Co to jest równowaga hydrostatyczna?
Jeśli ktoś chciałby wiedzieć, ile złota lub innych mniej wartościowych metali było w koronie, jak to robił Archimedes, konieczne byłoby zrozumienie zasady równowagi hydrostatycznej lub równowagi hydrostatycznej; można to osiągnąć za pomocą sprzętu laboratoryjnego o tej samej nazwie - równowagi hydrostatycznej. Zasadniczo to urządzenie wykonuje pomiary masy substancji lub przedmiotu, takiego jak kamień szlachetny lub płyn. Dokonuje tego poprzez porównanie ciężaru przedmiotu zawieszonego w powietrzu i ponownie w wodzie, gdzie, jak wiedzą pływacy, obiekty wydają się znacznie lżejsze; wynika to z ciągu skierowanego w górę przez wodę na przedmiot, który może również wypierać wodę z pojemnika. Sprzęt, który mierzy te cechy, często przypomina wagę mechaniczną lub elektroniczną z zamocowanym naczyniem do przechowywania danej substancji.
Aby określić charakterystykę gęstości za pomocą wagi hydrostatycznej, substancję najpierw waży się w powietrzu, a następnie tę samą substancję zanurza się w większym naczyniu zawierającym wodę. Te dwa pomiary są porównywane i formułowane w celu opisania grawitacji substancji. Miara grawitacji informuje badaczy o ważnych informacjach o gęstości przedmiotu lub o tym, jak substancja lub przedmiot będzie się zachowywać pod różnym ciśnieniem.
Równowaga hydrostatyczna często odnosi się do zależności między grawitacją a ciśnieniem gazu na substancji. Substancje podlegają różnym naciskom na różnych głębokościach. Im głębszy obszar, tym większy nacisk wywierany jest przez grawitację. Zasadniczo, gdy grawitacja naciska - względny wzrost - gradient ciśnienia substancji również wzrasta. Mówiąc najprościej, aby zmierzyć złoto w koronie, pomocne może być stwierdzenie, że siła skierowana w górę wody na przedmiot jest równa ciężarowi wypartego płynu.
Siły te mogą oddziaływać z substancją w innych aspektach, takich jak temperatura i powierzchnia, wytwarzając ciśnienia lub energię. Waga hydrostatyczna może zawieszać pierwiastki w innych mieszankach, a także w wodzie, w celu pomiaru grawitacji substancji. Środki mogą również wykrywać czystość substancji, które można mieszać z innymi pierwiastkami; na przykład, czy korona zawiera zanieczyszczenia, czy w przypadku Archimedesa srebro, które ma wyraźnie inną równowagę hydrostatyczną niż złoto. Dzisiaj technologia znajduje zastosowanie w aplikacjach takich jak gemologia, astrofizyka, geologia i atmosfera; w większych skalach zasada służy do opisu właściwości planet i gwiazd. We wszystkich tych kontekstach równowaga hydrostatyczna odnosi się do tego, jak substancja może zachowywać się lub zachowywać swój kształt lub skład pod różnymi ciśnieniami.
Tradycyjnie technologia równowagi hydrostatycznej opierała się na sprzęcie mechanicznym. Technologia ta była zwykle kształtowana jak wspólna równowaga: struktura w kształcie litery T podtrzymująca dwie płytki na obu końcach. Różnice ciężaru spowodowałyby, że ramię wahacza pochylił się w kierunku cięższego elementu.
Współczesny sprzęt do równoważenia hydrostatycznego opiera się na dokładnym wykrywaniu elektronicznym. Technologia może przypominać wagę z pojedynczym naczyniem zawieszonym na platformie elektronicznej. Instrumenty można skalować do różnych rozmiarów; niektóre są przeznaczone do pracy na stole, podczas gdy inne są większym, niezależnym sprzętem do obsługi większych jednostek pływających.
Nowoczesne urządzenia oferują wyjścia cyfrowe i wiele innych precyzyjnych odczytów. Skomputeryzowane cyfrowe czujniki mogą raportować nie tylko podaną równowagę hydrostatyczną elementu, ale mogą również generować dodatkowe obliczone informacje. Takie dane mogą obejmować bieżące analizy i porównania między seriami pomiarowymi, a także konwersje jednostek między systemami imperialnymi lub metrycznymi; dla gotowego wyjścia w dowolnych wymaganych środkach.