GÓC ĐỘ KHOA HỌC KHÁCH QUAN
Các loại cân nói chung như cân lò xo, cân điện tử.. đều đo khối lượng thông qua trọng lượng, trọng lượng lại thông qua lực tác động lên đĩa cân, bàn cân khi đặt vật cần cân.
Trong sử dụng thương mại và hàng ngày, thuật ngữ "trọng lượng" thường được sử dụng để chỉ khối lượng và động từ "cân" có nghĩa là "để xác định khối lượng của" hoặc "có khối lượng". Được sử dụng theo nghĩa này, đơn vị SI thích hợp là kilogam (kg).
Trong hầu hết các công trình khoa học hiện đại, đại lượng vật lý được đo bằng đơn vị SI . Đơn vị trọng lượng SI tương đương với lực là newton (N) - đơn vị dẫn xuất cũng có thể được biểu thị bằng đơn vị cơ sở SI là kg⋅m / s 2 (kilôgam lần mét trên giây).
Lực kilôgam là một đơn vị lực không SI, được định nghĩa là lực tác dụng bởi một khối lượng một kilôgam trong trọng lực Trái đất tiêu chuẩn (chính xác bằng 9,80665 newton) 9,80665 newton).
Trong tiêu chuẩn quốc tế ISO ISO 80000-4 (2006), mô tả các đại lượng và đơn vị vật lý cơ bản trong cơ học là một phần của tiêu chuẩn quốc tế ISO / IEC 80000 , định nghĩa về trọng lượng được đưa ra là:
Định nghĩa
F = mg
Trong đó m là khối lượng và g là gia tốc cục bộ của rơi tự do.
Nhận xét
+ Khi khung tham chiếu là Trái đất, đại lượng này không chỉ bao gồm lực hấp dẫn cục bộ, mà còn cả lực ly tâm cục bộ do chuyển động quay của Trái đất, một lực thay đổi theo vĩ độ.
+ Ảnh hưởng của độ nổi của khí quyển được loại trừ trong trọng lượng.
Trong sử dụng khoa học hiện đại, trọng lượng và khối lượng là những đại lượng khác nhau cơ bản: khối lượng là một tính chất bên trong của vật chất , trong khi trọng lượng là một lực do tác động của trọng lực lên vật chất: nó đo lực của lực hấp dẫn tác động lên vật chất đó mạnh đến mức nào. Trong thực tế, trọng lượng được hiểu là khối lượng. Ví dụ, hầu hết mọi người sẽ nói rằng một vật thể "nặng một kilôgam", mặc dù kilôgam là một đơn vị khối lượng.
Sự khác biệt giữa khối lượng và trọng lượng là không quan trọng cho nhiều mục đích thực tế vì sức mạnh của trọng lực không thay đổi quá nhiều trên bề mặt Trái Đất. Trong một trường hấp dẫn đồng nhất, lực hấp dẫn tác dụng lên một vật (trọng lượng của nó) tỷ lệ thuận với khối lượng của nó. Ví dụ, vật A nặng gấp 10 lần vật B, do đó, khối lượng của vật A lớn gấp 10 lần vật B. Điều này có nghĩa là khối lượng của một vật có thể được đo gián tiếp bằng trọng lượng của nó, và vì vậy, cân (sử dụng cân ) là một cách đo khối lượng hoàn toàn chấp nhận được. Tương tự, số dư đo khối lượng gián tiếp bằng cách so sánh trọng lượng của vật được đo với khối lượng của một vật có khối lượng đã biết. Do vật được đo và khối lượng so sánh ở cùng một vị trí, do đó trải qua cùng một trường hấp dẫn , nên ảnh hưởng của trọng lực khác nhau không ảnh hưởng đến phép so sánh hoặc kết quả đo.
Trường hấp dẫn của Trái đất không đồng nhất nhưng có thể thay đổi tới 0,5% tại các vị trí khác nhau trên Trái đất. Những biến thể này làm thay đổi mối quan hệ giữa trọng lượng và khối lượng, và phải được tính đến trong các phép đo trọng lượng chính xác cao nhằm gián tiếp đo khối lượng. Cân đo trọng lượng cục bộ, phải được hiệu chuẩn tại vị trí mà các đối tượng sẽ được sử dụng để hiển thị trọng lượng tiêu chuẩn này, như thế mới là hợp pháp cho thương mại.
Bảng này cho thấy sự thay đổi của gia tốc do trọng lực (và do đó dẫn đến sự thay đổi nhỏ của trọng lượng) tại một số vị trí khác nhau trên bề mặt Trái đất.
LỖI CỦA CÂN ĐIỆN TỬ GÂY RA BỞI GIA TỐC TRỌNG LỰC KHÁC NHAU GIỮA CÁC VÙNG TRÊN TRÁI ĐẤT
Khi vị trí lắp đặt cho cân các loại nói chung hay cân điện tử nói riêng bị thay đổi do di dời hay vận chuyển đến những nơi khác nhau, v.v., về nguyên tắc cân phải hiệu chỉnh lại cho chính xác. Các trọng số phù hợp phải được đặt lại tại vị trí mới để điều chỉnh (hiệu chỉnh) số dư . Mặc dù mọi người có xu hướng nghĩ rằng sự khác biệt có thể sẽ nhẹ. Tuy nhiên, một lỗi không thể bỏ qua hoàn toàn xảy ra khi đo khối lượng chính xác. Lỗi này gây ra hoàn toàn khách quan với qui trình sản xuất cân của nhà sản xuất. Như đã giải thích ở phần trên, lỗi này do gia tốc của trọng lực ở các vùng, miền là khác nhau (dù rất nhỏ + 0,5%). Đo trọng lực lại là phương pháp chính xác nhất được khoa học thừa nhận để tính khối lượng vật cần cân. Nguyên lý hoạt động của bất kỳ loại cân lò xo, hay cân hiện đại là cân điện tử đều dùng cách đo trọng lực để tính khối lượng. Do vậy, sai số của gia tốc trọng lực trái đất dẫn đến sai số + 0,5% khi di chuyển cân đến các vùng miền khác nhau. Một lần nữa có thể khẳng định, đây là một lỗi hoàn toàn khách quan của cân điện tử nói riêng, các loại cân khác nói chung.
Sau đây là phần đầu tiên trong loạt bài "Nguyên nhân gây ra lỗi của cân điện tử do lỗi địa lý về số dư" và xử lý lỗi do chênh lệch trọng lực tại các vị trí khác nhau.
Cân điện tử hiển thị trọng lượng theo nguyên lý đo trọng lực
Khối lượng của một vật thể vẫn giữ nguyên ở bất cứ nơi nào nó được thực hiện. Một khối lượng 60 kg là 60 kg giống nhau ở cả Tokyo và Osaka. Trên bề mặt của mặt trăng, khối lượng là 60 kg cũng vẫn là 60kg nhưng nếu đo bằng cân lò xo, cân điện tử.. thì giá trị hiển thị trên cân của khối lượng 60kg sẽ khác.. Ví dụ, giả sử rằng một người đàn ông nặng 60 kg lên mặt trăng và sử dụng cân sức khỏe mà anh ta đã sử dụng trên trái đất để đo cân nặng của mình. Anh ta sẽ thấy rằng cân sức khỏe chỉ ra khoảng 10 kg. Tại sao lại thế này?
Điều này là do trọng lực của bề mặt mặt trăng chỉ bằng 1/6 so với trái đất và về nguyên tắc, đồng hồ của cân sức khỏe là một thước đo và không phải là máy đo trọng lượng đơn thuần. Cân sức khỏe biểu thị trọng lượng dựa trên kích thước của trọng lực tác dụng lên một vật thể.
Cân điện tử cũng có nguyên tắc cơ bản giống như của cân sức khỏe. Vì vậy, khi nó được di chuyển đến một vị trí có trọng lực khác nhau, cần hiệu chuẩn tại nơi đó để nó đạt độ chính xác chuẩn xác nhất.
Trên thực tế có bao nhiêu lỗi xảy ra?
Ngay cả trong nước Nhật Bản, trọng lực khác nhau tại các địa điểm khác nhau tùy thuộc vào sự khác biệt về vĩ độ. Có sự khác biệt về trọng lực khoảng 1/800 giữa miền bắc và miền nam. Khi cân bằng điện tử được chuyển từ Sapporo ở phía bắc sang Kagoshima ở phía nam, thậm chí giả sử rằng cân điện tử có độ phân giải hay giá trị độ chia kiểm rất cao 0,0001g. Vẫn xảy ra sai số là chỉ có độ chính xác khoảng 1/800 hoặc ít hơn đảm bảo nếu cân điện tử chưa được hiệu chuẩn. Đây có thể gọi là sai số địa lý.
Sự khác biệt về trọng lực tại các địa điểm khác nhau ở Nhật Bản
"Hiệu chỉnh khi bạn xác định lại vị trí" ... Đây là lẽ thường để đo khối lượng chính xác. Về mặt này, cân điện tử với hiệu chuẩn tích hợp rất tiện dụng.
Các loại cân nói chung như cân lò xo, cân điện tử.. đều đo khối lượng thông qua trọng lượng, trọng lượng lại thông qua lực tác động lên đĩa cân, bàn cân khi đặt vật cần cân.
Trong sử dụng thương mại và hàng ngày, thuật ngữ "trọng lượng" thường được sử dụng để chỉ khối lượng và động từ "cân" có nghĩa là "để xác định khối lượng của" hoặc "có khối lượng". Được sử dụng theo nghĩa này, đơn vị SI thích hợp là kilogam (kg).
Trong hầu hết các công trình khoa học hiện đại, đại lượng vật lý được đo bằng đơn vị SI . Đơn vị trọng lượng SI tương đương với lực là newton (N) - đơn vị dẫn xuất cũng có thể được biểu thị bằng đơn vị cơ sở SI là kg⋅m / s 2 (kilôgam lần mét trên giây).
Lực kilôgam là một đơn vị lực không SI, được định nghĩa là lực tác dụng bởi một khối lượng một kilôgam trong trọng lực Trái đất tiêu chuẩn (chính xác bằng 9,80665 newton) 9,80665 newton).
Trong tiêu chuẩn quốc tế ISO ISO 80000-4 (2006), mô tả các đại lượng và đơn vị vật lý cơ bản trong cơ học là một phần của tiêu chuẩn quốc tế ISO / IEC 80000 , định nghĩa về trọng lượng được đưa ra là:
Định nghĩa
F = mg
Trong đó m là khối lượng và g là gia tốc cục bộ của rơi tự do.
Nhận xét
+ Khi khung tham chiếu là Trái đất, đại lượng này không chỉ bao gồm lực hấp dẫn cục bộ, mà còn cả lực ly tâm cục bộ do chuyển động quay của Trái đất, một lực thay đổi theo vĩ độ.
+ Ảnh hưởng của độ nổi của khí quyển được loại trừ trong trọng lượng.
Trong sử dụng khoa học hiện đại, trọng lượng và khối lượng là những đại lượng khác nhau cơ bản: khối lượng là một tính chất bên trong của vật chất , trong khi trọng lượng là một lực do tác động của trọng lực lên vật chất: nó đo lực của lực hấp dẫn tác động lên vật chất đó mạnh đến mức nào. Trong thực tế, trọng lượng được hiểu là khối lượng. Ví dụ, hầu hết mọi người sẽ nói rằng một vật thể "nặng một kilôgam", mặc dù kilôgam là một đơn vị khối lượng.
Sự khác biệt giữa khối lượng và trọng lượng là không quan trọng cho nhiều mục đích thực tế vì sức mạnh của trọng lực không thay đổi quá nhiều trên bề mặt Trái Đất. Trong một trường hấp dẫn đồng nhất, lực hấp dẫn tác dụng lên một vật (trọng lượng của nó) tỷ lệ thuận với khối lượng của nó. Ví dụ, vật A nặng gấp 10 lần vật B, do đó, khối lượng của vật A lớn gấp 10 lần vật B. Điều này có nghĩa là khối lượng của một vật có thể được đo gián tiếp bằng trọng lượng của nó, và vì vậy, cân (sử dụng cân ) là một cách đo khối lượng hoàn toàn chấp nhận được. Tương tự, số dư đo khối lượng gián tiếp bằng cách so sánh trọng lượng của vật được đo với khối lượng của một vật có khối lượng đã biết. Do vật được đo và khối lượng so sánh ở cùng một vị trí, do đó trải qua cùng một trường hấp dẫn , nên ảnh hưởng của trọng lực khác nhau không ảnh hưởng đến phép so sánh hoặc kết quả đo.
Trường hấp dẫn của Trái đất không đồng nhất nhưng có thể thay đổi tới 0,5% tại các vị trí khác nhau trên Trái đất. Những biến thể này làm thay đổi mối quan hệ giữa trọng lượng và khối lượng, và phải được tính đến trong các phép đo trọng lượng chính xác cao nhằm gián tiếp đo khối lượng. Cân đo trọng lượng cục bộ, phải được hiệu chuẩn tại vị trí mà các đối tượng sẽ được sử dụng để hiển thị trọng lượng tiêu chuẩn này, như thế mới là hợp pháp cho thương mại.
Bảng này cho thấy sự thay đổi của gia tốc do trọng lực (và do đó dẫn đến sự thay đổi nhỏ của trọng lượng) tại một số vị trí khác nhau trên bề mặt Trái đất.
| Vị trí | Vĩ độ | m / s 2 |
| Đường xích đạo | 0 ° | 9,780 |
| Sydney | 33 ° 52 ′ S | 9.7968 |
| Aberdeen | 57 ° 9 ′ N | 9,868 |
| Cực Bắc | 90 ° N | 9,822 |
LỖI CỦA CÂN ĐIỆN TỬ GÂY RA BỞI GIA TỐC TRỌNG LỰC KHÁC NHAU GIỮA CÁC VÙNG TRÊN TRÁI ĐẤT
Khi vị trí lắp đặt cho cân các loại nói chung hay cân điện tử nói riêng bị thay đổi do di dời hay vận chuyển đến những nơi khác nhau, v.v., về nguyên tắc cân phải hiệu chỉnh lại cho chính xác. Các trọng số phù hợp phải được đặt lại tại vị trí mới để điều chỉnh (hiệu chỉnh) số dư . Mặc dù mọi người có xu hướng nghĩ rằng sự khác biệt có thể sẽ nhẹ. Tuy nhiên, một lỗi không thể bỏ qua hoàn toàn xảy ra khi đo khối lượng chính xác. Lỗi này gây ra hoàn toàn khách quan với qui trình sản xuất cân của nhà sản xuất. Như đã giải thích ở phần trên, lỗi này do gia tốc của trọng lực ở các vùng, miền là khác nhau (dù rất nhỏ + 0,5%). Đo trọng lực lại là phương pháp chính xác nhất được khoa học thừa nhận để tính khối lượng vật cần cân. Nguyên lý hoạt động của bất kỳ loại cân lò xo, hay cân hiện đại là cân điện tử đều dùng cách đo trọng lực để tính khối lượng. Do vậy, sai số của gia tốc trọng lực trái đất dẫn đến sai số + 0,5% khi di chuyển cân đến các vùng miền khác nhau. Một lần nữa có thể khẳng định, đây là một lỗi hoàn toàn khách quan của cân điện tử nói riêng, các loại cân khác nói chung.
Sau đây là phần đầu tiên trong loạt bài "Nguyên nhân gây ra lỗi của cân điện tử do lỗi địa lý về số dư" và xử lý lỗi do chênh lệch trọng lực tại các vị trí khác nhau.
Cân điện tử hiển thị trọng lượng theo nguyên lý đo trọng lực
Khối lượng của một vật thể vẫn giữ nguyên ở bất cứ nơi nào nó được thực hiện. Một khối lượng 60 kg là 60 kg giống nhau ở cả Tokyo và Osaka. Trên bề mặt của mặt trăng, khối lượng là 60 kg cũng vẫn là 60kg nhưng nếu đo bằng cân lò xo, cân điện tử.. thì giá trị hiển thị trên cân của khối lượng 60kg sẽ khác.. Ví dụ, giả sử rằng một người đàn ông nặng 60 kg lên mặt trăng và sử dụng cân sức khỏe mà anh ta đã sử dụng trên trái đất để đo cân nặng của mình. Anh ta sẽ thấy rằng cân sức khỏe chỉ ra khoảng 10 kg. Tại sao lại thế này?
Điều này là do trọng lực của bề mặt mặt trăng chỉ bằng 1/6 so với trái đất và về nguyên tắc, đồng hồ của cân sức khỏe là một thước đo và không phải là máy đo trọng lượng đơn thuần. Cân sức khỏe biểu thị trọng lượng dựa trên kích thước của trọng lực tác dụng lên một vật thể.
Cân điện tử cũng có nguyên tắc cơ bản giống như của cân sức khỏe. Vì vậy, khi nó được di chuyển đến một vị trí có trọng lực khác nhau, cần hiệu chuẩn tại nơi đó để nó đạt độ chính xác chuẩn xác nhất.
Trên thực tế có bao nhiêu lỗi xảy ra?
Ngay cả trong nước Nhật Bản, trọng lực khác nhau tại các địa điểm khác nhau tùy thuộc vào sự khác biệt về vĩ độ. Có sự khác biệt về trọng lực khoảng 1/800 giữa miền bắc và miền nam. Khi cân bằng điện tử được chuyển từ Sapporo ở phía bắc sang Kagoshima ở phía nam, thậm chí giả sử rằng cân điện tử có độ phân giải hay giá trị độ chia kiểm rất cao 0,0001g. Vẫn xảy ra sai số là chỉ có độ chính xác khoảng 1/800 hoặc ít hơn đảm bảo nếu cân điện tử chưa được hiệu chuẩn. Đây có thể gọi là sai số địa lý.
Sự khác biệt về trọng lực tại các địa điểm khác nhau ở Nhật Bản
| Vị trí | Gia tốc trọng trường (m / s 2 ) |
| Sapporo | 9.805 |
| Sendai | 9,801 |
| Tokyo | 9.798 |
| Osaka | 9.797 |
| Kagoshima | 9.795 |
| Lý do tại sao trọng lực khác nhau theo vị trí (Vĩ độ) Như đã biết, trái đất quay theo trục của chính nó. Lực ly tâm tác động lên những vật quay và trở nên lớn hơn khi bạn di chuyển ra khỏi trục quay trung tâm (trong trường hợp trái đất, đường nối giữa hai cực Bắc và Nam). Do lực ly tâm tác động theo hướng mà lực hấp dẫn của trái đất bị thay đổi, nên lực hút đối với trái đất trở nên nhỏ hơn theo tỷ lệ tại những nơi mà lực ly tâm hoạt động mạnh nhất. Vì lý do này, lực hấp dẫn nhiều nhất ở hai cực Bắc và Nam, và ít nhất là ở xích đạo. |
