Измерять объем жидкостей в быту приходится довольно часто и для этого у многих есть мерные стаканчики с делениями. Измеритель веса предметов также бывает необходим в домашнем хозяйстве и чаще всего для этих целей используются пружинные или электронные весы. Если таковых нет, то за какие-то пол-часа после работы бытовые весы вполне можно сделать самому, используя простые физические принципы. Проще всего сделать весы на основе коромысла с равными плечами и подвешенных чаш. Однако, такой способ требует наличия гирь-разновеса и убивает меня муторным процессом уравновешивания. Потому будем делать весы поплавкового типа с прямым отсчетом веса твердых предметов по калиброванной шкале.
Идея
ПЭТ-пластик практически не подвержен растяжению, поэтому ПЭТ-тара хорошо сохраняет свою форму под значительными нагрузками, кроме того для создания простейших весов используется сила Архимеда, а также закон сообщающихся сосудов, благодаря которым, по количеству вытесненной воды вполне возможно довольно точно измерить вес предметов, если провести правильную калибровку всей измерительной установки.
Материалы и инструменты
1. Пластиковые бутылки – 3шт. ПЭТ – тара для весов должна быть разная, но максимально цилиндрической формы (рис.1). Диаметры первых двух бутылок должны быть подобраны так, что бы они различались примерно на 5 мм, третья бутылка по объему должна быть на 0,5л..1л больше. В данном случае используется две бутылки объемом 0,5л (но разной формы) и одна – 1,5л. Используя разные бутылки можно получить различный диапазон измеряемых весов.
2. Ножницы, выжигатель и пластиковые заклепки.
3. Винт, 2 шайбы, гайка, резиновая прокладка для создания винтового соединения М4…М6.
4. Фломастер для надписей на CD-дисках или небольшой кусочек малярного скотча.
5. Мерный стаканчик с делениями (мензурка) или набор гирь для калибровки весов.
Работа
Весы будут у нас поплавкового типа и как всегда сделаны после работы из того, что есть под рукой в каждом домашнем хозяйстве. В первую очередь нужно подобрать 3 пластиковые бутылки для создания трех основных элементов весов: поплавка, стакана и мензурки (рис.1). Вес предмета будет исчисляться по количеству вытесненной поплавком воды в мензурке. В качестве поплавка, в данном случае, используется целая пластиковая бутылка. Стакан используется как вертикальная направляющая для поплавка и вместе с мензуркой составляет систему сообщающихся сосудов.
Стакан и мензурка (рис.1) представляют собой части пластиковых бутылок примерно одинаковой высоты с отрезанной горловинной частью. Горловинная часть стакана может быть использована здесь: http://www.afterwork.com.ua/?p=3145. Диаметр мензурки намного больше диаметра стакана, а диаметр стакана подобран таким образом, чтобы пластиковая бутылка-поплавок свободно перемещалась вдоль оси внутри него, сохраняя вертикальное положение. Для этого достаточно 2…3мм зазора между стенками стакана и поплавка.
Стакан должен быть расположен внутри мензурки точно вертикально и соосно.Можно придумать много способов закрепления стакана внутри мензурки (например, как в http://www.afterwork.com.ua/?p=1324). В данном случае для закрепления стакана в мензурке в верхней части стакана следует нарезать лепестки по образующим и отогнуть их вовне (рис.2а). Длина лепестков особого значения не имеет, думаю, что их длины в пределах 3…4см будет достаточно. Для того, что бы поплавок плавал в стакане в него должна поступать вода из мензурки, потому в выступающих частях донышка стакана следует проделать отверстия. Проще всего их проплавить или проковырять ножницами. Отверстия должны быть у самого дна и расположены таким образом, что бы полностью погруженный поплавок их не блокировал (рис.2б).
Подготовленный упомянутым выше образом стакан следует установить и зафиксировать внутри мензурки. В этом нам помогут естественные 5 выпуклостей пластиковой бутылки и технология пластиковых заклепок. Выпуклости донышка стакана попадают во впадины мензурки и блокируют возможность радиального и осевого перемещения донышка меньшей бутылки (стакан) по донышку большей (мензурки). Выпуклости донышка активно используются вот в такой интересной разработке ( http://www.afterwork.com.ua/?p=281). С другой стороны лепестки стакана при помощи пластиковых заклепок фиксируются по краю мензурки (рис.3). Таким образом, получена система из двух сообщающихся сосудов в виде коаксиальных цилиндров. Сосуды сообщаются через дырки в донышке стакана.
Что бы весы приобрели окончательную форму к ним нужно приделать чашу и откалибровать. В качестве чаши таких поплавковых весов используется горловинная часть от пластиковой бутылки-мензурки, которую следует установить на горлышке целой бутылки-поплавка. Для упрощения калибровки система чаша-поплавок должна быть герметичной (не пропускать жидкости), потому для объединения чаши и поплавка (рис.4б) используем две крышечки от тех же пластиковых бутылок, соединенные донышками при помощи винта М4…М6 через резиновую прокладку (рис.4а). Желательно, расположить чашу как можно ближе к поплавку, чтобы общий центр тяжести располагался не слишком высоко. В принципе, для чаши можно использовать и донную часть уже 4-й пластиковой бутылки, захватив ее лепестками поплавка, аналогично креплению стакана на мензурке.
Калибровка
Конструкция весов готова, теперь весы нужно откалибровать. Совсем не у каждого дома есть гирьки разного веса (разновес), поэтому калибровать будем самым простейшим способом – при помощи лабораторной мензурки или мерного стаканчика, используя тот факт что 1л воды весит 1кг. Мерные стаканчики (рис.4в), как правило, прилагаются к многим бытовым кухонным электроприборам, например, хлебопечкам, кухонным комбайнам и т.п.
Для нанесения делений на внешнюю сторону бутылки-мензурки в составе таких весов наклеивается кусочек малярного скотча или делаются отметки при помощи CD-маркера (или каким-либо другим способом). В мензурку весов наливают воду. Воду лучше наливать в мензурку или мерный стаканчик тонкой струйкой при помощи поливалки (http://www.afterwork.com.ua/?p=1707 ). Далее отмеряем определенное количество воды в мерном стаканчике (у меня – 20мл) и переливаем ее в чашу весов, при этом уровень воды в мензурке весов поднимается, делаем вторую отметку – 20г. Повторяем операцию до тех пор, пока донышко поплавка не опустится вниз и не коснется донышка стакана – это будет максимальный вес, который можно будет измерить такими весами. В случае использования в качестве поплавка и стакана пластиковых бутылок 0,5л и в качестве мензурки бутылок 1,5л максимальный вес составил 240 грамм. Но, если использовать пластиковые бутылки другого объема, то думаю что максимальный вес можно довести до 1кг. В режиме хранения из мензурки весов сливается вода, а когда потребуется взвешивание, при установленном поплавке с чашей, воду доливают до нулевого уровня.
Применение
1. Вполне возможно применять подобные весы для кухонных целей, например, я взвешивал куриное яйцо. Вес его оказался равным 55г, мне интересно. Легко взвешивать крупы и другие сыпучие продукты. Для любителей поболтать по мобильному телефону, можно взвесить мобильник ))).
2. Так как с пластиковыми бутылками проблем практически нет, то подобных весов можно сделать много и использовать для школьных (университетских) лабораторных опытов, раздав детям на каждый стол.
3. Используя такие весы и мерный стаканчик можно измерять плотности различных тел, предметов и т.п. По-моему, это занятно и полезно для развития мозга.
4. Дети младшего школьного возраста могут использовать их во дворе для взвешивания песка во время игры в продавцов))) и т.д. и т.п.
Свежие комментарии