> Энциклопедический словарь Гранат, страница 132 > Вес

Вес

Вес. Всякое тело на земле подвергается действию силы, влекущей его вертикально вниз. То обстоятельство, что эта сила направлена к земному шару во всех частях его поверхности, показывает, что источником этой силы является не что иное, как земля. Сила притяжения, с которой земля действует на какое-либо тело, называется весом тела. Кажущияся исключения из общого правила, как, например, поднятие аэростата в воздухе или пробки в воде, объясняются тем, что здесь появляется на сцену другая сила, направленная противоположно силе веса и преодолевающая ее. Совокупность опытов, производимых с помощью весов, показывает нам, что отношение, в котором находятся между собою веса каких-нибудь двух тел, остается постоянным, где бы ни производилось взвешивание; при этом необходимо лишь, чтобы оба тела подверглись взвешиванию в одном и том же месте. Из этого, конечно, не следует, что В. данного тела остается постоянным при различных условиях; ибо, если бы, с изменением условий, В. различных тел менялся в одном и том же отношении, то весы (рычажные; не могли бы обнаружить такого изменения. Наши сведения о В. тел и его изменениях расширяются благодаря опытам с маятником. Данный маятник в определенном месте при постоянной температуре сохраняет изо дня в день, из года

В год одну и ту же продолжительность качания: это показывает, что тяга земли на его чечевицу остается постоянною, т. е. В. чечевицы не из-, меняется. Это постоянство В. данного тела, находящагося в определенном месте, повидимому, остается в силе, несмотря на физические или химические изменения вещества тела. Ландольт производил опыты следующого рода: в запаянную стеклянную трубку заключались два вещества, способные химически реагировать между собою; будучи первоначально разделены друг от друга, они затем были смешиваемы и образовывали новое соединение; трубка взвешивалась до реакции и после реакции. Из своих обширных и продолжительных опытов Ландольт (равно как и другие ученые, занимавшиеся тем же вопросом) вывел заключение, что В. материи не меняется в результате химических реакций. Изменение температуры тела, повидимому, также не оказывает влияния на его В. Так. обр., при современном состоянии наших знаний, мы имеем право считать В. тела, находящагося в определенном месте, неизменным при всяких условиях.—Но дело меняется, как скоро мы станем рассматривать В. одного и того же тела, помещаемого в различных местах по отношению к земле. На этот вопрос не могут ответить весы, если их употреблять, как обыкновенно: ибо обе чашки с их нагрузками делаются легче или тяжелее в одном и том же отношении. Но опыты с маятником давно уже показали, что секундный маятник в разных местах имеет различную длину, след. и различную продолжительность колебания; а это значит, что изменяется В. его чечевицы. Так. обр., было найдено, что с перемещением тела от экватора в полярные страны В. его увеличивается приблизительно на полпроцента.—Немецкий физик Иолли в 1881 г. описал следующий опыт. Точные весы были установлены наверху башни, на высоте 25 метров над полом; к чашкам с помощью длинных проволок были подвешены другия чашки, находившиеся на расстоянии 4 мет-

Весы, их устройство и виды.

Устройство точных Б. Главная часть В. есть так называемое коромысло. Это — симметричное тело, через средину которого проходит треугольная призма („ножъ“), обращенная книзуострым ребром; выступающими из коромысла концами это ребро касается плоской подставки; таким образом, оно служит линией опоры коромысла и осью его вращения; отсюда видно, что коромысло представляет собою не что иное, как равноплечий рычаг. По концам коромысла находятся еще два „ножа“, обращенные ребрами кверху; на них навешиваются крючки или пластинки, к которым прикреплены чашки весов. На рис.1 дан схематический чертеж коромысла; а, b и с-ребра ножей. На рисунке 2, передающем одну из действительных форм устройства весов, нож, служащий опорою коромысла, обозначен буквой р; коромысло здесь имеет вид удлиненного ромба с вынутой серединой. Рисунок 3 изображает конец коромысла с одной из боковых призм. Наконец, рисунок 4 дает общий вид точных весов.— В. строятся так, чтобы ребратрех призм а, b, с лежали в одной горизонтальной плоскости, когда весы не нагружены (рисунок 1), и, кроме того, были параллельны друг другу. Длинная стрелка q (рисунок 1 и 2), приделанная к коромыслу, дает возможность следить за его качаниями; для этого за нижней оконечностью ея установлена горизонтальная скала. Чтобы ребра призм не притуплялись от непрерывного движения частей, соприкасающихся с ними, устраивается особое приспособление, называемое арретиром. Это —род рамы, подвижной в вертикальном направлении; будучи подведена под коромысло, она поднимает коромысло с подставки и чашки—с боковых призм. На рисунке 2 коромысло изображено в арретированном состоянии; к механизму арретира относятся части, обозначенные буквами д, f, mjc, е.— Призмы и части,

Рисунок 2.

соприкасающияся с их ребрами (подставки, крюки), делаются из весьма твердого материала (закаленной стали, агата, горного хрусталя). Для защиты от пыли и воздушных течений точные В. всегда помещаются внутри стеклянного шкапа (рисунок 4), снабженного дверцами (часто опускными). — Теория весов в простейшем ея виде сводится к теории рычага, находящагося под действием трех сил: собственного веса и весов чашек с нагрузками. Эта теория показывает, что для возможности пользоваться весами, коромысло должно нахо-

Рисунок 3.

диться в устойчивом состоянии, то есть точка опоры должна быть выше центра тяжести коромысла. В самом деле, если бы точка опоры совпадала с центром тяжести (безразличное состояние), то при равных нагрузках коромысло во всяком положении оставалось бы в равновесии; при нагрузках же неравных чашка более нагруженная всякий раз падала бы до возможно низкого положения. Если бы центр тяжести коромысла был выше точки опоры (неустойчивое состояние), то В. постоянно перекидывались бы на одну или на другую сторону.—В. называются верными, если при равных нагрузках обеих чашек коромысло всегда успокаивается в горизонтальном положении.

Теория показывает, что для этого необходимы следующия условия: 1) оба плеча коромысла должны быть равны по длине; 2) они должны быть равны также по весу и по распределению их материала; 3) веса чашек должны быть равны между собою.—Теория, наконец, знакомит нас с условиями, от которых зависит чувствительность В., то есть способность их давать отклонение коромысла при малой разнице в весе нагрузок, лежащих на чашках. Если рассматривать коромысло, как тело абсолютно твердое, то чувствительность В. оказывается тем большей, 1) чем меньше расстояние между центром тяжести коромысла и точкой опоры, 2) чем меньше средняя величина площади поперечного сечения коромысла, 3) чем легче материал, из которого сделано коромысло. В виду значения первого условия, в весах устраивается приспособление, позволяющее по желанию повышать и по-р нижать центр тяжести коромысла; на рисунке 2 роль такого приспособления играет q — гайка, передвигающаяся кверху и книзу вдоль стрелки (Заметим при этом, что для перемещения центра тяжести в горизонтальной плоскости служит так называемым „флюгеръ0, отмеченный бук. г на рисунке 2). Для того, чтобы удовлетворить второму условию, коромысло делается вырезным (рисунок 2, 4, 5); кроме того, ему обыкновенно придают небольшую длину, так как иначе оно стало бы прогибаться. — Наконец, удовлетворяя третьему условию, изготовляют коромысло (хотя и не всегда) из легкого материала, например, из магналия. Изображенное на рисунке 5 коромысло весов Сарториуса отливается из алюминия

Рисунок 4.

с примесью серебра.—Разновески. Необходимою принадлежностью В. описанного типа являются разновески, то есть набор гирь определенной массы, из которых при помощи комбинаций можно составлять всевозможные нагрузки. Массы разновесок, принадлежащих одному набору, могут находиться менаду собой, например, в следующих отношениях: 1:2:2:6:10:20:; 20 : 50 : 100 : 200 : 200 : 500 : 1000 : 2000 и так далее Главное требование, которому должны удовлетворять хорошия разновески состоит в неизменности их массы; с этою целью их делают иногда из материала, отличающагося особенною стойиюстыо, — из сплава

платины с иридием или из горного хрусталя. Весьма употребительны разновески из латуни, позолоченные или никкелированныя; разновески мельче 1 грамма делаются из платины или алюминия. Вместо самых мелких разновесок употребляются так называемым рейтеры, или ездоки (рисунок 7); это—изогнутая платиновая проволока, весом в 1 сантиграмм, служащая для вешания на плече коромысла весов. Если повесим ее, например, на таком расстоянии от точки опоры, которое равняется 0,2 длины плеча, то это по законам рычага равносильно тому, как если бы на соответствующую чашку прибавлен был груз в 0,2 сантиграмма, или 2 миллиграмма. С этою целью плечи коромысла обыкновенно бывают разделены на 10 или 100 равных частей (смотрите рисунок 3). — Взвешивание. Если мы уравновесимна В. какое-либо тело с помощью известного количества разновесок, то вес их равен весу тела; но вес их, представляя собою величину, изменяющуюся с переменою места на земной поверхности (смотрите вес), сплошь и рядом может оставаться для пас неизвестным; след., останется неизвестным и вес тела. Зато нам известна масса разновесок; и так как в данном месте земной поверхности два тела одинакового веса имеют и одинаковую массу, то становится ясным, что посредством взвешивания мы узнаем массу взвешенного тела. Таким образом, рычажные В. являются инструментом, служащим для измерения масс. — Простейший прием взвешивания состоит в том, чтобы, положив взвешиваемое тело на одну чашку В., нагрузить другую гирями до приведения коромысла в горизонтальное положение (что указывается вертикальным положением стрелки). Однако, в такой форме этот способ практически почти не применим, потому что при опускании арретира весы всегда начинают качаться; и качания эти настолько продолжительны, что нет возможности ожидать полного успокоения коромысла. Поэтому обыкновенно поступают так: следят за движениями стрелки по скале (смотрите выше) и по ея колебаниям на основании некоторых правил высчитывают то положение ея, которое наступило бы при успокоении качаний. Кроме того, существует еще три приема, дозволяющих выполнить взвешивание верно на неверных весах (неравноплечих или с неравными чашками). Это именно: 1) Гауссов способ двойною взвешиванип. Тело кладут поочередно на ту и на другую чашку и определяют те две нагрузки, которыми оно уравновешивается; назовем их Р и р. Тогда истинная масса тела равняется V Рр; 2) способ Борда, или способ тарирования: положив тело на одну из чашек, уравновешивают его „тарою” (дробью, песком, опилками), положенною на ДРУГУЮ чашку; затем снимают тело и заменяют его разновесками до нового равновесия. Ясно, что вес этихделяемой величины. Иногда, чтобы избегнуть необходимости этой поправки, производят взвешивание в безвоздушном пространстве.—Другие типы весов. — В. гидростатические (рисунок 6),

разновесок равен весу тела; 3) способ Менделеева, или способ постоянной нагрузки: на одну чашку весов кладут полный набор разновесок в наибольшем количестве, какое выдерживается весами без повреждения, и уравновешивают это тарою на другой чашке; затем, снимая должное количество разновесок, кладут вместо них взвешиваемое тело до восстановления равновесия. Вес тела равняется весу снятых разновесок.—При взвешивании является необходимым соблюдение ряда предосторожностей, из которых главнейшая—следующая: В. должны быть арретированы все время, лишь за исключением тех промежутков, когда наблюдатель следит за качаниями коромысла.Такие обстоятельства, как дыхание наблюдателя или тепловое лучеиспускание его тела, могут иметь влияние на результат взвешивания. В Парижском международном бюро мер и весов В. установлены на особых фундаментах в помещении, поддерживаемом при неизменной температуре; накладывание гирь совершается при помощи особых механизмов; положение равновесия наблюдается в зрительную трубу с расстояния в 4 метра. —При соблюдении всех предосторожностей можно бывает достигнуть черезвычайно большой точности результата. Так, определяя массу около 1 килограмма, можно сделать это с погрешностью, меньшей 0,1 миллиграмма и даже (в исключительных случаях) меньшей 0,005 миллиграмма, что составляет соответственно одну десятимиллионную и одну двухсотмил-лионную долю измеряемой величины. Никакое другое физическое измерение не может Сыть осуществлено с такою степенью точности.—Всякое тело, окруженное воздухом, теряет, по закону Архимеда, в своем весе столько, сколько весит вытесняемый им воздух, поэтому всякий результат непосредственного взвешивания нуждается в соответствующей поправке, которая обыкновенно составляет несколько десятитысячных долей опреотличаются от выше описанных В. только тем, что у них одна из чашек значительно короче другой и имеет крючек на нижней стороне. Они употребляются для взвешивания тел в жидкости, при определении удельного веса.— В. Мора (рисунок 7) служат для быстрого определения удельного веса жидкостей. К одному концу коромысла этих весов подвешена, чашка В; к другому—запаянная стеклянная трубочка с ртутью А, вес которой равен весу чашки. Плечо коромысла, к которому привешена тру

бочка А, разделено по длине на 10 равных частей. Под буквой Р указана (в увеличенном масштабе) формаразновесок - ездоков, изготовляемых из латунной проволоки. Из них две имеют вес, равный весу воды, вытесняемой грузиком А, третья имеет вес, в 10 раз меньший,четвертая вес в 100 раз меньший сравнительно с двумя первыми. Желая определить вес какой-нибудь жидкости,

наливают ее в стакан С, затем опускают туда грузик А и навешивают разновески на разделенное плечо так, чтобы коромысло оставалось в горизонтальном положении. Если при этом, например, первая разновеска висит на 7-ом делении, третья на 2-ом делении, а четвертая на 4-ом, то удельный вес исследуемой жидкости равен 0,724. Несколько измененная форма весов Мора, называемая В. Вестфаля, изображена на рисунке 8. Здесь чашка В заменена противовесом К; грузик А представляет собою термометр, которым определяется температура жидкости. Вместо стрелки служит указатель

J. — Пружинные весы, в отличие от рычажных, указывают в сущности вес тел; они представляют собою частный случай динамометра (cat.). К этому типу относятся также так называемым микровесы, служащие для измерения очень малых грузов. Микро-весы Сальвиони состоят из куска стеклянной нити, закрепленной на одном конце; благодарясвоей твердости нить сохраняет горизонтальное положение. Если же к свободному концу нити привесить испытуемое тело, то нить согнется; гнутиф наблюдается в микроскоп, и по величине гнутия судят о весе тела. Этим прибором Сальвиони доказал, что мускус убывает в весе при своем испарении. На рисунке 9 изображены микровесы по Нернсту.— В. торговые и технические часто отличаются от описанных выше точпых В. только меньшей чувствительностью и, в связи с этим, меньшей сложностью устройства (отсутствие арретира, рейтера футляра). Но существуют и своеобразные формы таких приборов. Из них В. Роберваля (рисунок 10) общеизвестны. Их коромысло АВ помощью шарниров соединено с вертикальными стержнями АА и ВВ, а эти, в свою очередь, соединены с концами рычага АВ, так что получается фигура параллелограмма АВВА. Вертикальные стержни поддерживают чашки. По причине трения в сочленениях чувствительность таких весов невелика.— В. для писем изображены на рисунке 11. Они представляют собою ломаный рычаг с чашкой для взвешиваемаго

предмета на одном конце и с противовесом и указателем на другом конце; указатель, останавливаясь против того или иного деления заранее прокалибрированной скалы, прямо показывает вес предмета в граммах. Такие В. особенно удобны для быстрой сортировки различных предметов по известным классам. — Римские В. (рисунок 12) известны с глубокой древности. Здесь взвешиваемое тело висит на коротком плече АС рычага, имеющого точку опоры в С; по другому плечу передвигается груз Q до тех пор, пока коромысло не примет горизонтального положения. Деления, нанесенные на длинном плече, показывают, во сколько раз взвешиваемое тело Р тяжело груйа Q. — В безмене, или скандинавских В. (рисунок 13) противовес t укреплен неизменно, а перемещается точка опоры рычага (представленная петлей на рисунке). У нас в торговле запрещено употребление безмена; предпочтительные в сравнении с ним римск. В допуск. лишь въраз-носн. торгу.—Устройство десятичных В. изображено схематически на рисунке 14 и в натуральном, несколько разобранном виде на рисунке 15. Коромысло ABCD имеет точку опоры в В; к А привешена чашка S для гирь, к плечу BD в точках С и D привешены две тяги СЕ и DB; из них DD внизу сочленена с длинным плечом рычага 2-го рода BD, имеющого точку опоры в В; на короткое же плечо ВС этого рычага действует часть веса взвешиваемого груза Q, лежащого на платформе EF, сочлененной с тягою 6Ж. Десятичные В. строятся так, чтобы длина АВ была в 10 раз больше длины ВС, и, кроме того, чтобы существовала пропорция ВС: BD=BC : ВВ теория показывает, что в таком случае, при равновесии В., гири, положенные на чашку S, составляют по весу

Рисунок 10.

Рисунок 11.

десятую долю груза Q— Подобно этому строятся сотенные В. для взвешивания очень больших грузов; в них АВ=100ВС и вес гирь составляет сотую долю веса груза. Составною частью подобных В. нередко является подвижная гиря, как это имеет место в римских В. Устраиваются особые В. для взвешивания грузов в несколько тысяч пудов, как, например, железнодорожных локомотивов; фирства их заключается в следующем: на одном конце коромысла прикреплен магнит или катушка, по которой проходит ток; по близости отсюда находится другая катушка, по которой также проходит ток; возникающее притяжение или отталкивание коромысла уравновешивается грузами, накладываемыми на чашку, привешенную к другому концу коромысла. Количеством этих грузов опреде-

ма Фербенкс в Ныо-Иорке строит В. для взвешивания судов в шлюзах. — В заключение упомянем о нескольких приборах, называемых также весами, но служащих не для взвешивания в собственном смысле. В. электромагнитные и электродинамические служат для измерения силы электрического тока. Принцип устройляется величина притяжения или отталкивания, а отсюда делают заключение о силе испытуемого тока. Существует немало разновидностей приборов этого рода.— Магнигпгше В. служат для измерения магнитных сил или магнитных проницаемостей. —О крутильных В. см.

А. Бачинский.

ооров от пола; гирями, положенными на верхнюю чашку, уравновешивался груз, помещаемый поочередно то на верхней, то на нижней чашке. В. груза составлял около 5 килограммов; и оказалось, что вверху он весит на 32 миллиграмма меньше, чем внизу. — В более широких размерах относящияся сюда наблюдения производились с помощью маятника. Так. обр., мы видим, что В. тела изменяется и с перемещением тела вдоль земной поверхности, и с поднятием его над этой поверхностью. Ср. тяжесть. А. Бачинский.