Roberval таразысы: 1669 ж. Г. Персонн де Роберваль ұсынған теңдестіру құрылғысы. Екі көлденең сәуле, тік баған, өлшеу платформалары – құрылымы мен қағидасы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Роберваль таразысы — француз математигі Жиль Персон де Робервальдың 1669 жылы Француз ғылым академиясына ұсынған салмақ өлшегіші. Бұл таразыда екі бірдей көлденең арқалық тікелей бірін-бірің жоғары орналасып, тұрақты негізге бекітілген тік бағанаға жалғанады. Әр жағында екі көлденең арқалық тік арқалыққа бекітіледі. Алты бекіту нүктесі – орт. Екі тік арқалықтың үстіне салмақтайтын заттарды қоюға арналған екі көлденең тақта орнатылады. Төменгі көлденең арқалықта (және оған перпендикуляр) көрсеткіш пен тік бағанада белгі таразыны теңгеруге көмектесуі мүмкін. Салмақтайтын затты бір тақтаға қойып, екінші тақтаға калибрленген массаларды қосып, тепе-теңдікке жеткенше алып тастайды. Заттың массасы калибрленген массалардың массасына тең, заттар тақталардың қай жеріне қойылғанына қарамастан. Тік арқалықтар әрқашан тік, ал салмақ платформалары әрқашан көлденең болғандықтан, салмақтың белгілі бір қашықтыққа төмен түсуінен жоғалған потенциалдық энергия әрқашан бірдей болады, сондықтан салмақтың қайда орналасқаны маңызды емес. Ең жоғары дәлдік үшін Роберваль таразыларының жоғарғы тірегі сол және оң орттың арасындағы сызыққа орналасуын қажет етеді, осылайша ауытқу салмақтың сол немесе оң жағына түсетін күшке әкелмейді: идеалды орт нүктесінен төмен орналасқан тірек нүктесі төмен қозғалған тік бағананың бағытына күш түсіруге бейім (оң кері байланыс циклында); сондай-ақ, осы нүктеден жоғары орналасқан тірек нүктесі салмақтың кішкене өзгерістеріне жауап берудің орнына таразының қолдарын теңгеруге бейім (кері байланыс циклында). Тақтадағы орталықтан тыс салмақ табақты тік бағанаға төмен қарай күш пен момент түсіреді. Көптеген таразыларда төмен қарай күш жоғарғы арқалықтағы тіреу арқылы беріледі, ал төменгі арқалық таразының корпусымен ортасындағы қарапайым тіреу арқылы көлденең тіреліп, жоғарғы арқалықтың астына ілініп, платформалардың айналуын тоқтатады. Бағанадағы моментті көлденең арқалықтағы тең және қарама-қарсы күштердің жұбы қабылдайды. Егер ауытқу салмағы платформаның сыртына қарай, таразының ортасынан алыс орналасса, жоғарғы арқалыққа керілу күші, ал төменгі арқалыққа қысым күші түседі. Бұл керілулер мен қысымдар орталық тіректерден көлденең реакциялар арқылы беріледі; таразының екінші жағына ешқандай әсер етілмейді, сондай-ақ таразының тепе-теңдігі де өзгермейді.
The Roberval balance is a weighing scale presented to the French Academy of Sciences by the French mathematician Gilles Personne de Roberval in 1669. In this scale, two identical horizontal beams are attached, one directly above the other, to a vertical column, which is attached to a stable base. On each side, both horizontal beams are attached to a vertical beam. The six attachment points are pivots. Two horizontal plates, suitable for placing objects to be weighed, are fixed to the top of the two vertical beams. An arrow on the lower horizontal beam (and perpendicular to it) and a mark on the vertical column may be added to aid in leveling the scale. The object to be weighed is placed on one plate, and calibrated masses are added to and subtracted from the other plate until level is reached. The mass of the object is equal to the mass of the calibrated masses regardless of where on the plates the items are placed. Since the vertical beams are always vertical, and the weighing platforms always horizontal, the potential energy lost by a weight as its platform goes down a certain distance will always be the same, so it makes no difference where the weight is placed. For maximum accuracy, Roberval balances require that their top fulcrum be placed on the line between the left and right pivot so that tipping will not result in the net transfer of weight to either the left or right side of the scale: a fulcrum placed below the ideal pivot point will tend to cause a net shift in the direction of any downward moving vertical column (in a kind of positive feedback loop); likewise, a fulcrum placed above this point will tend to level out the arms of the balance rather than respond to small changes in weight (in a negative feedback loop). An off center weight on the plate exerts a downward force and a torque on the vertical column supporting the plate. The downward force is carried by the bearing at the top beam in most balance scales, the lower beam just being supported horizontally at midpoint by the body of the scales by a simple peg in slot arrangement, so it effectively hangs beneath the top beam and stops the platforms from rotating. The torque on the column is taken by a pair of equal and opposite forces in the horizontal beams. If the offset weight sits toward the outside of the platform, further from the centre of the scales, the top beam will be in tension and the bottom beam will be in compression. These tensions and compressions are carried by horizontal reactions from the central supports; the other side of the scales is not affected at all, nor is the balance of the scales.
Дұрыс
Роберваль таразысы күшейтілген тақталары бар арқалық таразыдан кем дәл және жасауға қиын болуы мүмкін. Дегенмен, арқалық таразының маңызды кемшілігі – оған ілгіш сымдар, тізбектер немесе таяқтар қажеттігі. Роберваль таразысы үш жүз жылдан бері ыңғайлылықты және орташа дәлдікті қажет ететін қолданулар үшін, әсіресе бөлшек саудада кеңінен қолданылып келеді.
The Roberval balance is arguably less accurate and more difficult to manufacture than a beam balance with suspended plates. The beam balance, however, has the significant disadvantage of requiring suspensory strings, chains, or rods. For over three hundred years the Roberval balance has instead been popular for applications requiring convenience and only moderate accuracy, notably in retail trade.
Өндірушілер
Бұрынғы Roberval таразыларын өндіретін белгілі фирмалардың қатарында Ұлыбританиядағы W & T Avery Ltd. және George Salter & Co. Ltd., ал Францияда Trayvou компаниялары бар. Америка Құрама Штаттарының Қаржы министрлігі үшін таразылар жасаған Генри Тромнер бұл үлгіні алғаш рет қолданған американдық болды.
Well known manufacturers of Roberval balances include W & T Avery Ltd. and George Salter & Co. Ltd. in the United Kingdom and Trayvou in France. Henry Troemner, who designed scales for the United States Department of Treasury, was the first American to use the design.