В виртуальном музее вы можете изучить разнообразные весы: лабораторные (
весы коромысловые,
весы Жолли); демонстрационные (
весы Робенваля,
циферблатные весы); специальные (
весы Вестфаля,
неравноплечие весы).
Современный вид физические приборы стали получать только с тридцатых годов XIX столетия, когда в Париже работали Фроман
[1] и его последователи. Сначала выработали удовлетворительную, достаточно прочную конструкцию только для весов; в 70-ые годы весы получили вполне рациональное устройство. Устройство весов того времени описано в фундаментальном учебнике
«Полный курс физики» французских авторов Жамена и Вюльнера (1864 г). В начале параграфа «Весы и способы взвешивания» дается теоретическое обоснование основных правил построения чувствительных и точных весов: 1) равенство плеч коромысла, 2) большая длина коромысла (до 60 см), 3) малый вес коромысла, 4) расположение опоры коромысла и точек подвеса чашек вдоль одной прямой, 5) расположение центра тяжести коромысла ниже точки опоры, но близко к ней. Затем разъясняется каким образом правила воплощены в конструкции весов (рис.1).
 |
Рисунок 1. Весы для точного взвешивания в защитном корпусе.
Из учебника физики Жамена и Вюльнера, Т.1 |
 |
Рисунок 2. Химические весы для точного взвешивания из фондов СПб АППО выполнены по французскому образцу. Арретир поднят. Габариты защитного корпуса: 54×41×16 см.
Петербург. Фабрика Альбрехта. Вторая половина XIX века. |
Несколько позднее (1869 г.) в отечественном учебнике физики для гимназий описывается устройство весов для точных измерений. Внешний вид раритетных весов из Музея СПб АППО им. К.Д. Ушинского (рис. 2), почти полностью совпадает с изображением в учебнике (рис. 5).
 |
Рисунок 3. Центральная часть коромысла: 1- призма-опора, 2- рамка арретира,
3 – развилина арретира, 4 - винты для изменения положения центра тяжести |
Используя терминологию из учебников физики, означенных выше, проследим как на практике воплощены основные принципы построения химических весов для точного взвешивания.
 |
Рисунок 4. Дугообразная пластина для подвеса чашки |
Коромысло ромбовидной формы длиной 20 дюймов и толщиной не более 2 мм изготовлено из тонкого листа латуни (бронзы) с вырезками для уменьшения веса. Каждое плечо коромысла разделено на 10 делений, штрихи отмечают места куда нужно подвешивать рейтер (гусарик). Гусарик – гирька из тонкой проволоки массой не более 10 мг, применение которой увеличивает точность измерений. В середине коромысла установлена стальная трехгранная призма (рис.3), обращенная острым ребром вниз и лежащая на двух пластинках из стекла. На концах коромысла привешены две медные чашки к дугообразным пластинкам. Пластинки могут быть разгибаемы или сгибаемы с помощью винтов (рис.4).
Чтобы не притуплялось остриё призмы, когда на весах ничего не взвешивается, используется развилина, которую можно поднимать и опускать с помощью скрытой в колонне системы зубчатых колес, связанных с винтом в основании колонны. Взвешивание сводится к уравновешиванию тела разновесками, которые должны привести коромысло к тому же положению, которое оно занимало до нагрузки. Поэтому перед каждым взвешиванием весы настраивают: устанавливают колонну весов вертикально с помощью отвеса; для изменения чувствительности весов при необходимости завинчивают или вывинчивают винты (рис. 3 - 4) - опускают или поднимают центр тяжести коромысла; затем опускают развилину, и наблюдая за качанием острия стрелки, прикрепленной к коромыслу, с помощью регулировочных винтов на дугообразных пластинах устанавливают острие на среднее деление шкалы, изготовленной из матового стекла.
В настоящее время при точных взвешиваниях применяют исключительно только короткоплечие весы. Теоретическое и практическое изучение условий необходимых для самой высокой степени точности взвешивания привело Д.И. Менделеева (Об упругости газов. СПб, 1875.) к формуле, выясняющей пользу употребления короткоплечих весов, особенно в случае, когда взвешивание производится при постоянной и всегда одинаковой нагрузке о пользе употребления короткоплечих весов: с уменьшением длины плеч уменьшается величина прогиба коромысла и уменьшается время его качания, что при взвешивании имеет важное практическое значение (О.Д. Хвольсон, Курс физики, Т.1)
Органайзер исследователя
1. Рассмотрите рисунке 5 из учебника физики К.Д. Краевича, где изображены химические весы. Используя материалы статьи, дайте названия деталям устройства весов: ab, mn, Ah, q, g, S, K.
 |
Рисунок 5. Весы химические для точных измерений. |
 |
Рис. 6 |
2. Объясните с какой целью на противоположной стороне колонны прибора установлен отвес (рис. 6). Укажите в конструкции весов приспособление, предназначенное для реализации этой цели.
3. Прочитайте
статью о лабораторных чувствительных весах, которые в настоящее время применяют на уроках физики и химии во многих школах города. Еще раз рассмотрите рисунок 2 и проведите рассуждение на тему «В учебном приборе отражается влияние развития науки и техники определенной эпохи».
[1] Поль-Гюстав Фроман (родился 3 марта 1815 года в Париже; умер в 1865 году) был французским механиком, изготовителем приборов и изобретателем.