Warum werden nicht horizontale Hebel nicht als im Gleichgewicht betrachtet?

Auf einer gut konstruierten Waage liegt der Schwerpunkt des Balkens oder Hebelarms knapp unter dem mittleren Drehpunkt.

Wenn der Träger nicht eben ist, befindet sich der Schwerpunkt auf der einen oder anderen Seite des Drehpunkts und erzeugt somit ein Drehmoment, wenn er versucht, sich direkt unter den Drehpunkt zu bewegen.

Der Abstand zwischen dem Drehpunkt und dem Schwerpunkt des Balkens bestimmt die Empfindlichkeit der Waage, dh je näher der Schwerpunkt am Drehpunkt ist, desto weniger Drehmoment wird aufgebracht, wenn er nicht ausgerichtet ist, und desto kleiner ist der Unterschied die Waage erkennt.

Es gibt keine Federn oder Magnete, die diesen Effekt verursachen, nur die Schwerkraft am Werk.

(HINWEIS: Dies ist keine endgültige Antwort und größtenteils eine Vermutung, aber sie könnte für weitere Antwortende nützlich sein.)

Zuerst vermutete ich, dass es sich um eine Art schwache Feder oder ein magnetisches Gerät handelte, das ein entgegengesetztes Drehmoment auf den Arm ausübte, um die Mittenanzeige einzigartig zu machen. Beim Durchsuchen von Google fand ich diese Erklärung der Theorie einer Dreifachbalkenwaage, die von Ohaus angeboten wird, und sie erwähnt, dass es einen magnetischen Dämpfer gibt, der an das freie Ende des Arms gekoppelt ist, der verwendet wird, um die Schwingung des Balkens zu stoppen (vermutlich durch Erzeugung gegenläufiger elektrischer Wirbelströme):

Leider stellt der fragliche Schlitten auch ausdrücklich fest, dass "dieser Widerstand auf Bewegung und keine Anziehungskraft zurückzuführen ist und daher kein zusätzliches Drehmoment ausgeübt wird", sodass dies nicht der richtige Grund ist. Ich durchsuchte die restlichen Folien, um zu sehen, ob eine winkelabhängige Gegenkraft erwähnt wurde, aber es schien keine zu geben.

Es ist jedoch offensichtlich, dass es ein entgegengesetztes Drehmoment geben muss , das auftritt, wenn sich der Arm nach oben und unten bewegt, da es andernfalls, wenn die beiden Arme ausbalanciert wären, einen weiten Bereich zugänglicher Winkel gäbe, in denen der Arm stabil wäre Nachdem ich mit dieser Art von Waagen gearbeitet habe, bevor ich sagen kann, dass es eine Rückstellkraft gibt, die vom Winkel abhängt.

Mögliche Untersuchungshinweise: Nach demselben Foliensatz kontaktiert die Wägeplattform den Ausgleichsarm über ein Schneidenlager:

Als Ergebnis, wenn der Wiegearmwinkel ist$\theta$, das Drehmoment$T_\theta$von der Wägeplattform "richtig" bereitgestellt wird

Andernfalls könnte die Verwendung einer anderen Art von Lager dazu führen, dass die Last näher oder weiter unten auf den Arm aufgebracht wird, wodurch der Arm zerstört wird$\cos(\theta)$Abhängigkeit.

Es wird jedoch nicht erwähnt, wie die Gleitgewichte den Arm berühren. Also würde ich versuchen herauszufinden, wie die Gleitgewichte mit dem Arm in Kontakt kommen, da dies möglicherweise verwendet werden könnte, um sicherzustellen, dass es einen Netto-Winkelunterschied gibt, wie die beiden Seiten auf Winkeländerungen reagieren. Wenn beispielsweise die rechte Kante des Gleitgewichts den Ausgleichsarm berührt, wenn der Gleitgewichtabschnitt höher angehoben wird, würde dies dazu führen, dass das Drehmoment langsamer als normal abnimmt$\cos(\theta)$Abhängigkeit, die die linke Seite erfährt, und somit würde es eine Rückstellkraft geben, die den Gleitgewichtsabschnitt nach unten treibt.

Oder vielleicht ist der Pfosten, der mit der Wiegeplattform verbunden ist und nach unten in das Loch auf der Oberseite der Waage ragt, tatsächlich mit einer Feder verbunden:

Leider habe ich im Moment keinen Zugriff auf eine mechanische Waage (alle meine sind digital).

Ehrlich gesagt wäre es am einfachsten, einen ihrer Ingenieure zu fragen, aber das wäre irgendwie Betrug :).