
[equal-arm balance] 一種簡單天平,從天平臂的中間支承點到兩端稱量盤之間的距離相等
等臂天平是計量科學中的基礎儀器,指橫梁兩臂長度相等的天平類型,通過杠杆平衡原理實現物體質量的精确測量。其核心特征與工作原理如下:
等臂結構
橫梁中點固定于支點,左右兩臂長度嚴格相等,兩端懸挂大小、重量相同的秤盤。被測物置于一秤盤,另一盤添加标準砝碼直至橫梁水平平衡,此時物體質量等于砝碼總質量 。
關鍵組件
包含橫梁、支點刀口、平衡指針、調平螺母及秤盤。高精度天平配備遊碼标尺,可測量小于分度值的質量 。
根據物理學杠杆定律,平衡時滿足:
$$ F_1 times L_1 = F_2 times L_2 $$
因兩臂等長($L_1 = L_2$)且重力加速度相同,故:
$$ m_1 = m_2 $$
即被測物質量($m_1$)等于砝碼質量($m_2$)。
用于實驗室精密稱量、砝碼檢定及質量量值傳遞,是建立質量标準的原始儀器 。
因其公平性,常作為司法公正的标志(如正義女神像手持天平)。
古埃及早期天平(約公元前5000年)已采用等臂設計,中國戰國時期《墨子》記載的“衡器”亦屬此類 。
權威參考來源:
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等臂天平是一種基于杠杆原理設計的衡器,主要用于精确測量物體質量。以下是其詳細解釋:
等臂天平由支點位于中心的天平梁和兩個等長的臂組成,兩臂末端各懸挂一個稱量盤。其核心特點是兩臂長度相等,通過平衡已知質量砝碼與待測物體實現質量比較。
不同于省力/費力杠杆,等臂杠杆(如天平)不改變力的大小,僅通過平衡狀态判斷質量。
如需進一步了解操作細節或曆史演變,可參考、6、10等來源。
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