Для определения силы применяют: Где применяются динамометры? — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Где применяются динамометры?

Продукция

Главная

Контакты

Доставка

Скидки

Динамометр – устройство, которое применяется для измерения силы. Используются для определения силы, с которой один объект воздействует на другой. Изначально для измерения силы использовались весы, в которых пружина отодвигалась на определенное расстояние под воздействием силы. Современные модели оснащены циферблатом, запоминанием последний измерений и другими полезными функциями, однако по своей конструкции они не сильно отличаются от изначальных устройств.

Как устроен динамометр и принцип его работы

Основным элементов динамометра является силовое звено и устройство отчета. Принцип действия устройства основан на деформации, которую испытывает силовое звено от воздействия измеряемого усиления. Для фиксации величины усилия используется устройство отчета, которое связано с силовым звеном через передачу или напрямую. На механическом динамометре имеется шкала с делениями, отображающая информацию о показателе силе. Электронные модели отображают информацию на дисплее.

Основные виды и область их применения

Динамометры используются для измерения статической силы сжатия и растяжения. Они применяются в различных сферах жизни. В зависимости от принципа работы устройства делятся на виды:

электронные;
механические.

Самыми простыми и популярными являются механические модели. Благодаря простоте и надежности конструкции они нашли широкое применение в различных сферах, в которым относится:

строительные и промышленные предприятия;
производственные цеха и строительных площадки для определения сил сжатия и растяжения, которые действуют на конструкции;
образовательные учреждения;
научные лаборатории;
бытовые цели.

Динамометры постоянно используются в разных сферах, начиная с ремонта автомобиля и заканчивая покупкой фруктов на рынке, взвешенных динамометрическими весами. Использовать механические динамометры рекомендуется в том случае, если не требуется высокая точность. Такие устройства обладают значительной погрешностью, исключить которую можно при использовании современных электронных устройство.

Наличие цифровой индикации на дисплее позволило сделать динамометры более точными и удобными в использовании. Такие приборы не только позволяют проводить измерение в диапазоне от 0,1 до 2000 кН, но и учитывают температуру окружающей среды, что делает измерение максимально точным. Применение таких приборов целесообразно в таких сферах:

определение тяговых усилений двигателя;
испытания строительных материалов;
контроль качества производства асфальта, бетона, кирпича;
тестовые испытания кабелей и тросов;
датчик критических нагрузок;
применение на производстве, в строительстве и на энергетики для определения степени натяжения проводов, растяжек, тросов;
калибровка оборудования.

Динамометром считаются и крановые весы, которые применяются для определения силы тяжести грузов, подвешенных на крюке. Применения динамометров требует и специфика некоторых предприятий, чтобы определить силу, с котором закрываются и открываются ворота и двери.

Правила выбора

Чтобы динамометр отвечал основным требованиям пользователя, при его выборе следует соблюдать определенные правила:

Основным правилом выбора динамометра является покупка на основе назначения устройства. Модели динамометров могут быть разными по исполнению, конструкции, назначению, диапазону сил, показателю точности.
Важным критерием выбора является функциональность устройства. Дополнительная функциональность повышает стоимость модели, однако и добавляет удобство использования. К дополнительным функциям относится цифровая индикация, подключения по радиоканалу или по USB.

При выборе медицинского динамометра необходимо проконсультироваться с врачом. Такие устройства используются для реабилитации определенных групп мышц после переломов, инсультов и других повреждений. Также некоторые виды медицинских динамометров применяются для измерения силы и выносливости. Применения правильного по характеристикам устройства позволит быстрее восстановить организм.
Если требуются высокоточные приборы для специализированных целей, необходимо подбирать модели, сертифицированные под них. Такие приборы нуждаются в регулярной настройке и проверочным мероприятиям.

Широкий ассортимент динамометров, которые применяются в различных сферах жизни, позволит подобрать оптимальную модель для любых целей. Главное – выбрать оптимальный по характеристикам и параметрам прибор, соблюдать правила его эксплуатации.

Динамометр. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Динамометр представляет собой специальное устройство, предназначенное для измерения показателей силы или получения параметров момента действующей силы. Этот измерительный прибор способен определить усилие либо силу, с которой один объект действует на другой. Такое воздействие можно встретить повсеместно: это двери лифтов, троллейбуса, метро, ворот и тому подобное.

Необходимо отметить, что первым устройством, которое применялось для измерения силы, являлись весы. Впервые такие весы появились в 1726 году. Через столетие Ричард Солтер создал прибор, в котором применялась пружина с целью измерения воздействия силы. Благодаря грузу она растягивалась на некоторое расстояние, которое соответствовало его массе. Спустя некоторое время Ренье создал устройство, на котором имелся циферблат. В нем применялась кольцеобразная замкнутая пружина. Затем стали появляться конструкции других изобретателей в лице Томсона, Броуна и так далее. Современное устройство по своей конструкции недалеко ушли от этих приборов.

Динамометр может иметь разные конструкции, которые довольно сильно различаются по предназначению, исполнению, функциям, диапазону измерений и тому подобное.

Данные устройства можно разделить по измеряемым усилиям, то есть их можно классифицировать по диапазону измерения: от долей ньютонов до 20 тысяч ньютонов. Если говорить о принципе действия, то данные приборы могут быть различного действия в зависимости от их конструктивного исполнения. При этом в некоторых устройствах могут применяться сразу несколько принципов действия.

Механические подразделяются на изделия рычажного и пружинного действия. Особенность пружинного прибора в том, что сила воздействует на пружину, вследствие чего она может растягиваться или сжиматься, что в свою очередь определяется направленностью приложения силового фактора. Пружина обладает упругостью, которая находится в прямой пропорциональности от приложенной силы, которую необходимо измерить. Поэтому ее можно определить и зафиксировать. При использовании рычажного устройства сила направлена на деформирование рычага, что в свою очередь позволяет определить ее параметры.

Электронное оснащается цифровым дисплеем, где высвечивается информация о прикладываемой силе. В этих устройствах основополагающим элементом является датчик. Его функции это преобразование деформации от действия силы в электросигнал. Он также имеет дополнительный датчик, усиливающий основной сигнал, идущий от первого датчика. С целью преобразования деформационного действия применяются разнообразные датчики сопротивления, которые построены на индуктивном, тензорезистивном, пьезоэлектрическом и частотном принципе действия.

В

гидравлических устройствах применяется специальный цилиндр, в котором находится рабочая жидкость. Если внешняя сила оказывает определенное воздействие, то находящаяся в цилиндре жидкость выходит из него. В результате сила определяется объемом вытесненной жидкости. Данный объем находится в прямой зависимости от приложенной силы, что позволяет достаточно точно определить искомый параметр.

В зависимости от сферы применения могут быть и специфические устройства, позволяющие измерять силу воздействия, к примеру, медицинские. Такие устройства позволяют определить силу, степень функционирования мышц, выносливость, в том числе дают возможность следить за состоянием и восстановлением больного после получения травмы.

В отдельную категорию можно выделить кистевое устройство, при помощи него диагностируется сжимающая сила рук вследствие нарушения их функционирования. Тесты с применением данного устройства используются не только в медицинских целях, но также во многих организациях: это правоохранительные органы, Министерство чрезвычайных ситуаций, вооруженные силы, экспедиторские компании, организация боевых единоборств и профессионального спорта. Становое устройство применяется с целью определения сил мышц, которые предназначены для выпрямления туловища человека.

Образцовый динамометр представляет собой эталон, применяемый для определения сил в статике, чаще всего сил сжатия и растяжения во время ремонта испытательных устройств и установок. Данные приборы имеют малую зависимость от температуры окружающей среды. Их конструкция более сложна, что вызвано необходимостью получения независимости от внешних факторов. Так у них предусмотрена автоматическая компенсация искажений и имеются средства самодиагностики. Они обладают малыми габаритами, точностью и долговечностью. Для удобства пользования данные приборы имеют цифровую индикацию, удобный интерфейс и возможность подключения к персональному компьютеру.

Устройство

В большинстве случаев данные приборы имеют схожее устройство и принцип действия. Но все определяется конструкцией устройства.

Самый примитивный динамометр

имеет следующее устройство:

Корпус или основание, которое выполнено из пластмассы, дерева или иного материала.
Шкала, которая нанесена на основание.
Пружина из стали, которая с разных сторон имеет крючок и указатель.

При помощи крючка пружина крепится к основанию. Такое устройство очень просто в изготовлении, поэтому собрать его может любой человек, который знаком с основами физики. К примеру, для этого можно взять картонку, из которой следует вырезать основание размером 15 на 7 см. Далее потребуется пружина из металла диаметром проволоки 0,3-0,5 мм. Проволоку необходимо согнуть с одной стороны для закрепления к основанию. Для этого можно воспользоваться скотчем или степлером. С другой концы пружины следует сделать крючок.

Чтобы правильно нанести шкалу, потребуются небольшие мерные грузики. При помощи них на шкале проставляются данные по их весу, то есть на сколько пружина растягиваться, на такой длине и выставляются цифры. В результате появляется зависимость расставленных цифр на шкале от силы, которая прикладывается. Это значит, что можно измерить другую силу, которая будет приложена к пружине.

В электрических устройствах установлены пьезоэлектрические и т.п. датчики, которые работают посредством преобразования механической энергии в электрические сигналы. Данные сигналы усиливаются и фиксируются при помощи какого-либо элемента. К примеру, может быть использована шкала или цифровая индикация. Для возможности работы датчиков и цифровых устройств используются батарейки, аккумуляторы или электрическая сеть.

Принцип действия

Принцип работы электрических устройств основан на том, что датчик испытывает определенную деформацию, вследствие чего происходит изменение токов сопротивления. В результате электросигнал находится в прямой зависимости от деформации элемента. Дополнительному датчику лишь необходимо усилить сигнал и записать его, чтобы можно было снять параметры прикладываемой силы.

Динамометр механического действия работает несколько иначе. Главная его особенность в том, что при приложении силы пружина подвергается деформационному воздействию. Благодаря такому свойству можно измерить параметры деформационного воздействия, то есть силу, которая прикладывается к ней.

Гидравлические приборы способны демонстрировать более высокую точность, однако и конструкция у них более сложная. Принцип работы подобного устройства базируется на перемещении жидкости, расположенной в резервуаре, в момент приложения силы. Жидкость, которая была вытеснена по трубке, направляется к прибору, который и фиксирует ее объем.

Применение

Динамометр пружинного типа часто применяется с целью определения массы всевозможных грузов. Также их используют для определения показателей прочности сварочных швов и других соединений.

Динамометр может применяться для получения точных данных, параметров сил, к примеру:

Тяговых усилий.
Напряжения мышц.
Упругости.
Тяжести.
Трения.
для ремонта, поверки различных приборов и их калибровки.

Благодаря их функциональности приборы можно использовать в медицинских, строительных, промышленных и во многих других целях. Некоторые модели устройств способны измерять силу, которая может достигать 20 тысяч ньютонов.

Как выбрать

В первую очередь необходимо определиться с тем, для каких целей вы собираетесь использовать динамометр. Модели могут быть разными по конструкции и по исполнению, и предназначены для измерения разных диапазонов сил.
Присмотритесь к функционалу устройств. Конечно, дополнительный функционал может добавить стоимости изделию, однако позволит прибавить удобство использования и большую точность определения сил. Это могут быть цифровая индикация, радиоканалы, usb и другие дополнительные элементы.
Если вам нужно медицинское устройство, то лучше всего посоветоваться с лечащим врачом. Он предложит вам необходимую модель, чтобы вы не нанесли себе дополнительную травму и смогли быстрее восстановиться.
Если устройство приобретается для специализированных целей, то прибор необходимо выбирать с учетом требований той сферы, где он будет применяться. Если это высокоточный прибор, то он будет требовать периодической проверки и систематического обслуживания. К примеру, лабораторные изделия нужно периодически подвергать поверочным мероприятиям, в частности отправляя их в лицензированные учреждения.

6 Испытания для измерения прочности материала

Часто существует несколько критериев, которые следует учитывать при выборе материала для конкретной цели. Коррозионная стойкость и износостойкость являются важными факторами, но не менее важным фактором является прочность материала. Прочность материалов сильно различается в зависимости от группы материалов. Даже в рамках одной группы прочность может сильно различаться в зависимости от добавленных легирующих элементов и способа изготовления материала. Прочность материала является очень важным свойством, поэтому полезно знать, как материалы испытываются для измерения их прочности. Вот шесть распространенных способов измерения прочности материала.

Испытание на растяжение

Испытание на растяжение — один из самых популярных способов проверки механических свойств материала. Испытание на растяжение проводится на специальном оборудовании, известном как машина для испытаний на растяжение или универсальная машина для испытаний (которая может выполнять различные испытания).

Очень важно правильно подготовить образец перед испытанием на растяжение. Испытываемый образец обычно имеет форму гантели, , и должен иметь более толстое поперечное сечение у каждого конца, потому что он удерживается в зажиме машиной для испытания на растяжение. Должна быть известна площадь поперечного сечения в центре образца, чтобы можно было количественно определить предел прочности при растяжении с помощью измерения нагрузки/площади. (Узнайте больше в разделе «Углубленный взгляд на прочность на растяжение».) Во время фактического испытания материал растягивается до тех пор, пока не произойдет разрушение, а приложенная нагрузка фиксируется и записывается на протяжении всего процесса.

Реклама

Испытание на растяжение обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм или в аналогичных единицах. С помощью этого метода можно рассчитать модуль упругости, предел текучести, предел прочности при растяжении, пластичность, характеристики деформационного упрочнения, модуль Юнга и коэффициент Пуассона материала.

Испытание на сжатие

Противоположностью испытания на растяжение является испытание на сжатие, которое проводится на испытательной машине на сжатие или на универсальной испытательной машине.

Испытываемый материал загружается в машину между двумя пластинами, которые затем сжимаются до тех пор, пока материал не разрушится. Испытания на сжатие обычно проводят на хрупких материалах, таких как цемент и кирпич. Пластичные материалы могут не поддаваться точному испытанию на сжатие, поскольку они имеют тенденцию к пластической деформации, а не к разрушению. Испытание на сжатие обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм.

Испытание на усталость

Когда материал будет подвергаться циклическим нагрузкам, таким как удары или вибрация в транспортном средстве или оборудовании, которое многократно вращается в процессе массового производства, важно знать, сколько повторений нагрузки может выдержать материал, прежде чем он устанет и выйдет из строя. . Испытание на усталость выполняется путем взятия образца материала и его ускоренного моделирования повторяющихся нагрузок на испытательной машине, такой как гидравлический прибор для испытания на усталость. Повторения подсчитываются до тех пор, пока не произойдет отказ материала. Исходя из этого, усталостная прочность материала рассчитывается с использованием диаграммы «напряжение-жизнь».

Реклама

Рис. 1. Техник, контролирующий испытания на рост усталостной трещины с помощью гидравлического испытателя на усталость. (Источник: Космический центр Джонсона НАСА)

Испытание на кручение

Испытание на кручение используется для определения того, как материал будет реагировать на силы, вызывающие его скручивание. Материал, обладающий относительно высокой прочностью на растяжение или сжатие, может иметь небольшую способность выдерживать нагрузки, возникающие при кручении. (Для дальнейшего чтения по этой теме см. В чем разница между прочностью и ударной вязкостью?) Следовательно, этот тип испытаний важен при выборе материалов для крепежа, мостов и крыльев самолетов, и это лишь некоторые из них.

При испытании на кручение один конец образца прикрепляют к зажиму, который удерживает его в фиксированном положении. Другой конец образца прикреплен к патрону, который будет вращаться. В некоторых случаях тестируемый материал может быть прикреплен к двум патронам, которые вращаются в противоположных направлениях. Затем образец для испытаний поворачивают либо на заданное число градусов, либо до тех пор, пока не произойдет разрушение. Бывают случаи, когда к скручивающей нагрузке прилагается сжимающая или растягивающая нагрузка; это известно как испытание на осевое кручение.

После разрушения образца или достижения желаемого угла поворота приложенные силы собираются и регистрируются, а также общее количество градусов поворота. Затем они используются в сочетании с размерами образца для расчета нескольких механических свойств, таких как пластичность, прочность на сдвиг (обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм), модуль упругости при сдвиге и ряд других характеристик.

Рис. 2. Пример результата испытания на кручение.

Испытание на излом

Испытание на излом — это особый тип испытаний, предназначенный для проверки прочности сварных образцов. Для испытания на излом на сварном образце делают небольшой надрез. Затем объект ударяется об образец, вызывая его разрушение. Это приводит к разрушению сварного шва. Образец с надрезом всегда ломается в металлической части образца. Хотя концы могут быть основным материалом, надрез всегда находится в металле сварного шва, и именно там происходит разрушение. В частности, это приводит к его разрушению по пути наименьшего сопротивления, где обычно обнаруживается разрыв сварного шва, если он есть. Затем можно исследовать поверхность излома, чтобы определить, действительно ли нарушение целостности сварного шва отрицательно повлияло на прочность сварного шва.

Испытание на ползучесть

Ползучесть — это тип деформации, возникающий, когда материал подвергается нагрузке в условиях высокой температуры. Если ползучесть будет продолжаться в течение достаточно долгого времени, это может в конечном итоге привести к разрушению материала.

Испытание на ползучесть определяет, насколько материал будет выдерживать нагрузки при высоких температурах. Во время испытания на ползучесть образец материала подвергается механической обработке так же, как и образец для испытания на растяжение. Напряжение, прикладываемое к материалу, также обычно является напряжением растяжения; однако это напряжение недостаточно велико, чтобы вызвать разрушение материала при обычных комнатных температурах. Затем температура испытательной среды повышается до или выше температуры, которой будет подвергаться материал во время его фактического применения.

Рис. 3. Пример результата испытания на ползучесть.

Время, температура и величина деформации регистрируются в процессе испытаний. Затем эти значения берутся и используются для расчета того, как материал будет вести себя в условиях высокой температуры. Испытание на ползучесть обычно измеряется в дюймах/дюймах/час или в процентах относительного удлинения/час. Многие сырьевые материалы могут подвергаться ползучести и в конечном итоге разрушаться, включая полимеры, керамику, бетон и металлы, а также изделия, изготовленные из них, такие как компоненты реактивных двигателей, печи и котлы.

Реклама

Связанные термины

Растяжение
Испытание на растяжение
Прочность на растяжение
Предел текучести
Предельная прочность на растяжение

Прочность на сдвиг
Усталостная прочность
Испытание на ползучесть
Ползучесть
Сила кручения

Поделиться этой статьей

Как измерить силу? – Индекс фитнеса

В предыдущих блогах мы подчеркивали важность проведения диагностических процедур перед началом программы обучения. Обладая знаниями о состоянии человека в различных способностях и характеристиках, мы можем очень эффективно определять нагрузки и ориентиры для качественного развития. Соответственно, обычно измеряются компоненты мышечной подготовленности, кардиотренированности, состава тела и различных функциональных способностей. Если посмотреть на состояние мышц, мы можем измерить мышечных выносливости, силы и мощности 9.0035 . Измерить мышечную выносливость относительно легко: цель теста состоит в том, чтобы выполнить задачу без появления утомления, которое снижает производительность (например, отжимания до отказа). Тем не менее, измерение силы является предметом обсуждения.

Понятия силы и мощи, к сожалению, часто используются взаимозаменяемо, как и тесты для измерения этих двух разных способностей. Наша цель — дать простой обзор различий между этими понятиями и способов их измерения.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Сила определяется как – способность генерировать силу независимо от единицы времени.
Мощность определяется как – способность генерировать силу за минимальное время.

СИЛА/ВРЕМЯ
Давайте посмотрим на разницу между силой и мощью: у нас есть два человека (например, Перо и Беро), которые пытаются выжать 100 кг в жиме лежа.
Перо поднял 100 кг за 1 повторение продолжительностью 3 секунды.
Беро поднял 100 кг за 1 повторение продолжительностью 5 секунд.
Вопрос в том, сколько у них силы и мощности?
Поскольку внешняя нагрузка была одинаковой (100 кг) и при условии, что груз был поднят за равное количество повторений, они оба имеют одинаковый уровень силы, поскольку они освоили одинаковую нагрузку независимо от единицы времени.

Но кто сильнее?
Перо быстро справился с нагрузкой (3 секунды) и имеет более высокий уровень мощности, так как он генерировал силу за меньшую единицу времени.
ИЗМЕРЕНИЕ МОТОРНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ
При измерении силы в лабораторных условиях чаще всего используется динамометр. Измерение может производиться в статических и динамических условиях, хотя статика преобладает.
Измерение силы в статических условиях производится путем помещения тела или конечности в определенное положение под определенным углом на измерительное устройство.
Затем человек пытается создать максимальную силу в статических условиях за счет изометрической работы мышц.
Создаваемая сила выражается в Н (n = Ньютон).
Когда мы пытаемся измерить силу в нелабораторных условиях, мы обычно измеряем ее через 1 RM (повторный максимум) в определенных упражнениях. Как правило, это приседания, жим лежа или становая тяга.
Такое измерение силы проводят в динамических условиях, когда концентрическому сокращению предшествует эксцентрическое сокращение (приседания, жим лежа) или движение происходит только за счет концентрической работы мышц (становая тяга).
Перед измерением человек делает несколько подходов с возрастающими нагрузками, пока не достигнет веса, который можно поднять только один раз. Таким образом, максимальная сила проявляется за одно мышечное действие в динамических условиях.

Человек должен создать силу, немного превышающую внешнюю нагрузку, чтобы преодолеть нагрузку.
Зеленая часть графика показывает, что для преодоления нагрузки требуется большее усилие, чем внешняя нагрузка. Другой способ — сделать количество повторений с заранее определенной нагрузкой, и 1ПМ можно рассчитать по уравнению. Важно подчеркнуть, что количество повторений в этом тесте не должно превышать 12.

Используется следующее уравнение:
1ПМ = Нагрузка/(1,0278 – (0,0278 x число повторений))
Из всего вышеизложенного видно, что сила может быть измерена в:07
Статические условия – изометрическое мышечное действие
Динамические состояния – эксцентрические и концентрические мышечные действия

Какой метод лучше?
Я предполагаю, что измерения в динамических условиях более практичны и дают нам результаты, от которых мы получаем большую пользу.
А именно замеры на динамометре требуют посещения диагностического центра. Кроме того, они выполняются в условиях, не связанных со спортом и повседневной жизнью.