüvvə ölçmək üçün cazibə qüvvəsi nadir hallarda istifadə olunur. Bu, yalnız əlverişsiz deyil (çəki və ya əks çəki yalnız şaquli olaraq işləyə bilər), həm də tamamilə dəqiq deyil. Fakt budur ki, Yerimiz tam kürə deyil. Qütblərdə bir qədər yastılaşmış ellipsoiddir. Buna görə də, ekvatorda planetin mərkəzinə olan məsafə qütbdən daha böyükdür, əlavə olaraq, ekvatorda hər hansı bir bədən çəkisini bir qədər azaldan mərkəzdənqaçma qüvvəsindən təsirlənir, buna görə arıqlamağa zəmanət verilir. (çox olmasa da, yalnız 0,5%), sadəcə qütbdən ekvatora getmək lazımdır.
Ona görə də gücü ölçmək üçün ən çox elastik elementlər üzərindəki cihazlardan istifadə olunur. Və bəzən sadəcə nəhəng bir gücü ölçmək lazımdır, məsələn, kosmik daşıyıcı raketin mühərrikinin təkanını. Yalnız belə bir dinamometrin necə olacağını təsəvvür etmək olar.
Öz əllərinizlə çətin ki, edə bilərsiniz. Ancaq bütün "güc sayğacları" üçün iş prinsipi eynidır: gücelastik elementi deformasiya edir, cihaz bu deformasiyanın dəyərini təyin edir.
Standart Dinamometr
Məktəb fizika dərslərinin laboratoriya işində gücü ölçmək üçün sadə yay qurğusundan istifadə edilmişdir. Öz əlinizlə dinamometri məktəbdəkindən pis olmayan şəkildə necə edəcəyinizi düşünün.
Bütün cihazın yığıldığı əsas adi taxta taxta və ya polikarbonat, plastik, qalay zolağıdır, bir çox variant var. Plitə üzərində bir ucu sərt şəkildə sabitlənmiş, digəri qüvvənin ötürüldüyü gövdəyə bağlanan bir yay var. Bir qayda olaraq, bu polad çəngəldir. Yayın uzanma dərəcəsi tətbiq olunan qüvvəyə mütənasibdir. Deformasiyanın miqdarı nyutonlarda tətbiq olunan miqyasda əks olunur. Dinamometr belə işləyir. Evdə öz əllərinizlə onu yaydan etmək lazım deyil, hər hansı bir elastik material, məsələn, elastik bant yaxşı işləyəcək.
Kalibrləmə
Qüvvə sayğacının işləməsi üçün onun kalibrlənməsi lazımdır. Bunu etmək üçün cazibə qüvvəsindən istifadə edə bilərsiniz. Məlumdur ki, bir nyuton qüvvəsi 102 qram çəkiyə uyğundur. Dinamometr öz əllərinizlə aşağıdakı ardıcıllıqla kalibrlənir:
- dinamometr şaquli;
- yay yüklənməmiş halda, göstərici mövqeyi 0-a uyğundur;
- dinamometr 102 qram çəki ilə yüklənir, işarəsi 1 nyutondur;
- 204 qramlıq çəki 2 nyuton və s. işarə mövqeyi verəcək.
Gördüyünüz kimi qurunDIY dinamometri asandır.
"Ev" dinamometrlərinin müxtəlif dizaynları
Ölçüləcək yükə qərar vermək lazımdır. Və dinamometr etməzdən əvvəl hesablama aparmaq daha yaxşıdır. Öz əllərinizlə həm güclü bir cihaz, həm də kiçik, lakin daha həssas bir cihaz edə bilərsiniz. Və bir çox dizayn variantları var.
Məsələn, öz əlinizlə rezindən dinamometr hazırlamaq asandır. Klassik “məktəb”dən heç bir fərqi yoxdur. Yeganə fərq ondadır ki, yay əvəzinə daha əlçatan elastik bant istifadə olunur, məsələn, alt çubuqdan və ya model təyyarədən.
Bir az təxəyyüllə adi birdəfəlik şpris gücü ölçmək üçün cihaza çevrilir. Cihaz şəkildə göstərilib, diqqət edilməli olan yeganə şey şpris pistonudur, onu çevirmək (və ya iti bıçaqla kəsmək) lazımdır ki, o, şpris gövdəsinin içərisində səy göstərmədən hərəkət etsin.
İstəsəniz öz əllərinizlə qələmdən dinamometr, yaylı adi diyircəkli qələm edə bilərsiniz.
Çubuq mürəkkəbdən təmizlənməlidir, yazı topunun ucunu əzmək və içinə adi kağız klipi daxil etmək lazımdır.
Pyezoelektrik elementlərdə dinamometr
Son dövrlərdə prefabrik dinamometrlər ən çox piezoelektrik elementlərdən istifadə etməklə hazırlanır. Piezoelektrik element - kristal, uclardamexaniki sıxılma zamanı potensial fərq (gərginlik) meydana çıxır. Üstəlik, bu potensial fərqin böyüklüyü sıxılma dərəcəsindən asılıdır.
Bu tip dinamometrlər çubuq vuruşunun olmaması (sadəcə həssas elementə basmaq lazımdır), həddindən artıq dəqiqlik və böyük ölçü diapazonu ilə fərqlənir. Piezo elementləri həm kiçik qüvvələrin dəqiq ölçülməsi üçün həssas cihazları, həm də traktorların dartma qüvvələrini ölçən dinamometrləri hazırlamaq üçün istifadə olunur.
