Qu'est-ce qu'un équilibre hydrostatique?
Si une personne voulait savoir combien d'or ou d'autres métaux de moindre valeur se trouvaient dans une couronne, comme le faisait célèbre Archimède, il serait nécessaire de comprendre le principe de l'équilibre hydrostatique, ou équilibre hydrostatique; Cela peut être accompli à l'aide d'un équipement de laboratoire portant le même nom: un équilibre hydrostatique. Cet appareil prend essentiellement des mesures de poids d'une substance ou d'un objet, tel qu'une pierre précieuse ou un fluide. Pour ce faire, il compare le poids de l’objet suspendu dans l’air et de nouveau dans l’eau, où, comme le savent les nageurs, les objets semblent beaucoup plus légers; ceci est dû à la poussée ascendante que l'eau place sur un objet, ce qui peut également déplacer l'eau de son récipient. L'équipement qui mesure ces caractéristiques ressemble souvent à une balance mécanique ou électronique avec un récipient fixé pour contenir la substance en question.
Pour déterminer les caractéristiques de densité à l'aide d'une balance hydrostatique, une substance est d'abord pesée dans l'air, puis plongée dans un récipient plus grand contenant de l'eau. Ces deux mesures sont comparées et formulées pour décrire la gravité de la substance. La mesure de la gravité indique aux chercheurs des informations essentielles sur la densité de l'élément ou sur le comportement d'une substance ou d'un objet sous des pressions variables.
L'équilibre hydrostatique fait souvent référence à la relation entre la gravité et la pression de gaz sur une substance. Les substances subissent différentes pressions à différentes profondeurs. Plus la zone est profonde, plus elle est soumise à la gravité. Essentiellement, lorsque la gravité diminue - une augmentation relative - le gradient de pression de la substance augmente également. En termes simples, pour mesurer l’or d’une couronne, il peut être utile de savoir que la force ascendante de l’eau sur un objet est égale au poids de son fluide déplacé.
Ces forces peuvent interagir avec une substance dans d’autres aspects, tels que la température et la surface, générant des pressions ou de l’énergie. La balance hydrostatique permet de suspendre des éléments dans d'autres mélanges, ainsi que de l'eau, afin de mesurer la gravité des substances. Les mesures peuvent également détecter la pureté de substances pouvant être mélangées à d'autres éléments; par exemple, si une couronne contient des impuretés ou, dans le cas d'Archimède, de l'argent, qui présente un équilibre hydrostatique sensiblement différent de celui de l'or. Aujourd'hui, la technologie trouve des applications dans des applications telles que la gemmologie, l'astrophysique, la géologie et l'atmosphère. à plus grande échelle, le principe est utilisé pour décrire les caractéristiques des planètes et des étoiles. Dans tous ces contextes, l'équilibre hydrostatique fait référence à la manière dont une substance peut se comporter ou conserver sa forme ou sa composition sous des pressions variables.
Traditionnellement, la technologie de la balance hydrostatique reposait sur un équipement mécanique. Cette technologie était généralement conçue comme un équilibre commun: une structure en forme de T supportant deux plats à chaque extrémité. Les différences de poids amèneraient le bras oscillant à s'incliner vers l'élément le plus lourd.
Les équipements de balance hydrostatique contemporains reposent sur une détection électronique rigoureuse. La technologie peut ressembler à une balance avec un seul navire suspendu à une plate-forme électronique. Les instruments peuvent être ajustés à différentes tailles; certaines sont conçues pour fonctionner sur un établi, tandis que d'autres sont de plus gros équipements autonomes permettant de gérer des navires plus grands.
Les appareils modernes offrent des sorties numériques et de nombreuses autres lectures de précision. Les capteurs numériques informatisés peuvent non seulement signaler l’équilibre hydrostatique donné d’un élément, mais peuvent également fournir des informations additionnelles calculées. Ces données pourraient inclure des analyses et des comparaisons courantes entre les séries de mesures, ainsi que des conversions d’unités entre systèmes impériaux ou métriques; pour une sortie rapide, quelles que soient les mesures requises.