Chapitre 9 Mathématiques - Construire une microbalance maison, une échelle qui mesure microgrammes

Un équilibre maison Microgram

échelles scientifiques commerciales qui peuvent peser des objets aussi petits que un dixième de gramme peut coûter des centaines de dollars. Mais avec un voyage au magasin de matériel et un peu d'ingéniosité, vous pouvez construire une échelle qui permet de mesurer les choses qui pèsent moins d'un milligramme.

Notre échelle est un simple équilibre - une tige avec une casserole à chaque extrémité qui est suspendu au milieu. Ce qui nous rend spécial est un point d'appui de bord de couteau qui est très proche du centre de gravité de la barre. Cela donne notre équilibre un énorme effet multiplicateur, ce qui rend particulièrement sensible.

De quoi as-tu besoin:

• Une planche de trois pieds à utiliser comme base. J'ai choisi un seuil de porte en chêne, car il avait l'air agréable.
• A trois pieds longue tige filetée. Le diamètre et le filetage ne sont pas critiques - je un diamètre de 10 à 32 fileté 3/16 pouces tige en acier galvanisé.
• Deux rondelles 7/8 de garde-boue pouces qui se rangent bien sur la tige de 3/16 pouces.
• Deux rondelles 1/2 pouce qui correspondent à la tige.
• Deux vis de la machine d'environ 3 ou 4 pouces de long, avec des têtes de fente. Je 1/4 pouces en laiton parce qu'ils étaient assez.
• Quatre écrous hexagonaux qui correspondent à la tige.
• Une canette de soda en aluminium vide.
• Trois lames de rasoir un seul tranchant.

Nous construisons d'abord la base. Percer deux trous dans le centre de la planche, espacées d'environ un pouce de l'autre. Les trous doivent être juste un peu plus petit que les vis de la machine, de sorte que les vis peuvent être vissés solidement dans le bois. Nous ne sommes pas en vis à bois, mais les vis de machine vis parfaitement dans le bois quand même. Aligner les fentes des vis avec la longueur de la planche.

Coller deux des lames de rasoir dans les fentes des vis. Les lames de rasoir ne tient pas bien dans les fentes, mais est très bien - juste angle les uns envers les autres un peu, comme le montre la photo. Laissez le carton de protection sur les lames de rasoir jusqu'à ce que nous sommes prêts à monter le bras de l'échelle au-dessus des lames de rasoir. Le carton a été supprimé dans la photo.

Dans les deux étapes suivantes, vous devez être très prudent. Nous allons faire une entaille dans la lame de la lame de rasoir à un seul tranchant restant.

Nous utilisons une paire de lames diagonales. Ils ne vont pas couper à travers la lame de rasoir. Mais la lame de rasoir est fragile, et si nous tenons fermement la lame et les coupe en diagonale balançons, la lame se cassera soigneusement le long de la ligne des couteaux.

L'encoche est découpée à un angle de sorte que la lame se positionne sur la tige filetée.

Vous pouvez voir le résultat sur la photo ci-dessus.

Nous le faisons à nouveau pour terminer l'encoche.

Maintenant, nous avons une lame de rasoir qui a une belle grande pièce manquante au milieu.

Mettre l'un des écrous hexagonaux sur la tige filetée, et visser tout le chemin vers le centre de la tige. Suivez avec une rondelle demi-pouce, puis les deux rondelles 7/8 de pouce, une autre rondelle demi-pouce, et enfin un autre écrou hexagonal. Visser le deuxième écrou hexagonal tout le chemin jusqu'à ce qu'il se resserre presque contre les rondelles.

La lame de rasoir cranté peut maintenant être glissé entre les deux grandes rondelles. Serrer les écrous hexagonaux pour maintenir la lame fermement en place.

Il est temps d'enlever la protection en carton des deux lames de rasoir sur la base.

Maintenant, vous pouvez reposer l'ensemble de la tige au-dessus des deux lames de rasoir sur la base. La tige ne sera pas équilibré correctement encore. Pour rendre l'équilibre, visser un écrou hexagonal sur chaque extrémité de la tige, d'environ un pouce de l'extrémité. Équilibrer la tige par vissage l'un des écrous à six pans plus près du centre jusqu'à ce que les balances de tige. Ne vous inquiétez pas pour parfait encore - nous ne sommes pas fait d'ajouter des choses à chaque extrémité de la tige.

Il est maintenant un bon moment, cependant, pour vous assurer que la balance retourne effectivement au centre lorsque chaque extrémité est brièvement poussé vers le bas. Si vous poussez vers le bas sur une extrémité de la tige, et cette fin reste en bas, le point d'appui est en dessous du centre de gravité de la tige. Pour corriger cela, desserrer l'un des écrous hexagonaux tenant la lame de rasoir, et soulevez la lame de rasoir juste un peu, et serrer l'écrou à nouveau.

Nous voulons que la lame soit très proche du centre de gravité de la tige, mais pas en dessous. Plus il est proche du centre, l'échelle sera sensible.

Ensuite, nous faisons deux plateaux de la balance de la canette de soda en aluminium vide.

Coupez soigneusement la boîte à part afin que vous ayez une feuille d'aluminium lisse. Ne pas vous couper sur les bords.

Couper la feuille en deux morceaux. Au centre de chaque pièce, faire une fossette en tenant la feuille sur une planche et le frapper avec un marteau à panne balle. Vous pouvez aussi le faire en martelant sur une bille d'acier placée sur le dessus de la feuille à la place.

Couper une poignée en forme de U pour la casserole comme indiqué sur la photo. Veillez à ne pas froisser l'aluminium comme vous plier le haut de la poignée. Vous pouvez voir ce qui est arrivé quand je l'ai fait dans la photo ci-dessus - l'une des extrémités ont rompu. Mais il a travaillé de toute façon avec juste l'autre extrémité de la poignée fixée, donc je l'ai laissé de cette façon. J'étais plus prudent avec la deuxième casserole.

Couper une encoche en forme de V au centre de la poignée. Cela permet de garder la poignée en place que nous avons mis doucement sur le fil dernier de la tige filetée.

Avant de placer le deuxième pan de l'autre extrémité de la tige, on Tape à aiguille à la tige d'agir comme indicateur. Laissez quelques fils untaped à la fin de sorte que le moule peut reposer sur la dernière et ne pas toucher une bande.

Cliquez sur la photo pour une image plus grande

Colle ou du ruban à l'échelle un bloc de bois, une canette de soda, ou un autre objet en forme de brique commode, et le repos à l'échelle à côté de la pointe de l'aiguille.

Maintenant équilibrer la balance en réglant les écrous hexagonaux à la fin. En général, je tiens à les déplacer vers le centre jusqu'à ce que les points d'aiguille au centre de l'échelle.

Utilisation de la balance Microgram

Si vous regardez attentivement la photo de la casserole avec l'aiguille, vous pouvez voir un petit morceau de fil de cuivre assis dans la casserole.

Si vous avez un ensemble de poids calibrés, vous pouvez équilibrer la balance, puis ajouter des poids connus à une casserole, et la masse inconnue à l'autre, et d'obtenir un poids qui est précise à ce que la précision de vos poids connus sont (jusqu'à environ 10 microgrammes).

L'échelle est un peu sensible aux courants d'air, mais pas tellement qu'il doit couvrir. Les gens à pied par causeront à osciller, mais il se calment quand ils ont passé.