Для правильної відповіді на питання, поставлене у завданні, необхідно відрізняти їх один від одного.
Маса тіла - це фізична характеристика, яка залежить від будь-яких факторів. Вона залишається постійною у будь-якому місці Всесвіту. Одиницею її виміру є кілограм. Фізична сутність на понятійному рівні полягає у здатності тіла швидко змінювати свою швидкість, наприклад, гальмувати до повної зупинки.
Вага тіла характеризує силу, з якою воно тисне на поверхню. При цьому, як і будь-яка сила, він залежить від прискорення, яке надається тілу. На планеті на всі тіла діє однакове прискорення (прискорення вільного падіння; 9,8 м/с 2). Відповідно на іншій планеті вага тіла зміниться.
Сила тяжіння - сила, з якою планета притягує тіло, чисельно вона дорівнює вазі тіла.
Прилади для вимірювання ваги та маси тіла
Приладом для вимірювання маси є всі відомі ваги. Першим типом терезів були механічні, які досі мають широке застосування. Пізніше до них приєдналися електронні ваги, що мають дуже високу точність виміру.
Для того щоб виміряти вагу тіла, необхідно скористатися приладом під назвою динамометр. Його назва перекладається як вимірювач сили, що відповідає визначеному в попередньому розділізначення терміну вага тіла. Також як ваги, вони бувають механічного типу (важільні, пружинні) та електронні. Вага вимірюється у Ньютонах.
Ваги (прилад) Терези,прилад визначення маси тіл по діючою ними силі тяжкості. Ст іноді називають також прилади для вимірювань ін. фізичних величин, що перетворюються з цією метою в силу або в момент сили. До таких приладів належать, наприклад, струмові вагиі Кулона ваги.Послідовність дій щодо маси тіл на Ст розглянута у ст. Зважування.
В. – один із найдавніших приладів. Вони виникли та вдосконалювалися з розвитком торгівлі, виробництва та науки. Найпростіші Ст у вигляді рівно-плечного коромисла з підвішеними чашками ( рис. 1) широко застосовувалися при мінової торгівлі в Стародавньому Вавилоні (2,5 тис. років до н.е.) та Єгипті (2 тис. років до н.е.). Дещо пізніше з'явилися нерівно-плечні Ст з пересувною гирею (див. Безмін). Вже у 4 ст. до зв. е. Арістотельдав теорію таких Ст (правило моментів сил). У 12 ст. арабським ученим аль-Хазіні були описані Ст з чашками, похибка яких не перевищувала 0,1%. Вони застосовувалися визначення щільності різних речовин, що дозволяло розпізнавати сплави, виявляти фальшиві монети, відрізняти коштовне каміння від підроблених тощо. У 1586 р. Галілейдля визначення щільності тіл сконструював спеціальні гідростатичні Ст. Загальна теорія Ст була розвинена Л. Л. Ейлером (1747).
Розвиток промисловості та транспорту призвело до створення Ст, розрахованих на великі навантаження. На початку 19 ст. були створені десяткові Ст ( рис. 2) (зі ставленням маси гир до навантаження 1:10 – Квінтенц, 1818) та сотенні Ст. (В. Фербенкс, 1831). Наприкінці 19 – на початку 20 ст. з розвитком потокового виробництва з'явилися Ст для безперервного зважування (конвеєрні, дозувальні та ін). У різних галузяхсільського господарства, промисловості, на транспорті стали застосовувати В. найрізноманітніших конструкцій для зважування конкретних видів продукції (в сільському господарствінаприклад, зерна, коренеплодів, яєць і т.д.; на транспорті – автомобілів, ж.-д. вагонів, літаків; у промисловості – від найдрібніших деталей та вузлів у точному приладобудуванні до багатотонних зливків у металургії). Для наукових дослідженьбули розроблені конструкції точних Ст. – аналітичних, мікроаналітичних, пробірних та ін.
Залежно від призначення Ст діляться на зразкові (для перевірки гир), лабораторні (у тому числі аналітичні) і загального призначення, що застосовуються в різних галузях науки, техніки та народного господарства.
За принципом дії Ст поділяються на важільні, пружинні, електротензометричні, гідростатичні, гідравлічні.
Найбільш поширені важільні Ст, їх дія заснована на законі рівноваги важеля.Точка опори важеля («коромисла» Ст) може знаходитися посередині (рівноплічні Ст) або бути зміщеною щодо середини (нерівноплічні та одноплечні Ст). Багато важільних Ст (наприклад, торгові, автомобільні, порційні та ін) являють собою комбінацію важелів 1-го та 2-го пологів. Опорами важелів служать зазвичай призми та подушки зі спеціальних сталей або твердого каменю (агат, корунд). На рівноплічних важільних В. тіло, що зважується, врівноважується гирями, а деяке перевищення (зазвичай на 0,05-0,1%) маси гир над масою тіла (або навпаки) компенсується моментом, створюваним коромислом (зі стрілкою) через зміщення його центру тяжіння щодо первісного положення ( рис. 3). Навантаження, що компенсується усуненням центру тяжкості коромисла, вимірюється за допомогою відлікової шкали. Ціна поділу s шкали важільних Ст визначається формулою
s = k (P o c/lg),
де P 0
– вага коромисла зі стрілкою, з – відстань між центром тяжкості коромисла та віссю його обертання, l – довжина плеча коромисла, g – прискорення
вільного падіння, k - коефіцієнт, що залежить тільки від роздільної здатності відлікового пристрою. Ціну поділу, а, отже, і чутливість Ст, можна в певних межах змінювати (зазвичай за рахунок переміщення спеціального вантажу, що змінює відстань з ).
У ряді лабораторних важелів В. частина вимірюваного навантаження компенсується силою електромагнітної взаємодії - втягуванням залізного сердечника, з'єднаного з плечем коромисла, в нерухомий соленоїд. Сила струму в соленоїді регулюється електронним пристроєм, що призводить Ст до рівноваги. Вимірюючи силу струму, визначають пропорційне їй навантаження Ст. Подібного типу Ст призводять до положення рівноваги автоматично, тому їх застосовують зазвичай для вимірювань мас, що змінюються (наприклад, при дослідженнях процесів окислення, конденсації та ін), коли незручно або неможливо користуватися звичайними Ст. Центр тяжкості коромисла поєднаний у цих Ст з віссю обертання.
У лабораторній практиці все ширше застосовуються Ст (особливо аналітичні) з вбудованими гирями на частину навантаження або на повне навантаження ( рис. 4). Принцип дії таких Ст був запропонований Д. І. Менделєєвим.Гірі спеціальної форми підвішуються до плеча, на якому знаходиться чашка для навантаження (одноплечні Ст), або (рідше) на протилежне плече. У одноплечних Ст ( рис. 5) повністю виключається похибка через нерівноплечність коромисла.
Сучасні лабораторні Ст (аналітичні та ін.) забезпечуються рядом пристроїв для підвищення точності та швидкості зважування: заспокійниками коливань чашок (повітряними або магнітними), дверцятами, при відкритті яких майже не виникає потоків повітря, тепловими екранами, механізмами накладання та зняття вбудованих гирь, автоматично діючими механізмами для підбору вбудованих гирь при врівноважуванні В. Все частіше застосовуються проекційні шкали, що дозволяють розширити діапазон вимірювань за шкалою відліку при малих кутах відхилення коромисла. Все це дозволяє значно підвищити швидкодію.
У швидкодіючих технічних квадрантних Ст ( рис. 6) межа вимірювань за шкалою відхилення коромисла становить 50-100% від граничного навантаження Ст, зазвичай лежить в межах 20 г - 10 кг. Це досягається особливою конструкцією важкого коромисла (квадранта), центр ваги якого розташований значно нижче за осі обертання.
За принципом важільних В. влаштовано більшість типів метрологічних, зразкових, аналітичних, технічних, торгових ( рис. 7), медичних, вагонних, автомобільних Ст, а також Ст автоматичних і порційних.
В основу дії пружинних та електротензометричних Ст покладено закон Гука (див. Гука закон).
Чутливим елементом у пружинних Ст є спіральна плоска або циліндрична пружина, що деформується під дією ваги тіла. Показання Ст відлічують за шкалою, вздовж якої переміщається з'єднаний з пружиною покажчик. Приймається, що після зняття навантаження покажчик повертається в нульове положення, тобто в пружині під дією навантаження немає залишкових деформацій.
За допомогою пружинних Ст вимірюють не масу, а вагу. Однак у більшості випадків шкала пружинних Ст градуюється в одиницях маси. Внаслідок залежності прискорення вільного падіння від географічної широти та висоти над рівнем моря показання пружинних Ст залежать від місця їх знаходження. Крім того, пружні властивості пружини залежать від температури та змінюються з часом; все це знижує точність пружинних ст.
У крутильних (торзійних) Ст, чутливим елементом служить пружна нитка або спіральні пружини ( рис. 8). Навантаження визначається за кутом закручування нитки пружини, який пропорційний створюваному навантаженням крутильному моменту.
Дія електротензометричних Ст засноване на перетворенні деформації пружних елементів (стовпчиків, пластин, кілець), що сприймають силовий вплив навантаження, на зміну електричного опору. Перетворювачами служать високочутливі дротяні тензометри ,приклеєні до пружних елементів. Як правило, електротензометричні Ст (вагонні, автомобільні, кранові і т.д.) застосовуються для зважування великих мас.
Гідростатичні Ст застосовують, головним чином, для визначення щільності твердих тіл і рідин. Дія їх заснована на законі Архімеда (див. Гідростатичне зважування).
Гідравлічні Ст по пристрої аналогічні гідравлічному пресу.
Відлік показань проводиться за манометром, градуйованим в одиницях маси.
Всі типи Ст характеризуються: 1) граничним навантаженням – найбільшим статичним навантаженням, яке можуть витримувати Ст без порушення їх метрологічних характеристик; 2) ціною поділу - масою, що відповідає зміні показання на один поділ шкали; 3) межею допустимої похибки зважування - найбільшою допустимою різницею між результатом одного зважування і дійсною масою тіла, що зважується;
4) варіацією показань, що допускається - найбільшою допустимою різницею показань В. при неодноразовому зважуванні одного і того ж тіла.
Похибки зважування на Ст деяких типів при граничному навантаженні.
Похибка зважування при граничному навантаженні
Метрологічні...........
Зразкові 1-го та 2-го розрядів
Зразкові 3-го розряду та
технічні 1-го класу............
Аналітичні, напівмікроаналітичні, мікроаналітичні, пробірні
Медичні..............
Побутові.................
Автомобільні.............
Вагонні ................
Крутильні..............
1 кг
20 кг - 1 кг
200 г – 2 г
20 кг - 1 кг
200 г ‒2 г
200 г
100 г
20 г
2 г
1 г
150 кг
20 кг
30 кг - 2 кг
50 т - 10 т
150 т - 50 т
1000 мг – 20 мг
5 мг – 0,5 мг
0,005 мг*
20 мг – 0,5 мг*
1,0 мг – 0,01 мг*
100 мг – 20 мг
10 мг – 0, 4 мг
1,0 мг – 0,1 мг*
1,0 мг – 0,1 мг*
0,1 мг – 0,01 мг*
0,02 мг – 0.004 мг*
0,01 мг – 0,004 мг*
50 г
10 г
60 г ‒5 г
50 кг – 10 кг
150 кг – 50 кг
1,0 мг – 0,05 мг
0,01 мг - 0,001 мг
* Із застосуванням методів точного зважування.
Рудо Н. М., Терези. Теорія, пристрій, регулювання та повірка, М. ‒ Л., 1957; Маліков Л. М., Смирнова Н. А., Аналітичні електричні ваги, в кн.: Енциклопедія вимірювань контролю та автоматизації, ст. 1, М. ‒ Л., 1962: Орлов С. П., Авдєєв Би. А., Вагове обладнання підприємств, М., 1962; Карпін Е. Би., Розрахунок та конструювання ваговимірювальних механізмів і дозаторів, М., 1963; Гаузнер С. І., Михайлівський С. С., Орлов Ст Ст, Реєструючі пристрої в автоматичних процесах зважування, М., 1966.
Н. А. Смирнова.
Велика радянська енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія. 1969-1978 .
Дивитись що таке "Ваги (прилад)" в інших словниках:
Терези - отримати на Академіці робітник - ТЕРЕЗИ, прилад для визначення ваги тел. У ширшому значенні деякі прилади для вимірювання сил іншого походження, ніж сила тяжіння. 1. Ваги для точного зважування. Нині використовується, переважно, система, запропонована… … Велика медична енциклопедія
Ов; мн. 1. Прилад для визначення ваги та маси. Лабораторні в. Аптекарські в. Електронні в. В. Феміди (книжн.; про правосуддя). 2. [з великої літери] Одне з дванадцяти сузір'їв Зодіаку. 3. Про людину, яка народилася наприкінці вересня, коли … Енциклопедичний словник
Прилад для визначення маси тіл за силою тяжкості, що діє на них. Ст іноді зв. також прилади для вимірювання ін. фіз. величин, перетворюваних із метою в силу чи момент сили. До таких приладів відносяться, напр., струмові ваги та крутильні. Фізична енциклопедія Велика політехнічна енциклопедія
«Електричні прилади» - Патрони ламп і т.д. Міксер. Теплові. Електротехніка Цілі та завдання. Запобіжники. Побутові електроприлади. Навчальна тема: Побутові електротехнічні прилади Змінного струму. Постійного струму. Електроустановлювальні пристрої. Електропроводка. Види електропроводки. Побутові прилади. Список електроприладів дуже великий.
«Вага та маса» - Хід експерименту. ВАГА ТА НЕВІСОМІСТЬ. Наукові дані та спостереження. Огляд проекту. До невагомості можна наблизитися, якщо рухатися з певною швидкістю по опуклій траєкторії. Хто і коли вперше почав вивчати падіння тіл у повітрі? Книга "Нерозгадані таємниці людства" видавництва Рідерз Дайджест.
«Вага ранця» - Рекомендації учням: Зважити ранці без шкільного приладдяв учнів нашого класу. Виконувати вправи щодо зміцнення м'язів тулуба. Предмет дослідження: постава школяра. Проект – дослідження. Я збережу здоров'я, сам собі я допоможу. Наші рюкзаки. Результати дослідження: «Що у наших рюкзаках?».
"Збільшувальні прилади" - Об'єктиви. Ручна лупа дає збільшення від 2 до 20 разів. Твір буде вказувати збільшення, яке у даний моментдає мікроскоп. Штатив. Історична довідка. Біологія- наука про життя, живі організми, що живуть на землі. Тубус. Біологія - наука про життя. Лабораторна робота№1. 4. Покладіть на предметний столик навпроти отвору готовий препарат.
«Вага та тиск повітря» - Що таке атмосфера? Як можна зважити газ? Внаслідок чого створюється атмосферний тиск? Чи має атмосфера вага? Вимірювання атмосферного тиску. Відповімо на запитання: Чи може атмосфера «тиснути»? Чим обумовлений тиск газів? Чому вода піднімається слідом за поршнем? Як називається прилад вимірювання атмосферного тиску?
«Вимірювальні прилади» - Термометр є скляною трубкою, запаяною з двох сторін. Манометр. Динамометр. Медичний динамометр. Мірити означає порівнювати одну величину з іншою. Кожен прилад має шкалу (розподіл). Барометр анероїд. Барометр. Термометр. Прилади полегшують життя людини. Силомер. Види динамометрів.
Загальні відомості
Сучасні ваги є складний механізм, який, крім зважування, може забезпечити реєстрацію результатів зважування, сигналізацію у разі відхилення від заданих технологічних норм та інші операції.
1.1. Лабораторні рівноплечі ваги(Рис. 4.1) складаються з коромисла 1, встановленого за допомогою опорної призми 2 на папушці 3 основи ваг. Коромисло має дві вантажоприймальні призми 5, 11 через які за допомогою подушок 4 і 12 підвіски 6 і 10 з'єднуються з коромислом 1. До коромисла жорстко кріпиться шкала оптичного 8 відлікового пристрою. При вимірі маси на одну чашку ваг встановлюється вантаж, що зважується 9 масою m, а на другу - врівноважуючі гирі 7 масою m г. Якщо m > m г, то коромисло ваг відхиляється на кут φ, (рис. 4.2).
Терези ВЛР-20 (рис. 4.3) мають найбільшу межу зважування 20 г, ціну поділу розподільчого пристрою 0,005 мг.
На підставі 6 ваг встановлена порожниста стійка 9; у верхній частині стійки кріпиться кронштейн з важелями ізоліру 11 і опорна подушка 15. На підставі 6 встановлені освітлювач 5, конденсор 4 і 3 об'єктив оптичного відлікового пристрою. На рівноплечому коромислі 16 закріплена опорна призма 17, сідла з вантажоприймальними призмами 13 і стрілка 1 з мікрошкалою 2.
Регулювання положення рівноваги рухомої системи на коромислі здійснюється тарірувальними гайками 19 на кінцях коромисла. Регулюючи положення центру тяжіння коромисла шляхом вертикального переміщення регулювальних гайок 18, розташованих у середині коромисла, можна встановити задану ціну розподілу ваг. На вантажоприймальні призми 13 спираються подушки 14 сереж 12, на яких підвішені підвіски з вантажоприймальними чашками 7.
Ваги мають два повітряні заспокійники 10. Верхня частина заспокійника підвішується на сережці, а нижня кріпиться на платі 8 у верхній частині ваг.
Механізм гіронакладення 20, розташований на платі 8, дозволяє навішувати на праву підвіску гирі масою 10; 20; 30 та 30 мг, забезпечуючи врівноваження вбудованими гирями в діапазоні від 10 до 90 мг. Масу накладених гирь відраховують на оцифрованому лімбі, пов'язаному з механізмом гиреналожения.
Оптичний відліковий пристрій служить для проектування зображення шкали на екран за допомогою освітлювача, конденсора, об'єктиву та системи дзеркал і дозволяє вимірювати зміну маси в діапазоні від 0 до 10 мг. Шкала має 100 відлікових поділів із ціною поділу 0,1 мг. Дільний механізм оптичного відлікового пристрою дозволяє розділити один розподіл шкали на 20 частин і, збільшуючи роздільну здатність відліку, забезпечує отримання результату вимірювання з дискретністю 0,005 мг.
1.2. Лабораторні двопризменні ваги(Рис. 4.5) складаються з несиметричного коромисла 1, встановленого за допомогою опорної призми 2 на подушці 5 основи ваг. З одним плечем коромисла через вантажоприймальну призму 6 і подушку 11 з'єднана підвіска 9 з вантажоприймальної чашкою. На цій же підвісці закріплена рейка 10, на якій навішені вбудовані гирі 7 загальною масою т 0 . На іншому плечі коромисла закріплений противагу 4, що врівноважує коромисло. До коромисла 1 жорстко кріпиться мікрошкала 3 оптичного відлікового пристрою. При вимірюванні маси на чашку ваг встановлюється вантаж, що зважується 8 масою т 1 а з рейки за допомогою гиревого механізму знімається частина гир 7 масою тт.
Якщо т 1 > тг, то коромисло ваги, відхиляється на кут φ (рис. 4.6). При цьому гравітаційний момент стійкості становитиме
де тп, тін, тдо - маса підвіски, противаги, коромисла; тпро і т 1 - маса всіх вбудованих гир та вантажу; тг - маса знятих гир; а 1 - відстань від осі обертання коромисла до точок контакту вантажоприймальної призми з подушкою підвіски; а 2 - відстань від осі обертання коромисла до центру ваги противаги; адо - відстань від осі обертання коромисла до його центру тяжіння, α 1 , α 2 - кути, що залежать від встановлення ліній призмів коромисла; g = 9,81 м/с2.
Компенсуючий момент
Похибка δ у, що залежить від гравітаційного моменту стійкості та кута відхилення φ, визначається за формулою:
(4.3)
Похибка δ до, що залежить від компенсуючого моменту, складе
(4.4)
Терези ВЛДП-100 (рис. 4.4) з найбільшою межею зважування 100 г, з іменованою шкалою та вбудованими гирями на повне навантаження. У вагах є пристрій попереднього зважування, що дозволяє підвищити швидкість вимірювання маси і спростити операції зважування, пов'язані з підбором гир, що врівноважують рухливу систему ваг.
На короткому плечі коромисла 1 закріплено сідло з вантажоприймальною призмою 9, а на довгому - противагу, диск заспокоювача повітря і мікрошкала 4 оптичного пристрою. Під час зважування на вантажоприймальну призму 9 коромисла подушкою 10 спирається сережка 11, до якої приєднана підвіска 7 з чашкою вантажу 6.
У вагах є механізм гіронакладення 8, що служить для зняття з підвіски та накладання на неї трьох декад вбудованих гир масою 0,1-0,9; 1-9 та 10-90 р.
Механізм попереднього зважування має горизонтальний важіль 3, який вільним кінцем упирається в коромисло. Другий кінець важеля жорстко кріпиться до торсійної пружини, вісь обертання якої паралельна осі обертання коромисла.
  Мал. 4.1. Рівноплечі ваги |  Мал. 4.2. Схема дії сил у рівноплечих вагах |
|
 Мал. 4.3. Лабораторні рівноплечі ваги ВЛР-20 |   Мал. 4.4. Лабораторні ваги ВЛДП-100 |
|
 Мал. 4.5. Двопрізменні ваги |  Мал. 4.6. Схема дії сил у двопризмінних вагах |
|
Ізолюючий механізм 5 має три фіксовані положення: ІП - вихідне положення, ПВ - попереднє зважування, ТБ - точне зважування.
У вихідному положенні коромисло 1 і підвіска 7 знаходяться на упорах механізму ізолюючого 5. Важіль механізму попереднього зважування знаходиться в нижньому положенні, вбудовані гирі навішені на підвіску.
При зважуванні вантажу, поміщеного на чашку, ізолюючий механізм ставлять спочатку положення ПВ. При цьому важіль 3 упирається в коромисло, з підвіски знімаються вбудовані гирі, підвіска опускається на призму вантажу коромисла. Після цього коромисло опорною призмою 2 опускається на подушку, відхиляється на деякий кут, при якому протидіє момент, створюваний торсійною пружиною механізму попереднього зважування, врівноважує момент, пропорційний різниці тдо = т 0 - т 1 , де т 0 - маса вбудованих гирь; т 1 - маса тіла, що зважується.
За шкалою оптичного відлікового пристрою та лімбу розподільчого пристрою відраховують попереднє значеннявимірюваної маси, яке встановлюють на лічильниках механізму гіронакладення.
При переведенні ізолюючого механізму в положення ТБ спочатку ізолюють коромисло та підвіску, після чого на підвіску навішують гирі масою тр. Важель 3 відводять донизу до упору, звільняючи коромисло, підвіску з'єднують з коромислом через вантажоприймальну призму і подушку, а коромисло опорною призмою сідає на подушку і виробляють точне зважування.
Значення вимірюваної маси відраховують за лічильником механізму гиреналожения, шкалою і лімбу розподільчого пристрою.
1.3. Квадрантні вагиПрості, надійні в експлуатації, мають високу точність. На відміну від інших лабораторних терезів вантажоприймальна чашка біля квадрантних терезів розташована у верхній частині, що створює значні зручності в експлуатації. Квадрантні ваги застосовують у технологічних лініях, у системах централізованого контролю, у керуючих системах, пов'язаних із вимірюванням маси.
Квадратні ваги (рис. 4.7) складаються з несиметричного коромисла 1 (квадранта), встановленого за допомогою опорної призми 2 на кутовій подушці 3, закріпленої на підставі ваг. Підвіску 6 за допомогою кутових подушок 8 встановлюють на вантажоприймальну призму 7, закріплену на коромислі 1. Вантажоприймальну чашку 9 в квадрантних вагах кріплять до верхньої частини підвіски 6. Щоб виключити можливість перекидання підвіски при накладенні на чашку 9 вантажу, нижню через шарнірні з'єднання за допомогою важеля 5, званого стрункою. До квадранту жорстко кріпиться мікрошкала 4 оптичного відлікового пристрою. На підвісці закріплено рейку, на якій розташовані вбудовані гирі.
Використання в квадрантних вагах кутових подушок і шарнірних з'єднань в нижній частині підвіски дозволило в кілька разів збільшити робочий кут відхилення квадранта φ порівняно з кутом відхилення в рівноплечих або двопризменных вагах. Наприклад, у квадрантних вагах при дії на підвіску максимального навантаженнякут відхилення дорівнює 12 °, а в рівноплечих і двопризменных вагах він менше 3 °. При великому вугіллівідхилення природно діапазон вимірювання маси за шкалою також буде більшим, що дозволяє зменшити кількість вбудованих гирь, що використовуються у вагах. Однак шарніри зі стрункою є джерелом додаткових похибок, що знижує точність зважування. Тому квадрантні ваги, що випускаються, мають в основному клас точності 4.
Лабораторні квадрантні ваги моделі ВЛКТ-5 (рис. 4.8) відносяться до класу точності 4 і призначені для вимірювань маси до 5 кг. У вимірювальну систему ваг входять коромисло 3, підвіска 2 з вантажоприймальною чашкою 1 і "струнка" б. Призмінна "струнка" є однією зі сторін шарнірного паралелограма. „Струнка” та сталеві призми коромисла спираються на кутові самовстановлювальні подушки. Для заспокоєння коливань рухомої системи ваги мають магнітний заспокійник 5. У вагах також є механізм компенсації коливань рівня робочого місця, пристрій компенсації маси тари та механізм гиреналожения. При зважуванні спеціальні захвати рукоятки механізму гиреналожения знімають з вантажоприймаючої підвіски або накладають на неї вбудовані гирі 7 масою 1 і 2 кг. 4, укріплена на коромислі. Зображення мікрошкали, збільшене за допомогою оптичної системи, передається на матове скло екрана 8, де вказується значення маси, яка визначається при відхиленні коромисла від його початкового положення.
Циліндрична спіральна пружина 9, прикріплена один кінцем до підвіски, є вимірювальним елементом розподільчого механізму. Другий кінець цієї пружини, пов'язаний приводом з оцифрованим барабаном механічного лічильника, може переміщатися вертикально при обертанні рукоятки лічильника ділильного механізму. При обертанні барабана механічного лічильника на повну ємність, рівну 100 поділів, пружина розтягується, передаючи коромислу зусилля, еквівалентне зусиллю, що створюється зміною маси вантажу на 10 г, а результат вимірювання, виробленого за допомогою розподільчого механізму, відраховують на ,1 г. Мікрошкала, закріплена на коромислі, має 100 поділів з ціною розподілу 10 г. Тому діапазон вимірювання оптичного відлікового пристрою та розподільчого механізму з дискретністю 0,1 г становить 1000 г.
Аналогічно влаштовані квадрантні ваги моделі ВЛКТ-500 (рис. 4.9), призначені для вимірювання маси до 500 г (похибка вимірювання ±0,02 г).
Перед виміром маси тіла за рівнем 1 виробляють установку ваги в горизонтальне положення за допомогою регульованих опор 4. Для введення ваги в дію необхідно шнур живлення 5 під'єднати в електромережу і включити вимикач 2. Рукояткою 7 цифровий барабан механічного лічильника встановлюють в положення «00» і маховичками 3 («грубо») і 6 («тонко») пристрої компенсації маси тари доводять нульовий поділ шкали симетричну позицію. При цьому рукоятка 9 механізму гиреналожения знаходиться в положенні для вимірювання в діапазоні 1-100 г. Досліджуване тіло встановлюють на вантажоприймальну чашку 10 і рукояткою 7 поєднують розподіл шкали з відліковими ризиками на екрані 8.
Торсіонні ваги WT-250 (рис. 4.10) призначені для зважування тіл масою до 250 г і мають похибку вимірювання ±0,005 г. Корпус ваг спирається на три опори, дві з яких регулюються 1 і призначені для встановлення ваг у горизонтальне положення за рівнем 2.
Кожух терезів має скляний екран 4, крізь який видно лімб вимірювального механізму. Перед зважуванням повертають фіксатор 9 для розблокування підвіски і за допомогою маховика пристрою 10 компенсації маси тари встановлюють покажчик 5 в нульове положення. Вимірюване тіло 7 поміщають на підвіску 6 і закривають запобіжну кришку 8. Обертаючи маховик 3 рухомого лімба домагаються повернення покажчика 5 в нульове положення. При цьому стрілкою на лімбі вимірювального механізму визначають величину маси тіла.
1.4. Електронні цифрові ваги.Істотна перевага ваги полягає в тому, що при операціях не потрібні вбудовані або накладні гирі. Тому при серійному випуску ваги та при їх експлуатації суттєво економиться метал, скорочується кількість гир, що підлягають державній повірці.
Електронні цифрові ваги 4-го класу точності моделі ВБЕ-1 кг (рис. 4.11 а), засновані на розглянутому вище принципі дії. Ці ваги мають вагове пристрій I, укріплене на підставі 2, і електричну частину, що складається з п'яти друкованих плат 3, 13,14 з роз'ємами та настановними кронштейнами, трансформатор 15, датчик 4, що перетворює лінійні переміщення електричний сигнал.
Ваговий пристрій має стійку, на якій кріпиться кронштейн 12 і магнітна система 16 з робочою котушкою 5. Рухлива система ваг складається з двох рамок 6, кронштейна 7 і 6 пружин 8, дві з яких є проміжними ланками пружно-гнуткого зв'язку між рамками і кронштейном. Робоча котушка кріпиться до вкладиша 9, який жорстко пов'язаний з крон-штейном 7. Рухлива система ваг кріпиться через пружини 8 так, що котушка робочому зазорі магнітної системи може переміщатися тільки у вертикальному напрямку. У верхній частині кронштейна 7 розміщується підставка 10, на якій встановлюється вантажоприймальна чашка 11.
Електрична частина ваг виконана на друкованих платах, розташовані в корпусі ваг. Електричні елементи, Що виділяють тепло, розміщені в задній частині ваги і відокремлені від вагового пристрою тепловим екраном.
У вагах є електронний пристрій, що компенсує силову дію, що створюється тарою. При накладенні на вантажоприймальну чашку тари значення її маси з'являється на цифровому відліковому пристрої, а після натискання кнопки „Тара” це значення передається на пристрій, а на цифровому відліковому пристрої встановлюються нулі та ваги готові до вимірювання маси вантажу. Пристрій компенсації тари, що входить у ваги, компенсує навантаження масою до 1000 г.
Електронні цифрові ваги 4-го класу ВЛЕ-1 кг із покращеними технічними характеристиками (рис. 4.11, б). Ці ваги можуть бути широко використані в замкнутих технологічних процесахагропромислових комплексів Вони є вихід підключення цифропечатающих пристроїв і ЕОМ, напівавтоматичне калібрування і компенсація маси тари по всьому діапазону зважування. Термінал забезпечує автоматичне розбракування предметів за масою та підрахунок кількості предметів за заданим значенням маси одного предмета.
3. Порядок виконання:ознайомитись з п. 1; використовуючи формули (4.1)-(4.4) за початковими умовами (табл. 4.1) для двопризменных ваг визначити: момент стійкості М у, що компенсує момент М к, а також похибки δ у і δ до, скласти звіт.
  Мал. 4.7. Лабораторні квадратні ваги |  Мал. 4.8. Схема квадрантних ваг ВЛКТ-5 |
  Мал. 4.9. Загальний виглядваг ВЛКТ-500 |
|
а 
б Таблиця 4.1. Вихідні дані для виконання роботи
| № варіанта | тп , г | тпр , г | тдо , г | тпро , г | адо, м | а 1, м | а 2, м | α 1 = α 2 ,º | φ,º |
| 0,15 | 0,08 | 0,16 | 1,0 | ||||||
| 0,26 | 0,11 | 0,22 | 0,9 | 2,9 | |||||
| 0,32 | 0,17 | 0,32 | 0,8 | 2,8 | |||||
| 0,18 | 0,15 | 0,30 | 0,7 | 2,7 | |||||
| 0,20 | 0,12 | 0,22 | 0,6 | 2,6 | |||||
| 0,16 | 0,09 | 0,17 | 0,5 | 2,5 | |||||
| 0,27 | 0,12 | 0,24 | 1,5 | 2,9 | |||||
| 0,33 | 0,18 | 0,34 | 1,4 | 2,8 | |||||
| 0,19 | 0,16 | 0,31 | 1,3 | 2,7 | |||||
| 0,23 | 0,14 | 0,24 | 1,2 | 2,6 | |||||
| 0,17 | 0,07 | 0,15 | 1,1 | 2,5 | |||||
| 0,28 | 0,13 | 0,27 | 1,0 | 2,4 | |||||
| 0,34 | 0,19 | 0,36 | 2,0 | 3,2 | |||||
| 0,20 | 0,17 | 0,34 | 1,8 | 3,1 | |||||
| 0,21 | 0,15 | 0,25 | 1,7 | 3,0 | |||||
| 0,29 | 0,14 | 0,28 | 1,6 | 2,9 | |||||
| 0,35 | 0,20 | 0,37 | 1,5 | 2,8 | |||||
| 0,21 | 0,18 | 0,36 | 1,4 | 2,7 | |||||
| 0,24 | 0,13 | 0,26 | 1,3 | 2,6 | |||||
| 0,19 | 0,07 | 0,16 | 1,2 | 2,5 | |||||
| 0,30 | 0,15 | 0,29 | 1,1 | 2,4 | |||||
| 0,36 | 0,21 | 0,39 | 1,0 | 2,3 | |||||
| 0,22 | 0,19 | 0,38 | 0,9 | 2,2 | |||||
| 0,21 | 0,11 | 0,23 | 0,8 | 2,1 | |||||
| 0,14 | 0,09 | 0,18 | 0,7 | 2,0 | |||||
| 0,31 | 0,16 | 0,30 | 0,6 | 3,0 | |||||
| 0,37 | 0,22 | 0,41 | 0,5 | 2,9 | |||||
| 0,23 | 0,20 | 0,43 | 1,5 | 2,8 | |||||
| 0,25 | 0,10 | 0,20 | 1,4 | 2,7 | |||||
| 0,18 | 0,06 | 0,14 | 1,3 | 2,6 |
- описати призначення, конструкцію приладів та намалювати їх схеми (рис. 4.1
Виконати розрахунки за визначенням М у, М к, у і до;
Дати відповіді контрольні питання.
1. Як регулюється положення рівноваги рухомої системи на коромислі у вагах ВЛР-20?
2. На якому плечі коромисла закріплено сідло з вантажоприймальною призмою у терезах ВЛДП-100?
3. У чому конструктивна відмінність квадрантних терезів від двопризменных?
4. Як влаштовані квадрантні ваги моделі ВЛКТ-5?
5. Як проводиться зважування на терезах ВЛКТ-500?
6. Як улаштовані електронні ваги моделі ВБЕ-1?
Лабораторно-практична робота №5
Найпростішим приладом для визначення маси та ваги є важелі, відомі приблизно з п'ятого тисячоліття до н.е. Вони є балкою, що має опору в своїй середній частині. На кожному кінці балки є чашки. На одній з них міститься об'єкт вимірювання, а на іншу накладаються вантажі стандартних розмірівдо приведення системи до рівноваги. У 1849 р. француз Жозеф Беранже (Joseph Beranger) запатентував удосконалені ваги такого типу. Вони мали систему важелів під чашками. Такий пристрій був дуже популярним протягом багатьох років у торгівлі та на кухнях.
Варіантом важелів є безмін (steelyard), відомий з епохи античності. У цьому випадку точка підвісу знаходиться не всередині балки, стандартний вантаж має постійну величину. Рівновага встановлюється зміною положення точки підвіски, а балка попередньо градуюється (за правилом важеля).
Роберт Гук, англійський фізик у 1676 р. встановив, що деформація пружини чи пружного матеріалу пропорційна величині прикладеної сили. Цей закон дозволив йому створити пружинні ваги. Такі ваги вимірюють силу, тому на Землі та Місяці вони покажуть різний чисельний результат.
В даний час для вимірювання маси та ваги використовуються різні методина основі одержання електричного сигналу. У разі вимірювання дуже великих мас, наприклад великовантажного автомобіля, застосовують пневматичні та гідравлічні системи
Прилади для вимірювання часу
Першим історія вимірником часу стало Сонце, другим - перебіг води (чи піску), третім - рівномірне згоряння особливого палива. Виникнувши в давнину, сонячний, водяний і вогневий годинник дожили до нашого часу. Завдання, які в давнину стояли перед творцями годинника, сильно відрізнялися від сучасних. Від вимірювачів часу не вимагалося особливої точності, зате вони мали ділити дні і ночі на однакову кількість годин різної довжини залежно від пори року. І оскільки практично всі прилади для вимірювання часу були засновані на досить рівномірних явищах, давнім «годинникам» для цього доводилося йти на різні хитрощі.
Сонячний годинник.
Найдавніший сонячний годинник знайдено в Єгипті. Цікаво, що в ранньому сонячному годиннику Єгипту використовувалася тінь не стовпа або стрижня, а краю широкої пластини. При цьому вимірювалася лише висота Сонця, яке рух уздовж горизонту не враховувалася.
З розвитком астрономії було зрозуміло складний рух Сонця: добове разом із небом навколо осі світу і річне вздовж зодіаку. Стало ясно, що тінь показуватиме однакові відрізки часу незалежно від висоти Сонця, якщо стрижень спрямувати паралельно осі світу. Але в Єгипті, Месопотамії, Греції та Римі день і ніч, початок і кінець яких відзначали сходи та заходи Сонця, ділили незалежно від їхньої довжини на 12 годин, або, грубіше, за часом зміни варти, на 4 «вартові» по 3 години кожна. Тому на шкалах потрібно відзначати нерівний годинник, прив'язаний до певних частин року. Для великого сонячного годинника, який встановлювався в містах, зручніше були вертикальні гномони-обеліски. Кінець теми такого обеліска описував на горизонтальному майданчику підніжжя симетричні криві лінії, що залежать від пори року. Ряд цих ліній наносили на підніжжя, упоперек проводили інші лінії, що відповідають годинникам. Таким чином, людина, яка дивиться на тінь, могла дізнатися і годину, і приблизно місяць року. Але пласка шкала займала багато місця і не могла вмістити тіні, яку гномон відкидає за низького Сонця. Тому в годинах скромніших розмірів шкали розташовувалися на увігнутих поверхнях. Римський архітектор І ст. до н. Вітрувій у книзі «Про архітектуру» перераховує більше 30 типів водяного та сонячного годинника та повідомляє деякі імена їх творців: Євдокс Кіїдський, Аристарх Самоський та Аполлоній Пергамський. За описами архітектора важко скласти уявлення про конструкцію тих чи інших годин, але з ними вдалося ототожнити багато знайдених археологами залишків стародавніх вимірювачів часу.
Сонячний годинник має великий недолік - нездатність показувати час вночі і навіть вдень у хмарну погоду, зате вони мають у порівнянні з іншими годинниками важливу перевагу - безпосередній зв'язок зі світилом, що визначає час доби. Тому вони не втратили практичного значення навіть в епоху масового поширення точних механічних годинників, які потребують перевірки. Стаціонарний середньовічний сонячний годинник країн ісламу та Європи мало відрізнявся від античних. Щоправда, в епоху відродження, коли почала цінуватися вченість, у моду увійшли складні комбінації шкал і гномонів, які служили для прикраси. Наприклад, на початку XVI ст. в університетському парку Оксфорда було встановлено вимірювач часу, який міг бути наочним посібником з улаштування різноманітних сонячних годин. З XIV ст., коли почав поширюватися механічний баштовий годинник, в Європі поступово відмовилися від поділу дня і ночі на рівні відрізки часу. Це спростило шкали сонячного годинника, і ним стали часто прикрашати фасади будівель. Щоб настінні годинники могли показувати ранковий і вечірній час влітку, їх іноді робили подвійними з циферблатами на сторонах призми, що виступає зі стіни. У Москві вертикальний сонячний годинник можна бачити на стіні будівлі Російського гуманітарного університету на Микільській вулиці, а в парку Коломенського музею є горизонтальний сонячний годинник, на жаль, без циферблату і гномона.
Найбільш грандіозний сонячний годинник був споруджений у 1734 р. у місті Джайпурі магараджей (правителем області) та астрономом Савай-Джай Сінгхом (1686-1743 рр.). Їх гномоном служила трикутна кам'яна стіна з висотою вертикального катета 27 м і гіпотенузою довжиною 45 м. Шкали розташовувалися на широких дугах, якими тінь гномона рухалася зі швидкістю 4 м на годину. Однак Сонце на небі виглядає не точкою, а навколо з кутовим діаметром близько половини градуса, тому через велику відстань між гномоном і шкалою край тіні був нечітким.
Великою різноманітністю відрізнявся портативний сонячний годинник. У ранньому середньовіччі застосовувалися переважно висотні, які не вимагали орієнтації країн світу. В Індії був поширений годинник у вигляді гранованого палиці. На гранях палиці наносилися годинникові поділки, що відповідають двом місяцям року, рівновіддаленим від сонцестояння. Гномоном служила голка, яка вставлялася в отвори, виготовлені вище поділів. Для вимірювання часу палицю вертикально підвішували на шнурі і повертали голкою у бік Сонця, тоді тінь голки показувала висоту світила.
У Європі подібний годинник оформлявся у вигляді невеликих циліндрів, з рядом вертикальних шкал. Гномоном служив прапорець, укріплений на поворотному вершині. Його встановлювали над потрібною лінією годинника і повертали годинник так, щоб його тінь була вертикальною. Звичайно, шкали такого годинника були «прив'язані» до певної широти місцевості. У XVI ст. у Німеччині був поширений універсальний висотний сонячний годинник у вигляді «кораблика». Час у них відзначала кулька, поміщена на нитці схилу, коли інструмент наводили на Сонці так, щоб тінь «носа» точно покривала «корму». Регулювання по широті проводилося нахилом «щогли» і пересуванням по ній планки, де закріплювалася нитка схилу. Основний недолік висотного годинника - труднощі визначення за ними часу ближче до полудня, коли Сонце вкрай повільно змінює висоту. У цьому сенсі годинник з гномоном значно зручніший, але його необхідно встановлювати по країнах світу. Щоправда, коли їх передбачається довго використовувати одному місці, можна знайти час й у визначення напрями меридіана.
Пізніше переносний сонячний годинник став забезпечувати компасом, який дозволяв швидко встановлювати їх у потрібному положенні. Такий годинник застосовувався до середини XIX ст. для перевірки механічних, хоча вони й показували справжній сонячний час. Найбільше відставання Сонця від середнього протягом року становить 14 хв. 2 сек., а найбільше випередження – 16 хв. 24 сек., але оскільки довжини сусідньої доби відрізняються ненабагато, це не викликало особливих труднощів. Для любителів випускався сонячний годинник з полуденною гарматою. Над іграшковою гарматою збожеволіло збільшувальне скло, яке виставлялося так, щоб опівдні зібрані ним сонячні променідосягали запального отвору. Порох спалахував, і гармата стріляла, природно, неодруженим зарядом, сповіщаючи будинок, що настав справжній полудень і настав час перевіряти годинник. З появою телеграфних сигналів точного часу (в Англії з 1852 р., а в Росії з 1863 р.) годинник стало можливо перевіряти в поштових відділеннях, а з появою радіо і телефонних годин, що розмовляють, ера сонячного годинника закінчилася.
Водяний годинник.
Релігія стародавнього Єгипту вимагала виконання нічних ритуалів з точним дотриманням їхнього виконання. Час уночі визначався за зірками, але для цього застосовувався і водяний годинник. Найдавніші з відомих єгипетських водяних годинників відносяться до епохи фараона Аменхотепа III (1415-1380 рр. до н.е.). Вони були зроблені у вигляді посудини з стінками, що розширюються, і невеликим отвором, з якого потроху випливала вода. Про час можна було судити за її рівнем. Щоб відміряти годинник різної довжини, на внутрішніх стінках судини наносили кілька шкал, зазвичай, у вигляді низки точок. Єгиптяни тієї епохи ділили ніч і день на 12 годин, і кожного місяця користувалися окремою шкалою, поблизу якої ставилася його назва. Шкал було 12, хоча вистачило б шістьох, оскільки довжини днів, що знаходяться на одній відстані від сонцестоянь, практично однакові. Відомий і інший тип годинника, в якому мірна чаша не спорожнялася, а наповнювалася. І тут вода до неї надходила з поставленого вище судини як павіана (так єгиптяни зображували бога мудрості Тота). Конічна форма чаші годинника з витікаючою водою сприяла рівномірному зміни рівня: при його зниженні падає тиск води, і вона витікає повільніше, але це компенсується зменшенням площі її поверхні. Важко сказати, чи була ця форма обрана задля досягнення рівномірності «ходу» годинника. Можливо, посудину зробили такою, щоб було легше розглядати намальовані на внутрішніх стінках шкали.
Вимірювання рівного годинника (у Греції їх називали рівноденними) вимагалося не тільки астрономам; ними визначали довжину промов у суді. Це було необхідно, щоб обвинувачення та захисту, які виступали з боку, знаходилися в рівних умовах. У речах, що збереглися, грецьких ораторів, наприклад, Демосфена зустрічаються прохання «зупинити воду», очевидно, звернені до служителя суду. Годинник зупиняв на час читання тексту закону чи опитування свідка. Такий годинник називали «клепсидрою» (грецькою «краде водою»). Це була посудина з отворами в ручці та на днищі, в яку заливалася певна кількість води. Для зупинки води, очевидно, затикали отвір в ручці. Невеликий водяний годинник використовувався і в медицині для вимірювання пульсу. Завдання щодо вимірювання часу сприяли розвитку технічної думки.
Зберігся опис водяного будильника, винахід якого приписується філософу Платону (427-347 р. до н.е.). Будильник Платона складався з трьох судин. З верхнього (клепсидри) вода надходила до середнього, в якому знаходився перепускний сифон. Приймальна трубка сифона закінчувалася біля дна, а спускна входила в третю порожню закриту посудину. Він у свою чергу був з'єднаний повітряною трубкою із флейтою. Діяв будильник так: коли вода в середній посудині покривала сифон, він вмикався. Вода швидко переливалася в закриту посудину, витісняла з неї повітря, і флейта починала звучати. Для регулювання часу включення сигналу слід перед запуском годинника частково заповнити водою середню посудину.
Чим більше в нього заливалося води, тим раніше спрацьовував будильник.
Епоха конструювання пневматичних, гідравлічних та механічних пристроїв почалася з робіт Ктесібія (Олександрія, ІІ-І ст. до н.е.). Крім різних автоматичних пристроїв, які служили в основному для демонстрації «технічних чудес», він розробив водяний годинник, який автоматично пристосовувався до зміни довжини нічних та денних відрізків часу. Годинник Ктесібія мав циферблат у вигляді невеликої колони. Біля неї були дві фігурки амурів. Один із них безперервно плакав; його «сльози» надходили у високу посудину з поплавком. Фігурка другого амура переміщалася за допомогою поплавця вздовж колони та служила покажчиком часу. Коли наприкінці доби вода піднімала покажчик до крайньої верхньої точки, спрацьовував сифон, поплавок опускався у вихідне положення, і розпочинався новий добовий цикл роботи приладу. Оскільки довжина доби стала, хід годинника не потрібно пристосовувати до різних сезонів. Годинник позначався поперечними лініями, нанесеними на колоні. Для літнього часу відстані між ними в нижній частині колони були великими, а у верхній малими, що зображували короткий нічний годинник, а взимку навпаки. Наприкінці кожної доби вода, що випливає з сифону, потрапляла на водяне колесо, яке через зубчасті передачі злегка повертало колону, підводячи до покажчика нову частину циферблату.
Збереглися відомості про годинник, який халіф Харун аль Рашид подарував у 807 р. Карлу Великому. Егінгард, історіограф короля, повідомляв про них: «Особливий водяний механізм вказував годинник, що був ще боєм від падіння певної кількості кульок в мідний таз. Опівдні 12 лицарів виїжджали зі стільки ж дверей, що зачинялися за ними».
Арабський вчений Рідван створив у XII ст. годинник для великої мечеті в Дамаску і залишив їх опис. Годинник був виконаний у вигляді арки з 12-ма віконцями-покажчиками часу. Віконці були закриті кольоровим склом і вночі підсвічувалися. Вздовж них переміщалася фігура сокола, який, порівнявшись з віконцем, кидав у басейн кулі, кількість яких відповідала настала годині. Механізми, що з'єднували поплавець годинника з покажчиками, складалися з шнурів, важелів і блоків.
У Китаї водяний годинник з'явився в давнину. У книзі «Чжоулі», в якій описана історія династії Чжоу (1027-247 рр. до н.е.), є згадка про спеціального служителя, який «доглядав водяний годинник». Про влаштування цих стародавніх годинників нічого невідомо, але, враховуючи традиційність китайської культури, можна припустити, що вони мало відрізнялися від середньовічних. Опису пристрою водяного годинника присвячена книга вченого XI ст. Лю Цзая. Найбільш цікава описана там конструкція водяного годинника з зрівняльним бачком. Годинник влаштований у вигляді своєрідної драбинки, на якій розташовані три бачки. Судини з'єднані трубками, через які вода послідовно перетікає з одного до іншого. Верхній бачок живить водою інші, нижній має поплавець та лінійку з покажчиком часу. Найважливішу роль відведено третій «зрівняльній» судині. Надходження води відрегульоване так, що бачок отримує з верхнього трохи більше води, ніж з нього витікає в нижній (надлишок відводиться через особливий отвір). Таким чином, рівень води в середньому бачку не змінюється, і вона надходить у нижню посудину під постійним тиском. У Китаї добу ділилися на 12 подвійних годинників «ке».
Чудовий з точки зору механіки баштовий астрономічний годинник створили в 1088 р. астрономи Су Сун і Хань Кунлян. На відміну від більшості водяного годинника в них використовувалася не зміна рівня витікаючої води, а її вага. Годинник був поміщений у триповерховій вежі, оформленій у вигляді пагоди. На верхньому поверсі будівлі стояла армілярна сфера, кола якої за рахунок годинникового механізму зберігали паралельність небесному екватору та екліптиці. Цей пристрій передбачав механізми ведення телескопів. Крім сфери, в особливому приміщенні знаходився зірковий глобус, який показував положення зірок, а також Сонця та Місяця щодо обрію. Інструменти рухалися водяним колесом. Воно мало 36 ковшів та автоматичні ваги. Коли вага води в ковші досягала потрібної величини, засувка звільняла його і дозволяла колесу повернутися на 10 градусів.
У Європі водяний громадський годинник довго використовувався поряд з механічними баштовими. Так у XVI ст. на головній площі Венеції діяли водяний годинник, який щогодини відтворював сцену поклоніння волхвів. Маври, що з'являлися, били в дзвін, відзначаючи час. Цікавий годинник XVII ст. зберігаються у музеї французького міста Клюні. Вони роль покажчика виконував водяний фонтанчик, висота якого від минулого часу.
Після появи XVII в. маятникового годинника у Франції було зроблено спробу використати воду для підтримки гойдання маятника. На думку винахідника над маятником встановлювався лоток із перегородкою посередині. Вода подавалася на центр перегородки, і коли маятник гойдався, підштовхувала його в потрібну сторону. Пристрій не набув поширення, але закладена в ньому ідея приводу стрілок від маятника пізніше була реалізована в електричному годиннику.
Пісочний та вогневий годинник
Пісок, на відміну від води, не замерзає, і годинник, де течія води замінена течією піску можуть працювати взимку. Пісочний годинникзі стрілочним покажчиком побудував близько 1360 китайський механік Чжаї Сіюань. Цей годинник, відомий під назвою «п'ятиколісної пісочної клепсидри», приводився в дію «турбінкою» на лопатки якої сипався пісок. Система зубчастих коліс передавала її обертання стрілці.
У Західної Європипісочний годинник з'явився близько XIII ст., І його розвиток пов'язаний з розвитком склоробства. Ранній годинник являв собою дві окремі скляні цибулини, скріплені сургучем. Спеціально приготований, іноді з товченого мармуру, «пісок» ретельно просіювався і насипався в посудину. Перетікання дози піску з верхньої частини годинника в нижню, досить точно відміряло певний відрізок часу. Регулювати годинник можна було, змінюючи кількість засипаного в них піску. Після 1750 години вже виготовлялися у вигляді єдиної посудини з звуженням посередині, але в них зберігався отвір, що затикалося пробкою. Нарешті, з 1800 р. з'явився герметичний годинник із запаяним отвором. Вони пісок був надійно відокремлений від атмосфери і було відсиріти.
Ще XVI в. в основному в церквах використовувалися рамки з чотирма пісочними годинниками налаштованими на чверть, половину, три чверті години і годину. За станом можна було легко визначати час усередині години. Прилад постачався циферблатом зі стрілкою; коли пісок випливав із останньої верхньої судини, служитель перевертав рамку і переводив стрілку на один поділ.
Пісочний годинник не бояться качки і тому до початку XIXв. широко застосовувалися на морі для відліку часу вахт. При витіканні годинної порції піску вахтовий перевертав годинник і вдаряв у дзвін; звідси пішов вираз «бити склянки». Корабельний пісочний годинник вважався важливим приладом. Коли перший дослідник Камчатки студент Петербурзької академії наук Степан Петрович Крашенинников (1711-1755 рр.) прибув Охотск, там йшло будівництво кораблів. Молодий учений звернувся до капітана-командора Вітуса Берінга з проханням допомогти в організації служби вимірювання коливань рівня моря. Для цього був потрібен спостерігач та пісочний годинник. Берінг призначив на посаду спостерігача грамотного солдата, але годинника не дав. Крашенинников вийшов із становища, вкопавши водомірний стовп навпроти комендатури, де за морським звичаєм регулярно відбивалися склянки. Пісочний годинник виявився надійним і зручним приладом для вимірювання невеликих відрізків часу і по «живучості» випередили сонячні. Їх ще нещодавно застосовували у кабінетах фізіотерапії поліклінік для контролю часу проведення процедур. Але вони витісняються електронними таймерами.
Згоряння матеріалу також є досить рівномірним процесом, на основі якого можна вимірювати час. Вогневий годинник широко використовувався в Китаї. Очевидно, їх прообразом служили, і зараз популярні в Південно-Східній Азії курильні палички - стриженьки, що повільно тліють, дають ароматний дим. Основою такого годинника служили горючі палички або шнури, які робили із суміші деревного борошна зі сполучними речовинами. Часто вони мали значну довжину, виготовлялися як спіралей і підвішувалися над плоскою тарілкою, куди падав попіл. За кількістю витків, що залишилися, можна було судити про минулий час. Існували і «вогневі будильники». Там тліючий елемент горизонтально розташовувався у довгій вазі. У потрібному місці через нього перекидали нитку із грузиками. Вогонь, досягнувши нитки, перепалював її, і вантажі з дзвоном падали в підставлений мідний блюдце. У Європі в ході були свічки з поділами, які грали роль і нічників і часу. Щоб використовувати їх у режимі будильника, у свічку на потрібному рівні встромили шпильку з грузиком. Коли віск навколо шпильки розплавлявся, грузик разом із нею з дзвоном падав у чашку свічника. Для грубого виміру часу вночі служили й масляні лампи. скляними судинами, з шкалою. Час визначався за рівнем олії, який зменшувався в міру вигоряння.