Uma balança , do latim bis (duas vezes) e lanx (prato), é um instrumento de medida que se utiliza para avaliar massas por comparação com "pesos", na linguagem cotidiana , ou "massas marcadas" cujas massas são conhecidas.
As escalas existem desde os tempos antigos . Como a balança exigia o uso de pesos , obrigava a pesagem a ser regulada com o maior cuidado. As escalas são tornar apenas instrumentos de precisão reais no XIX th século.
No XVII th século, a invenção de Roberval revoluciona pesagem, com a ideia de fazer as bandejas acima do feixe (pivotante peça oblongo em torno de um eixo horizontal) e não abaixo. No XVIII th século, observações e devido a ganhos de sensibilidade Lavoisier são favoráveis ao uso eficiente em laboratórios. A escala Roberval é aperfeiçoada por Béranger que reduz as forças laterais e o atrito, substituindo as barras de força por pequenos manguais secundários. No XX th século, escalas "Roberval" e "Beranger" são todos os contadores comerciantes quando ele aparece na segunda metade do XX ° século, o "equilíbrio automático" com uma escala calibrada ou ventilador forma circular que indica o peso pela posição de um marcador móvel, sem ter que mover o peso manualmente. A eletrônica está causando uma mudança nas escalas de fabricação, com menos componentes mecânicos e automação da tara . A varredura permite instrumentos com telas e impressoras que permitem a visualização dos dados desejados, na negociação, o preço da quantidade pesada.
Uma escala "boa" deve ser justa, sensível e fiel.
O fabricante de escalas é um “pêndulo”.
Balanças existem desde a Antiguidade. Como a balança exigia o uso de pesos, obrigava a pesagem a ser regulada com o maior cuidado. As escalas são tornar apenas instrumentos de precisão reais no XIX th siècle.Elles são muito úteis para medir a massa.
Nos tempos antigos, os funcionários verificaram a precisão de pesagem de comerciantes e comerciantes usando padrões de medição. Os primeiros estandartes, feitos de cobre ou bronze , foram feitos na Ásia e no Egito antes da invenção do dinheiro .
Vários tipos de instrumentos de pesagem já existiam, os nossos são descendentes deles. A trutina era usada para as pesagens grandes, a moneta para as pequenas. A statera é a escala hoje chamada de escala romana . Ele permite que um único instrumento seja usado para pesagem.
A libra é a unidade de medida (a libra ) e corresponde à massa da moeda como , ou aproximadamente 327 g . Essa massa é dividida em doze onças de aproximadamente 27,29 g .
Nenhum novo tipo de balança aparece, mas a palavra "balança" toma seu lugar na língua francesa.
No final do XII th século, Filipe Augusto substitui a unidade de "peso" - no momento em que não poderia ainda em massa e peso - (o livro ) nos jardins , que permanecerá até que a unidade de massa 'em 1795. O marc será usado em todos os países da Europa, mas infelizmente com diferentes valores de massa. Na França, o bagaço é dividido em oito onças , a onça em oito grosseiros , o grosso em três deniers e o denier em 24 grãos .
Na Idade Média , o rei cobrava, graças a um direito estatal, um imposto sobre as mercadorias que eram pesadas nos salões e que se chamava direito de pesagem .
Este é o período de desenvolvimento das caixas de pesagem usadas para pequenas pesagens. Essas pequenas caixas de madeira, com cerca de 15 cm de comprimento, continham uma balança com braços iguais montados sobre uma coluna removível, bem como seus pesos. Muito difundidos entre os comerciantes, eles eram usados para verificar a massa de moedas de ouro e prata em circulação. Os pesos contidos nessas caixas foram chamados de “pesos de dinheiro”. Cada um desses pesos foi ajustado à massa legal de uma determinada moeda e, muitas vezes, à sua imagem.
A invenção de Roberval revolucionou a pesagem com a ideia de colocar as bandejas acima do mangual e não mais abaixo.
Lavoisier aperfeiçoou o equilíbrio e os princípios da pesagem. É geralmente utilizado em laboratórios, depois de desenhada uma balança sensível ao miligrama.
O arcaico sistema de pesos e medidas específicos de cada cidade ou de cada região foi questionado na época da Revolução Francesa . Os benefícios do sistema métrico , criada em França em 1795 e determinou a 1 st de Janeiro de 1840 acompanhado por um padrão único para todo o país, se espalhou em todos os países de forma gradual. As formas dos pesos padrão também são regulamentadas:
Os diferentes tipos de escalas não mudaram desde o XVII º século. Não foi até as melhorias devido a Louis Poinsot em 1821 que a chamada escala de Roberval se espalhou amplamente. Um decreto ministerial autoriza “a admissão, verificação e puncionamento da balança Roberval ”.
A escala Roberval é aperfeiçoada por Béranger que consegue reduzir as forças laterais e o atrito usando pequenos manguais secundários que substituem as barras de força.
Foi também nesta altura que surgiu a plataforma de pesagem que, graças à "alavanca compensada" inventada na Inglaterra, permitia realizar grandes pesagens sem utilizar grandes células de carga.
Escalas "Roberval" e "Beranger" são todos os contadores comerciantes quando aparece no final do XIX th século, a "escala automática" é composto por um mostrador, gama circular ou em forma de onde se pode ler directamente a massa do objecto pesado indicado por uma agulha, e sem ter que mover o peso manualmente.
Os desenvolvimentos mais recentes são devido à eletrônica . A partir de agora, balanças eletrônicas exibem ou imprimem a massa diretamente e muitas vezes até calculam o preço correspondente.
A balança mais sensível do mundo, criada em 2012 por pesquisadores do Instituto Catalão de Nanotecnologia , permite pesar ao yoctograma mais próximo .
A balança é um instrumento de medida baseado nas leis da mecânica , funciona conseguindo o equilíbrio entre duas forças que podem ser de naturezas diferentes, mas pelo menos uma delas é um peso. Na verdade, existem dois tipos de escalas:
As balanças tipo 1 consistem em uma alavanca que equilibra as massas em relação ao fulcro. Estas são as escalas com duas placas, as escalas romanas, ...
Os balanços tipo 2 consistem em uma alavanca com a qual se obtém o equilíbrio entre as forças, em relação ao fulcro. Estes são dinamômetros (incluindo células de carga), escalas pneumáticas, escalas elétricas, etc.
Uma escala "boa" deve ser:
Se os dois braços de uma balança são de comprimentos desiguais, o valor da pesagem depende do prato em que o objeto a ser pesado é colocado. Para restaurar o valor correto, é necessário realizar uma dupla pesagem .
A escala de plataforma (também chamada de escala comum) consiste em uma barra de metal rígida chamada de "mangual" cruzada em seu meio perpendicular ao seu comprimento por um prisma de aço chamado de "faca central". Este prisma repousa por uma de suas bordas em dois pequenos planos de aço fixados na extremidade de uma coluna que, conseqüentemente, sustenta o mangual. As duas pontas do mangual são utilizadas para apoiar: uma, o corpo a ser pesado, a outra as massas marcadas destinadas a equilibrar o corpo.
O princípio de funcionamento da escala do feixe é o mesmo da escala do prato. A diferença é que nesta balança, o mangual não repousa sobre uma coluna, mas sobre uma parte metálica que permite que a balança seja suspensa.
O trabuco é um tipo especial de escala de pan. É uma balança de precisão, usada para pesar pequenas quantidades de substâncias. Também era usado para pesar moedas.
Ele está na origem da expressão “in hard cash”.
Nesse tipo de balança, a alavanca de braços iguais consiste em uma viga rígida cujo fulcro é uma faca central, feita de um material muito duro, cuja forma é a de um prisma triangular e cuja borda se apóia sobre uma pequena horizontal. plano do mesmo material. Nas extremidades do mangual, duas outras facas equidistantes da faca central sustentam dois pequenos planos horizontais aos quais foram fixados os suportes que transportam as duas pequenas placas. As bordas das três facas devem ser absolutamente paralelas e coplanares. O mangual, sob a ação das forças do peso que atuam nas duas pequenas placas, realiza oscilações amortecidas em torno da posição de equilíbrio. Uma agulha fixada no mangual permite observar, em escala graduada, as oscilações e determinar a posição de equilíbrio.
Como as facas são muito delicadas, não são feitas para suportar a carga até o momento da pesagem. Quando a balança está na posição de descanso, um dispositivo de travamento operado manualmente de fora levanta a faca central, separa-a da superfície de apoio e também separa as facas das placas de seu plano de aplicação.
Se o nome "Romano" viesse do árabe rommäna (romã, por analogia de forma entre o contrapeso e a fruta), o princípio do equilíbrio viria da China.
Nesta escala, os dois braços do mangual não têm o mesmo comprimento: o braço do lado da massa desconhecida tem comprimento constante, enquanto o comprimento do braço que sustenta o contrapeso é variável. O equilíbrio não é obtido equalizando as duas massas, mas atuando sobre o comprimento do braço que carrega o contrapeso. O equilíbrio é alcançado quando, ao mover este contrapeso ao longo de sua haste, a viga atinge a posição horizontal. O braço mais longo possui divisões com indicação das massas correspondentes. Então, é suficiente ler a massa do objeto.
Nas balanças romanas portáteis, existem dois pontos de fixação separados, que dão acesso, após a rotação do aparelho, a duas balanças diferentes, de modo a favorecer a precisão ou a pesagem de massas maiores.
A diferença de comprimento entre os braços permite pesar cargas muito maiores que as do contrapeso. A medição de massas não depende do campo gravitacional.
Hoje, a balança romana ainda é frequentemente usada como balança de bebê e balança doméstica e, às vezes, como balança de banheiro. Em boas condições e bem ajustados, esses instrumentos apresentam boa precisão.
Este equilíbrio deve o seu nome ao seu inventor Gilles Person, matemático e físico francês, conhecido pelo nome de Roberval , por ser originário de Roberval no Oise. Gilles Person teve a ideia engenhosa de colocar as bandejas acima do flagelo, ao passo que por milênios elas haviam sido colocadas sob o flagelo (ver sobre este assunto o arquivo da Universidade de Tecnologia de Compiègne ).
A escala Roberval inclui um mangual com três facas, as duas extremidades das quais suportam as duas placas abertas. Os deslocamentos das placas são guiados por hastes verticais ligadas a uma contra-viga. Todo o mangual, contra-mangual, hastes verticais, constituem um paralelogramo articulado. Quando os dois braços do mangual estão no mesmo nível, massas iguais colocadas nas duas placas estão em equilíbrio.
Para melhorar a sensibilidade da balança, os manguais e facas são dimensionados de acordo com a capacidade máxima da balança. É por isso que a capacidade máxima está claramente marcada em cada escala.
Um modelo particular deste tipo de escala é a escala “Béranger” (em homenagem ao seu fabricante Joseph Béranger).
Na Bélgica, hoje em dia, o decreto real de 9 de setembro de 1975 especificou que dois tipos de escalas estavam isentos de aprovação de modelo: “Roberval” e “Béranger”.
Esta escala é um equilíbrio feixe pequeno que foi utilizado nas XVIII th variadores século para pesar moedas.
A célula de carga consiste em uma mola , cujo alongamento é medido por meio de uma régua que se move em uma escala graduada.
As medições fornecidas são forças e indicam apenas a massa em um determinado campo de gravidade.
Esses dispositivos, também sujeitos a erros em caso de extensão irreversível da mola, são proibidos para transações comerciais.
Este mesmo princípio é usado em muitas balanças mecânicas de banheiro.
Este modelo em escala tem sido amplamente utilizada no meio do XX ° século.
Esta é uma variante da escala romana.
Em chapa de aço lacada, com placa cromada, esta balança trabalha com duas massas deslizantes sobre duas réguas graduadas, uma para quilogramas e outra para gramas.
Este modelo de balança também foi utilizado como balança de bebê, após a substituição da bandeja por um descanso de bebê, composto por dois suportes de plástico e um colchão de vinil branco opaco.
Uma balança de letras é uma balança usada para pesar uma carta e, mais geralmente, um item postal.
A gangorra é, como a balança romana, uma balança de braços desiguais. A carga é colocada em um plano de suporte atuando em um braço de alavanca curto. O equilíbrio é obtido colocando-se massas conhecidas na placa localizada na extremidade do braço livre, que é mais longo. Dependendo da relação entre os comprimentos dos dois braços, a relação entre a massa conhecida e a carga que é pesada pode ir de um a cem.
O princípio de funcionamento das balanças de extensômetros é baseado nas variações nas características elétricas de certos materiais quando submetidos a compressões mecânicas. Essas variações elétricas são medidas e enviadas a um mostrador que dá uma indicação da massa da carga desconhecida que comprimiu o material.
Compensação de força eletromagnéticaUm equilíbrio compensado por força eletromagnética usa um eletroímã e um sensor optoeletrônico . A corrente necessária para o eletroímã manter o sensor na posição neutra determina a massa.
PrecisãoDe acordo com a menor massa que podem medir, as balanças eletrônicas são classificadas de acordo com a menor divisão e capacidade típica:
Em termos científicos, eles são chamados de "massas marcadas". Os termos "peso de referência" e "caixa de peso" também são usados.
Forma e materialA forma dos pesos varia, assim como o material usado em sua fabricação. Ferro fundido, cobre e latão são os metais mais utilizados.
Pesos de ferro fundido têm uma forma quadrangular truncada pirâmide para pesos mais de 10 kg , e uma pirâmide hexagonal truncada forma de Modelo: pesos unit2 a 50g .
Os pesos de cobre são cilíndricos e encimados por um botão para agarrá-los. Eles podem ter a forma de copos que se encaixam uns nos outros. Isso é chamado de “ pilha de Carlos Magno ”.
Para pesar pequenas quantidades de substância, as divisões de grama (½ grama a ½ miligrama) são pequenas tiras, geralmente de alumínio, com um canto dobrado para facilitar a entrada.
Marca do fabricanteOs fabricantes, balanceadores mestres, estão autorizados a marcar seus pesos com um punção permitindo sua identificação. Esta marca geralmente consiste em três letras ou uma sigla .
Marcos estaduaisUm serviço estatal (anteriormente denominado “Serviço de Pesos e Medidas”) verifica a precisão das balanças e pesos usados no comércio. Quando a balança ou peso é criado, durante a verificação "primitiva", um punção é colocado no objeto. Este soco atualmente consiste em duas mãos entrelaçadas, é chamado de "marca de boa-fé").
Além disso, este serviço (ou empresa credenciada) efetua verificações anuais e, durante esta verificação "periódica", é carimbado no objeto um carimbo constituído por uma carta. Esta carta muda a cada ano. Atualmente, esse selo é substituído por um adesivo verde que indica a data de validade do controle.
Pesos de referência servem como referência para pesar outros pesos. A precisão dos pesos de referência depende da indicação do peso. Por exemplo, para um peso de 1 kg , o valor exato é 1 kg em:
Em uma balança com dois pratos, para equilibrar um objeto com a grama mais próxima, é necessário poder colocar no prato oposto a massa correspondente. Para isso, são utilizadas caixas de peso, cujas composições são as seguintes:
Se nos obrigarmos a colocar todos os pesos no mesmo prato de pesagem, o sistema de pesos que permite medir tantos valores quanto possível é aquele baseado nas potências de 2 unidades: com n pesos de 1, 2, 4 ,…, 2 n -1 unidades, podemos medir todas as massas inteiras até 2 n –1 usando sua escrita binária . Nenhum outro sistema Nenhum peso pode funcionar tão bem usando apenas um lado da balança.
Se nos permitirmos colocar os pesos nas duas placas, existe outro sistema de pesos mais eficiente, usando pesos cujas massas são potências de 3 unidades. Com n pesos de 1, 3, 9, 27,…, 3 n –1 podemos de fato pesar todas as massas até usar sua escrita ternária . Nenhum outro sistema Nenhum peso pode fazer tão bem.
Por exemplo, com 3 pesos de 1, 3 e 9 unidades, podemos pesar todas as massas até (por exemplo: 2 = 2 × 1 0 = 3 - 1, 4 = 3 + 1, 5 = 3 1 + 2 × 3 0 = 9 - 3 - 1, 11 = 3 2 + 2 × 3 0 = 9 + 3 - 1). Se usarmos apenas três pesos dispostos em um único prato, poderíamos pesar todas as massas até 7 unidades com pesos de 1,2 e 4 unidades.
A complexidade de usar este sistema significa que nenhuma aplicação concreta é conhecida dele.
A escala do mangual é uma alegoria freqüentemente usada para representar a justiça . Vemos isso aparecer no antigo Egito, onde representamos Anúbis julgando a alma dos mortos , comparando o peso do coração com o de uma pena. Depois, aparece na arte religiosa cristã, sendo a justiça uma das quatro virtudes cardeais . Em muitos países, incluindo os seculares , a justiça é representada como uma mulher cega que inclina a praga para o lado com sua espada.
O colecionador de escalas é um “metrolófilo”.