Номер 7, страница 114, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Движение, взаимодействие, масса. Параграф 30. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 7, страница 114.

Условие.

• Инструменты для измерения массы. От древности до наших дней.

Решение.

История инструментов для измерения массы — это история развития торговли, науки и технологий. От простейших рычагов до сложнейших электронных приборов, человечество постоянно стремилось к увеличению точности и удобства взвешивания.

Древность: Рычажные весы

Первым и простейшим прибором для измерения массы стали рычажные весы с равноплечим коромыслом. Их изображения встречаются еще в Древнем Египте и Месопотамии (около 2-го тысячелетия до н.э.). Конструкция предельно проста: на центральной опоре уравновешено коромысло, к концам которого подвешены две чаши. На одну чашу помещали взвешиваемый предмет, а на другую — гири известной массы (эталоны) до тех пор, пока коромысло не приходило в равновесие. Принцип действия основан на сравнении момента силы тяжести, действующей на предмет, с моментом силы тяжести, действующей на гири. Точность таких весов зависела от точности изготовления гирь, длины плеч коромысла и чувствительности опоры.

Ответ: Древнейшим инструментом для измерения массы являются равноплечие рычажные весы, работающие по принципу сравнения массы измеряемого объекта с массой эталонных гирь.

Античность и Средневековье: Безмен

В Римской империи широкое распространение получил безмен (или "римские весы"). Это разновидность неравноплечих рычажных весов. У безмена есть короткое плечо с крюком или чашей для груза и длинное плечо, по которому перемещается гиря-противовес. На длинном плече нанесена шкала. Передвигая гирю, добиваются равновесия коромысла, а точка, в которой гиря уравновешивает груз, указывает на его массу. Преимущество безмена заключалось в его компактности и в том, что для взвешивания разных грузов требовалась всего одна гиря. Это сделало его незаменимым инструментом для торговцев.

Ответ: В античности и средневековье был изобретен безмен — неравноплечие рычажные весы, которые позволяли измерять массу с помощью одного передвижного противовеса, что делало их портативными и удобными для торговли.

XVII-XIX века: Пружинные и аналитические весы

С развитием науки в Новое время появились новые типы весов. В XVII веке английский ученый Роберт Гук изобрел пружинные весы. Их работа основана на открытом им законе, согласно которому удлинение пружины прямо пропорционально приложенной к ней силе (закон Гука: $F_{упр} = k \cdot \Delta x$). В этих весах сила тяжести $P = m \cdot g$, действующая на взвешиваемое тело, уравновешивается силой упругости пружины. Масса определяется по шкале, проградуированной в единицах массы. Пружинные весы (кантер) просты в использовании и портативны, но менее точны, чем рычажные, так как их показания зависят от упругих свойств пружины и значения ускорения свободного падения. В это же время для нужд химии и физики были созданы высокоточные аналитические весы — усовершенствованные рычажные весы, помещенные в стеклянный футляр для защиты от потоков воздуха и пыли, способные измерять массу с очень высокой точностью.

Ответ: В Новое время появились пружинные весы, основанные на законе Гука, и высокоточные аналитические весы для научных лабораторий, что знаменовало новый этап в точности измерений.

XX-XXI века: Электронные весы

Революцию в измерении массы произвело появление электронных весов. Большинство современных бытовых и торговых весов работают на основе тензометрических датчиков. Вес груза вызывает деформацию упругого элемента (балки), на который наклеен датчик. Деформация изменяет электрическое сопротивление датчика, что фиксируется электронной схемой и преобразуется в значение массы, отображаемое на цифровом дисплее. В высокоточных лабораторных и промышленных весах используется принцип электромагнитной компенсации. В таких весах сила тяжести груза уравновешивается силой, создаваемой электромагнитом. Электронная система автоматически подбирает силу тока в катушке электромагнита так, чтобы уравновесить груз. Величина этого тока прямо пропорциональна массе груза, что позволяет достигать высочайшей точности и скорости измерений. Существуют также и сверхточные приборы, например, кварцевые микровесы, способные измерять массы порядка нанограммов.

Ответ: Современные инструменты для измерения массы — это преимущественно электронные весы, работающие на основе тензометрических датчиков или принципа электромагнитной компенсации, что обеспечивает высокую точность, быстродействие и удобство в самых разных сферах деятельности.