Hva er en hydrostatisk balanse?

Hvis en person ønsket å vite hvor mye gull eller andre mindre verdifulle metaller som var i en krone, slik Archimedes berømt gjorde, ville det være nødvendig å forstå prinsippet om hydrostatisk likevekt, eller hydrostatisk balanse; dette kan oppnås ved hjelp av et stykke labutstyr som deler navnet - en hydrostatisk balanse. I hovedsak tar denne enheten vektmålinger av et stoff eller en gjenstand, for eksempel en edelsten eller væske. Det gjør det ved å sammenligne vekten til gjenstanden som er hengt opp i luften og igjen i vann, der, som svømmere vet, objekter ser ut til å være mye lettere; Dette skyldes den oppadgående skyvningen som vannet plasserer på en gjenstand, som også kan fortrenge vann fra beholderen. Utstyret som måler disse egenskapene, ligner ofte en mekanisk eller elektronisk skala med et fartøy festet for å holde stoffet det gjelder.

For å bestemme tetthetsegenskaper ved bruk av en hydrostatisk balanse, veies et stoff først i luften, og deretter dyppes det samme stoffet i et større kar som inneholder vann. Disse to målingene blir sammenlignet og formulert for å beskrive stoffets tyngdekraft. Tyngdekraftsmålet forteller forskere viktig informasjon om varens tetthet, eller hvordan et stoff eller gjenstand vil oppføre seg under varierende trykk.

Hydrostatisk likevekt refererer ofte til forholdet mellom tyngdekraft og gasstrykk på et stoff. Stoffer opplever forskjellige trykkmengder på forskjellige dybder. Jo dypere området, jo mer trykk tåler det fra tyngdekraften. Når tyngdekraften trykker ned - en relativ økning - øker også stoffets trykkgradient. For å måle gullet i en krone kan det være nyttig å vite at vannets oppadgående kraft på en gjenstand tilsvarer vekten av dens fortrengte væske.

Disse kreftene kan samhandle med et stoff i andre aspekter, for eksempel temperatur og overflate, generere trykk eller energi. Den hydrostatiske balansen kan suspendere elementer i andre blandinger så vel som vann for å måle substansenes tyngdekraft. Tiltak kan også oppdage renheten til stoffer som kan blandes med andre elementer. om en krone for eksempel inneholder urenheter, eller i Archimedes tilfelle sølv, som har en målbart annerledes hydrostatisk likevekt enn gull. I dag finner teknologien bruksområder i applikasjoner som gemologi, astrofysikk, geologi og atmosfære; på større skalaer brukes prinsippet for å beskrive kjennetegn ved planeter og stjerner. I alle disse sammenhenger refererer hydrostatisk likevekt til hvordan et stoff kan oppføre seg eller beholde sin form eller sammensetning under varierende trykk.

Tradisjonelt var hydrostatisk balanseteknologi avhengig av mekanisk utstyr. Denne teknologien var typisk formet som en felles balanse: en T-formet struktur som støtter to retter i hver ende. Forskjeller i vekt ville føre til at vippearmen bøyer seg mot det tyngre elementet.

Moderne hydrostatisk balanseapparat er avhengig av nøyaktig elektronisk sensing. Teknologi kan ligne på en skala med et enkelt fartøy hengt opp fra en elektronikkplattform. Instrumenter kan skaleres til forskjellige størrelser; noen er designet for benchtop-drift, mens andre er større, frittstående utstyr for å håndtere større fartøyer.

Moderne enheter har digitale utganger og en rekke andre presisjonsavlesninger. Datastyrte digitale sensorer kan rapportere ikke bare den gitte hydrostatiske likevekten til et element, men kan også gi ut ytterligere beregnet informasjon. Slike data kan omfatte løpende analyser og sammenligninger mellom måleserier, samt enhetskonvertering mellom keiserlige eller metriske systemer; for klar produksjon i alle tiltak som kreves.