Jousivaaka

Jousivaaka

Jousivaaka on vaaka, jossa punnittavan esineen painon osoittaa kierrejousen muodonmuutos. Sen tärkeimmän osan muodostaa kierrejousi, jonka jompikumpi pää on kiinnitetty ja toiseen päähän asetetaan punnittava esine. Jousivaaka perustuu Hooken lakiin, jonka mukaan voima, joka tarvitaan jousen venyttämiseen tai kokoonpuristamiseen, on suoraan verrannollinen tämän venymän tai puristuman suuruuteen. Siksi sen asteikkoon tehdyt eri suuruisia painoja tai massoja tarkoittavat merkinnät ovat tasaväliset.

Kun kappale punnitaan jousivaa’alla, sitä venyttävänä tai puristavana voimana on punnittavaan esineeseen vaikuttava maan vetovoima, toisin sanoen esineen paino. Jousivaa’an näyttämä lukema osoittaakin kappaleen painon, edellyttäen ettei kappaleeseen painovoiman ja jousen jännityksen lisäksi vaikuta muita voimia. Jousivaa’an käyttö kappaleen massan määritykseen perustuu siihen, että samalla paikalla kappaleen paino on suoraan verrannollinen sen massaan. Painovoiman kiihtyvyys riippuu kuitenkin maan pälläkin sekä leveyspiiristä että paikkakunnan korkeudesta merenpinnasta, ja sen vuoksi jousivaaka näyttää kappaleen massan oikein vain siellä, missä sen asteikko on kalibroitu.[1] Tässä suhteessa jousivaaka eroaakin tasapainovaa’asta, joka osoittaa punnittavan kappaleen massan painovoiman paikallisista vaihteluista riippumatta. Tällä perusteella voidaankin sanoa, että tasapainovaaka mittaa massaa, jousivaaka painoa. Painovoiman paikalliset vaihtelut maan pinnalla ovat kuitenkin niin pieniä, ettei tästä aiheutuva virhe massan määrityksessä ole kovin suuri.[2] Suuremman virheen aiheuttaa käytännössä se, ettei jousen jousivakio ei pysy loputtomiin muuttumattomana, minkä vuoksi aikaa myöten jousivaaka alkaa näyttää virheellisesti.[3]

Käyttö

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Jousivaaka on käyttökelpoinen lähinnä silloin, kun yksinkertaisuus ja kätevyys ovat tärkeämpiä kuin suuri tarkkuus. Jousivaa’an etuna on myös sen halpuus.[4] Suurta tarkkuutta edellyttäviin mittauksiin ne eivät sovellu.[1]

Paitsi painoa, voidaan jousivaa'alla mitata muitakin voimia, toisin sanoen sitä voidaan käyttää dynamometrina. Esimerkiksi kappaleen ja alustan välinen lepokitka voidaan mitata kiinnittämällä kappale jousivaa'an koukkuun ja vetämällä jousivaakaa. Sillä hetkellä kun kappale lähtee liikkeelle, jousivaa'an näyttämä lukema osoittaa liukukitkan. Tähän tarkoitukseen käytetyissä jousivaaoissa asteikon luvut tarkoittavatkin usein voiman yksiköitä, newtoneja, eivät grammoja tai kilogrammoja. Jos jousivaakaa ja sen välityksellä kappaletta sen jälkeen vedetään tasaisella nopeudella, sen näyttämä lukema osoittaa kappaleen ja alustan välisen liikekitkan.[5]

Jousivaakoihin kuuluvat myös torsiovaa'at, joissa kuorma kiertää suoran langan muodostamaa vääntöjousta. Sellaisella voidaan mitata hyvinkin pieniä painoja ja voimia.[1]

Historia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Jousivaa’an keksi englantilainen Richard Salter noin vuonna 1770.[6][4] Yhdessä veljensä William Salterin kanssa hän oli jo aikaisemmin perustanut George Salter & Co -nimisen yrityksen, joka edelleen on merkittävä vaakojen valmistaja ja joka vuonna 1838 patentoi jousivaa'an.[7]

Aikaisemmin, vielä 1970-luvulla kaupoissa käytettävät vaa’at olivat usein jousivaakoja.[8] Nykyisin niiden sijasta käytetään kuitenkin yleensä elektronisia vaakoja, jotka perustuvat pietsosähköiseen ilmiöön tai materiaalien sähkönjohtavuuden muuttumiseen niiden ollessa puristuksen alaisina.[9]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ a b c ”Vaaka”, Otavan suuri ensyklopedia, 10. osa () < Sivu = 7577. Otava.
  2. ↑ Kaarle Kurki-Suonio: ”Täydentäviä esimerkkejä: Paino”, Kolme luentoa käsitteenmuodostuksesta, s. 16. Helsingin yliopisto, 2006. Teoksen verkkoversio.
  3. ↑ ”Jousivaaka”, Tietosanakirja, 3. osa (Haggard-Kaiverrus), s. 1455. Tietosanakirja Oy, 1911. Teoksen verkkoversio.
  4. ↑ a b The History of the Weighing Scales precisa.com. Viitattu 21.6.2024.
  5. ↑ Eero Aalto, Lassi Mustonen: ”Kitka”, Fysiikka keskikouluja varten, s. 40–41. Otava, 1975. ISBN 951-1-00158-2
  6. ↑ Christian H. Hewison: Locomotive Boiler Explosions, s. 18. David and Charles, 1983. ISBN 0-7153-8305-1
  7. ↑ George Salter and Co Gracesguide.co.uk. Viitattu 21.6.2024.
  8. ↑ Eero Aalto, Lassi Mustonen: ”Massan mittaaminen”, Fysiikka keskikouluja varten, s. 15. Otava, 1975. ISBN 951-1-00158-2
  9. ↑ Toimi Keinänen, Masi Järvinen: ”Painon ja massan mittaus”, Mittaustekniikka, s. 16. Sanoma Pro, 2014. ISBN 978-952-6-31478-5