?

Log in

No account? Create an account

Фунтофилия - коллекционирование гирь


Previous Entry Share Next Entry
(004) История весов - 1 и 2
funtofil
История весов - 1
Из книги - А.А.Локерман. " Рассказ о самых стойких"
http://www.lib.ru/NTL/CHEMISTRY/platina.txt

Мы знаем теперь, что среди песчинок, привезенных астрономом из
Колумбии, некоторые действительно были тяжелее золота, но могли ли это
установить в середине XVIII века? Была ли тогда техника взвешивания для
этого уже достаточно совершенна?

История весов уходит в глубь веков, и не случайно на многих языках
слова "взвешивать" и "платить" - синонимы. На египетской пирамиде,
построенной в III тысячелетии до н. э., изображены равноплечные весы весьма
совершенной, по мнению специалистов, конструкции. Количество тогда уже
определяли довольно точно в отличие от качества - о нем судили лишь по
внешним признакам, и это не могло защитить от подделок. По-видимому, лишь
Архимед (287-212 гг. до н. э.) нашел надежный способ их выявления. Всем
известна легенда о том, что он выскочил из ванны с криком "Эврика!", но как
он определил, из чего сделана корона сиракузского царя, вероятно, следует
напомнить.
На одном коромысле равноплечих весов Архимед нанес деления и укрепил
гирьку, которая могла перемещаться. Поместив на чаше весов корону, он
уравновесил ее золотом. Затем обе чаши погрузил в воду. Архимед исходил из
того, что разные металлы при равенстве их веса должны занимать неодинаковые
объемы, а выталкивающая сила воды равна весу вытесненной жидкости. Поэтому
равновесие должно быть нарушено, если на чашах лежат разные металлы
одинакового веса. Для его восстановления надо было передвинуть гирьку на
коромысле. Архимед произвел градуировку плеча коромысла для всех известных
тогда металлов и сплавов. Он установил, что в короне больше серебра, чем
золота.
В дальнейшем конструкции весов были существенно усовершенствованы
римлянами и особенно арабами. При изучении условий равновесия они вместо
геометрического метода древних греков применили алгебраический и создали
равноплечие коромысловые весы, обладавшие поразительной точностью - 5
миллиграммов.
Еще большей точности достиг в XII веке Алькгацини, изобретатель "весов
мудрости". Он использовал гидростатический принцип Архимеда, но внес
усовершенствования, которые позволили отличать не только металлы от сплавов,
но и драгоценные камни от поддельных. Установленные им значения плотности
золота, ртути и других металлов лишь на доли процента отличаются от
современных.
Вот на этих-то мудрых весах и было бесспорно установлено, что есть на
земле вещество тяжелее золота.

История весов - 2.

Из истории аптечных весов и систем мер веса
02.12.2013, 11:19 , Источник: Vestnik_14_2008

Из истории аптечных весов и систем мер веса Приготовление лекарств требует точности при определении массы составляющих их компонентов, поэтому весы всегда были непременным атрибутом и символом любой аптеки. И в наши дни промышленное и экстемпоральное производство лекарственных препаратов невозможно без этого древнего измерительного инструмента. Аптечные весы относятся к весам с гравитационным уравновешиванием. Они обладают высокой точностью, надежностью, простотой обслуживания, сравнительно невысокой стоимостью. К недостаткам этих весов можно отнести недостаточное быстродействие.

Прототипы аптечных весов появились тысячелетия назад. Первые весы в виде равноплечего коромысла с подвешенными чашами были изобретены в древнем Вавилоне и в Египте 2-2,5 тыс. лет до нашей эры. Их изображения найдены в гробницах фараонов. Египетский бог загробного мира Анубис, призванный при жизни человека вести его сквозь тьму невежества, а после смерти - в страну вечности, имел весы. С их помощью он взвешивал сердце умершего, чтобы определить: может ли тот быть награжден жизнью после смерти. Жрецы храмов применяли весы для взвешивания лекарств и средств для бальзамирования.

На каменной стеле из восточной Турции сохранилось изображение человека с балансовыми весами на пальце, сделанное в I тысячелетии до н.э. Анализ рисунков позволил установить конструкцию древних весов и даже их чувствительность и точность. Самые ранние весы представляли собой устройство из веревки, прикрепленной к неподвижной опоре, и привязанного к ней коромысла. Веревку либо накручивали на коромысло, либо пропускали через просверленное в нем отверстие. В некоторых весах веревку привязывали к прикрепленному к коромыслу металлическому кольцу.

Около 1500 г. до н.э. в древнеегипетских весах появляются важные усовершенствования: отвес, укрепленный на кронштейне, скрепленном с опорой, и указатель, установленный в центре коромысла. Чашки весов древние египтяне делали в форме плоских тарелок и подвешивали их к концам коромысла на нитях.

Позднее появились безмены - простейшие неравноплечие рычажные весы, отсчет на которых ведется по нанесенной на стержень шкале. Простейший безмен представляет из себя металлический стержень с постоянным грузом на одном конце и крючком или чашкой для взвешиваемого предмета на другом. Уравновешивают безмен перемещением вдоль стержня второго крючка обоймы или петли, служащих опорой стержня безмена.

На римском безмене передвигается гиря, а положение точек опоры и привеса остается постоянным. Отсчет ведется по нанесенной на стержень шкале. У найденного при раскопках Помпеи древнеримского безмена на длинном конце рычага имелись две шкалы с зарубками для более точной установки гири. Чувствительность его составляла около 9 г.

С древности до средних веков в конструкции весов не происходило принципиальных изменений. В VIII - IX веках н.э. в Европе применялись безмены, уступавшие римским. У них одно плечо имело тяжелый противовес, другое - крюк для груза, а подвес был сделан в виде шнуровой петли. Для установления равновесия нужно было передвигать вдоль рычага шнуровую петлю. На подобных весах взвешивали не только лекарства, но и людей.

Популярны они были как у врачей, так и в инквизиции в качестве точного инструмента для выявления ведьм и колдунов. Если вес был адекватен росту и телосложению, это признавалось нормальным. В противном случае подозреваемого сжигали.

В этот период определенные усовершенствования в конструкцию весов внесли арабы. Используя алгебраический метод, они построили равноплечие коромысловые весы, обладавшие высокой для того времени точностью. В XII в. арабским ученым аль-Хазини были описаны весы с чашами. Погрешность этих весов не превышала 0,1%. Через некоторое время в арабских странах научились изготавливать весы с точностью до 0,005 г.

В Европе интерес к теории весов возобновился только в эпоху Возрождения. Введение аптекарских мер и распространение в рецептах указаний веса отдельных ингредиентов лекарств положило начало производству более точных и совершенных аптекарских весов.

Оригинальные технические решения были предложены Леонардо да Винчи (1452 - 1519 гг.). Он решил важную в техническом отношении задачу о равновесии весомого и непрямолинейного рычага и построил первые циферблатные весы.

В 1669 г. французский математик Роберваль изобрел настольные весы, отличавшиеся тем, что их показания не зависели от того, на какое место чаши был положен груз. Эти весы состояли из четырех реек, скрепленных шарнирами. К вертикальным рейкам были прикреплены чашки весов. Роберваль показал, что равновесие этих весов зависит лишь от равенства грузов и не зависит от того, на какие точки чашек весов они действуют. Смещение груза от середины чашки весов создает боковое давление на опору, но не меняет величины вертикальной силы. Смещение груза меняет боковое давление, но не показания весов.

После ряда усовершенствований весы этого типа стали одними из самых распространенных настольных весов XIX и начала XX вв. С развитием науки и техники в XX в. значительно возросли требования к точности измерения веса, что привело разработке более совершенных весов, обладавших большой чувствительностью и точностью.

Были созданы аналитические весы различных типов, в том числе для нужд фармации и медицины. Если вплоть до начала ХХ в. аналитические весы делали с равноплечим коромыслом и двумя чашами, то к середине XX в. было разработано несколько моделей весов с неравноплечим коромыслом и одной чашей. Вместо обычных накладных гирь в таких весах используются встроенные гири, выполненные в виде колец с разной массой. С помощью специального механизма нужные кольца опускаются на серьгу весов. Оригинально в этих весах и отсчетное устройство. Так как короткая стрелка-указатель не обеспечивает нужной точности при отсчете, а длинная, даже будучи очень тонкой, заметно утяжеляет подвижную часть весов, конструкторы совсем отказались от стрелки-указателя. Вместо нее используется световой рычаг: на неподвижной части весов в соответствующих местах укрепляются источник света, объектив и экран, а на подвижной части - проекционная шкала. Свет, пройдя через проекционную шкалу и объектив, попадает на экран. При наклоне коромысла проекционная шкала смещается и, соответственно, сдвигается ее изображение на экране. Погрешность таких весов не превышает 0,0001 - 0,0002%, т.е. 2 мг для 500-граммовых весов и 0,1 - 0,2 мг для 100-граммовых.

Для еще более тонких измерений были разработаны электронные весы. Современные аптечные и медицинские весы должны отвечать жестким требованиям, которые можно разделить на три группы: метрологические, эксплуатационные и санитарные.

Метрологические требования определяют качество работы весов с технической точки зрения: их устойчивость, чувствительность, точность взвешивания и постоянство показаний.

К эксплуатационным требованиям относят максимальную скорость взвешивания и прочность весов. Первое требование можно подразделить на составляющие: максимальная скорость уравновешивания, наглядность показаний взвешивания и соответствие весового прибора характеру взвешиваемого груза.

К санитарным требованиям относят нейтральность материала, из которого изготовлены весы, и удобство ухода за ними. Устойчивость весов характеризует их способность автоматически возвращаться в первоначальное положение после снятия возмущающей силы. Это, в первую очередь, важно для механических весов, т.к. скорость возвращения электронных весов в первоначальное положение (обнуление результата) примерно 2-3 секунды. Чувствительность. Минимальная масса, выводящая весы из равновесия, является количественной характеристикой их чувствительности. Точность взвешивания - важнейшая характеристика весов, отражающая степень приближения результата измерения к истинной массе взвешиваемого предмета. На точность, в первую очередь, влияет качество изготовления весов. Постоянство показаний - свойство весов выдавать одинаковые результаты при многократном взвешивании одного и того же предмета. Абсолютного равенства результатов многократных взвешиваний одного и того же предмета быть не может. На каждое взвешивание влияют как систематические, так и случайные многочисленные факторы. Максимальная скорость взвешивания достигается введением в конструкцию весов различных устройств, ускоряющих гашение колебаний. Прочность. При пользовании весами не исключены удары, толчки, поэтому весы должны быть достаточно прочными, иначе их показания будут неточны. Удобство ухода. В процессе эксплуатации весы необходимо регулярно очищать. Чтобы этот процесс не вызывал затруднений, весы не должны иметь острых углов, впадин. Все их системы по возможности должны быть закрытыми для предохранения от пыли и грязи.

С веками менялись не только конструкция весов, но и меры веса. В основе самой первой в истории древневавилонской системы весовых единиц лежал вес одного хлебного зерна - грана. Выбор был связан с тем, что зерна имеют почти одинаковые размер и массу. В древней Греции с этой целью использовались семена рожкового дерева, которые также весили почти одинаково, и назывались карат. Сейчас в каратах измеряется масса драгоценных камней и жемчуга (1 карат = 200 мг).

Значительно позже появились гири. Форма и материал этих точных весовых эталонов были различны в разных странах. В Месопотамии гири изготавливались из камня или бронзы в виде груши, утки или льва. Греки применяли квадратные или прямоугольные пластины, круглые, конусообразные, трех- или многогранные куски свинца или бронзы. Римляне использовали шары, кубы, круглые шайбы, призмы из бронзы, камня или свинца.

В настоящее время гири с массой от 1 г и выше, как правило, изготавливают из слабомагнитной нержавеющей стали в виде цилиндра с головкой. Они имеют подгоночную полость, закрытую алюминиевой цилиндрической пробкой. Материалом для гирь массой от 1 до 500 мг служит алюминий, а с массой от 10 до 500 мг нейзильбер (сплав меди с 5-35% никеля и 13-45% цинка). Они изготавливаются в форме плоских многоугольных пластин. На головку гирь с номинальной (то есть приписанной при изготовлении) массой от 1 г до 20 кг наносится маркировка, указывающая класс точности гирь, их массу и обозначение единицы измерения (г, кг). На гири с номинальным значением массы от 1 до 500 мг маркировка не наносится. Гири могут быть объединены в наборы (разновесы), которые хранятся в разнообразных по форме деревянных или пластиковых футлярах.

Вплоть до конца XIX в. в европейской медико-фармацевтической практике при взвешивании лекарств использовалась система «аптекарский вес». Основной ее единицей был аптекарский фунт, делившийся на 12 унций. Унция содержала 8 драхм, драхма - 3 скрупула, 1 скрупул - 20 гранов. В английской системе мер (в Великобритании, США и некоторых других странах) аптекарский фунт равнялся 373,242 г, 1 унция - 31,1035 г, 1 драхма - 3,88793 г, 1 скрупул 1,29598 г, 1 гран - 64,7989 мг.

В настоящее время аптекарский вес в большинстве стран не применяется. За единицу массы в системе единиц СИ (международной метрической системе) принимают килограмм. В соответствии с принятым в 1875 г. в Париже решением Международного бюро мер и весов, он равен массе 1,000028 кубического дециметра воды при температуре воздуха 4 градуса по Цельсию. В том же году 17 стран подписали метрическую конвенцию, взяв на себя обязательства придерживаться единых метрологических стандартов. В дальнейшем к конвенции присоединилось 51 государство, в том числе все промышленно развитые страны. Члены конвенции получили экземпляры международного прототипа килограмма, изготовленные из платино-иридиевого сплава. Эти образцы подлежали периодическим (раз в 7-10 лет) международным сличениям с прототипом №1 в Париже. В 1921 г. в договор были внесены небольшие изменения.

В соответствии с метрической конвенцией, были учреждены Международное бюро мер и весов и Международный комитет мер и весов, созываются Генеральные конференции по мерам и весам. Эти международные организации призваны решать вопросы стандартизации в области метрологии. Эталонная база Республики Казахстан включает 2 государственных эталона единицы массы. Национальные эталоны Республики Казахстан, которые ранее были эталонами Казахской ССР, получали размеры единиц величин от первичных и вторичных эталонов СССР, большинство из которых располагалось на территории РСФСР. И сейчас национальные эталоны РК получают размеры от первичных и вторичных эталонов Российской Федерации, являющейся, как правопреемник СССР, членом метрической конвенции и принимающей участие в ключевых международных сличениях.

Весы и гири, используемые в аптечных организациях при изготовлении лекарственных средств, подлежат периодической поверке. Одной из основных причин погрешности весов и необходимости их периодической поверки - неравноплечесть и деформация коромысла. Весы, имеющие такие дефекты, будучи не нагруженными, могут находиться в равновесии; если же на их чаши положить равные грузы, они отклонятся. Более того, погрешность весов зависит от величины нагрузки. При тщательной подгонке можно значительно уменьшить неравноплечесть. Тогда весы будут давать правильные или почти правильные показания при любой нагрузке. Однако сделать это очень непросто. Первичной поверке весы подвергаются на производстве и после ремонта; периодической - в процессе эксплуатации. Межповерочный интервал для весов и гирь составляет 1 год. Право поверки имеют метрологические службы, аккредитованные национальным институтом метрологии. Казахстанский институт метрологии (РГП «КазИнМетр») создан в августе 2000 г. для усовершенствования технической (эталонной) базы и гармонизации нормативных документов по метрологии, обеспечения единства измерений с международными требованиями, технического обследования организаций при их аккредитации по метрологии, подготовки и повышения квалификации кадров в этой сфере. В структуру РГП «КазИнМетр» входят головное предприятие в г. Астана и пять филиалов. Весы и сегодня остаются одним из важнейших инструментов в фармации. Попрежнему актуально высказывание Д.И. Менделеева: «От усовершенствования взвешивания должно ждать еще много новых успехов».

Марк СИНОВАЦ