MIJLOACE DE MĂSURARE PENTRU MASĂ

 

1.      Masa este o mărime fizică fundamentală, scalară, care măsoară proprietatea materiei de a fi inertă şi de a provoca un câmp gravitaţional.

2.      Unitatea de măsură din SI este kg. care este o unitate de măsură fundamentală.

Multiplii şi submultiplii kilogramului sunt:

Denumirea

Valoarea

Simbolul

Tonă

1 000 kg

t

quintal

100 kg

q

decakilogramul

10 kg

dakg

kilogramul

1kg= 1 000 g

kg

hectogram

0,1kg=100g

hg

decagram

0,01kg=10g

dag

gram

0,001kg=1g

g

decigram

0,0001kg=0,1g

dg

centigram

0,00001kg=g

cg

miligram

0,000001kg=g

mg

 

3.      Elementele componente ale mijloacelor de măsurat masa:

a)     Pârghiile: sunt de două feluri:

·        De gradul I: cu axul de oscilaţie la mijloc, forţele (activă şi rezistentă) fiind aplicate în acelaşi sens, la dreapta şi la stânga axului de oscilaţie:

·        De gradul II: cu axul de oscilaţie la o extremitate, iar forţele , de sensuri opuse, aplicate de aceeaşi parte a axului.

b)     Cuţitele : sunt piese dure , de forma unor prisme triunghiulare, care au o muchie activă şi constituie axele de sprijin ale mijloacelor de cântărit;

c)      Perniţele : sunt piese dure, cu suprafeţe active în formă de V, constituind sprijin pentru cuţite.

Atât cuţitele cât şi perniţele se confecţionează din oţeluri speciale (OSC8, OSC10), sunt tratate termic prin călire, iar finisarea se face prin şlefuire fină. Ele realizează articulaţiile între pârghii şi celelalte părţi componente ale mijloacelor de cântărit.

d)     Plăcuţele: limitatoare sunt piese de oţel cu suprafaţa dură, cu rolul de a limita alunecarea cuţitelor şi perniţelor de-a lungul muchiilor active.

e)     Paftalele : sunt piese cu rol de legătură între pârghii şi alte părţi componente, având şi rolul de amortizare a oscilaţiilor platformelor.

f)        Indicatoarele : sunt folosite pentru indicarea poziţiei de echilibru. Pot fi ace indicatoare sau plăcuţe, una fixă şi alta mobilă, aflate în prelungire.

g)     Suporturile pentru sarcină: servesc la susţinerea masei de cântărit.

h)      Dispozitivele de izolare: au rolul de a aduce mijlocul de măsurare în stare de repaus, atunci când nu se efectuează cântăriri.

4. Clasificarea instrumentelor de cântărit :

A.    După numărul de pârghii utilizate:

1.    Instrumente cu o pârghie, numite balanţe, care pot fi cu braţe egale sau inegale;

2.  Instrumente cu mai multe pârghii, numite bascule, la care braţele pârghiilor sunt, în general inegale;

B.     După modul de efectuare a cântăririlor:

1.    Manuale, la care toate operaţiile sunt realizate de operator (aşezarea obiectului pe masa de cântărit, aşezarea greutăţilor şi ridicarea de pe aparat);

2.      Semiautomate, la care o serie de operaţii se execută automat;

3.      Automate, la care toate operaţiile se execută automat.

C.    După modul de instalare:

1.      Fixe;

2.      Transportabile.

D.    După construcţia dispozitivului indicator:    Cu poziţia de echilibru constantă, acul indicator se opreşte în poziţia de echilibru la acelaşi reper.

4.      Tipuri de mijloace de cântărit mecanice:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Text Box: 1. Balanţe etalon: sunt utilizate pentru transmiterea unităţii de măsură şi pentru verificarea maselor. Sunt executate cu mare precizie şi sunt sensibile la factorii de mediu, motiv pentru care sunt ţinute în incinte închise şi acţionate printr-o mână mecanică, de la distanţă.Descriere mijloace de cântărit:

Text Box: 2. Balanţe analitice: sunt utilizate în laboratoare, precum şi în activitatea didactică de cercetare. Sunt simple şi cu precizie ridicată. Au domeniul de măsurare între 2-200 g.
Cântărirea se face prin echilibrarea masei de cântărit cu măsuri echivalente. Pot fi prevăzute cu o scară micrometrică pentru mărirea preciziei de măsurare. Sunt influenţate de factorii de mediu, motiv pentru care sunt ţinute într-o carcasă, iar greutăţile adiţionale sunt acţionate mecanic.
Părţi componente: 1- pârghie; 2- coloană de susţinere a pârghiei;3- ac indicator; 4- scară gradată; 5- scară micrometrică; 6- dispozitiv de izolare; 7- amortizoare;        8-talere; 9-piuliţe de reglare a poziţiei de echilibru;           10-greutăţi adiţionale; 11-tambur de acţionare a greutăţilor;  12-paftale; 13-sistem cuţit-perniţă; 14-carcasă; 15-picioare cu înălţime reglabilă.
.

Text Box: 3- Balanţe tehnice: sunt balanţe simple utilizate la cântăriri curente de precizie redusă. Sunt incomode la utilizări frecvente deoarece talerele sunt plasate sub pârghie.
Verificarea se face verificând funcţionarea în gol şi la încărcarea cu 10%, respectiv cu 100% din sarcina maximă
Părţi componente: 1- suport; 2- pârghie; 3- coloană; 4-scară gradată; 5- paftale; 6- vergele de legătură; 7- buton pentru acţionarea dispozitivului de izolare.

 

Text Box: 5- Balanţe romane: sunt mijloace de cântărit cu o singură pârghie cu braţe inegale. Pe braţul scurt se suspendă corpul de cântărit, iar pe cel lung culisează un cilindru metalic de masă constantă, care se numeşte greutate romană.
Pe braţul lung, pe care sunt trasate repere, se citesc diferite valori ale maselor cântărite
Verificarea se face utilizând greutăţi etalon.
Text Box: 4- Balanţe compuse: au talerele aşezate deasupra pârghiilor, fiind foarte des utilizate la activităţile curente de cântărire. Balanţa are 3 puncte de încărcare, deci sprijinul se face pe 3 cuţite.
Verificarea se face verificând indicaţiile în gol şi la încărcarea cu 19%, respectiv cu 100% din sarcina maximă, utilizând greutăţi etalon.
Părţi componente: 1- talere; 2- pârghie de cântărire cu braţe egale; 3- cuţite duble de sarcini; 4- cuţite de legătură; 5- pârghie ajutătoare.

Text Box: 6- Bascule romane: servesc la cântărirea unor mase mai mari de 500 kg, putând fi construite şi variante pentru cântăriri de până la 200 000 kg  (200 t). Aceste bascule nu folosesc greutăţi de lucru, construcţia lor bazându-se pe utilizarea pârghiilor cu braţe inegale. Text Box: 6- Bascule zecimale: sunt instrumente de cântărit cu mai multe pârghii inegale. Sunt folosite la cântărirea maselor de ordinul sutelor de kg. Se numesc zecimale deoarece cântărirea se face la un raport între greutăţile aşezate pe platan şi masa de cântărit egal cu 1/10. Se construiesc pentru sarcini maxime de 50, 100, 200 şi 500 kg.
Părţi componente: 1- postament; 2- platformă; 3- pârghia de sarcină; 4- pârghia principală; 5- platanul pentru greutăţi; 6- dispozitivul de echilibrare.

 

Text Box: 6- Bascule romane obişnuite: au acelaşi principiu de funcţionare ca toate basculele romane, diferenţa fiind din punct de vedere constructiv, respectiv din punct de vedere al sarcinii maxime, care , în acest caz, poate fi: 100, 200, 500, 2 000 kg.
Verificarea se face la suprasarcină, în gol şi la 10% din sarcina maximă 
Părţi componente: 1- postament; 2- platformă;         3- pârghie mare gradată; 4- pârghie mică gradată;      5- dispozitiv de echilibrare.

 

 

Text Box: 6- Balanţa semiautomată cu cadran: la care cântărirea se face automat, operatorului nemairămânându-i decât să efectueze încărcarea, respectiv descărcarea balanţei şi citirea indicaţiilor.
Părţi componente: 1- talere; 2- cadran; 3- ac indicator.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MIJLOACE DE MĂSURARE PENTRU DENSITATE

 

1. Densitatea este o mărime fizică derivată, care se defineşte ca fiind masa unităţii de volum. Se notează cu « ».

2.Unitatea de măsură , în SI, este . .

3.Multiplii şi submultiplii se calculează ţinând cont de multiplii şi submultiplii kg, respectiv  multiplii şi submultiplii m, ().

Exp : 6 000  ;

Se observă că relaţia de legătură între cele două unităţi de măsură este :

.

4.Metode de măsurare a densităţii :

2.1.           metoda bazată pe echilibru electrostatic ;

2.2.           metoda  bazată pe determinarea masei şi volumului unui corp ;

2.3.           metoda bazată pe determinarea punctului de fierbere ;

2.4.           metoda bazată pe principiul vaselor comunicante.

    5. Tipuri de mijloace de măsurare a densităţii :

            5.1 Densimetrele : sunt de două feluri :

Text Box: a) densimetre pentru lichide cu densitate mai mică decât densitatea apei (pentru produse petroliere) cu domeniul de măsurare între               0,650-1   ;
b) lacto-densimetre pentru lichide cu densitate mai mare decât densitatea apei (pentru apa de mare) , cu domeniul de măsurare cuprins între 1-2 .
Densimetrele sunt cunfecţionate din sticlă şi se compun :
•	dintr-un plutitor ;
•	cameră de lestare pentru menţinerea verticalităţii;
•	un termometru, în anumite cazuri.
În figura alăturată este prezentat un densimetru cu masă constantă compus din :
(1)	– plutitor ;
(2) – cameră de lestare ;
(3)	– tijă ; 
(4)	– termometru.
Principiul măsurării, pe care se bazează măsurarea densităţii cu densimetrul este acela că : « adâncimea de cufundare a unui densimetru variază invers proporţional cu densitatea lichidului »
	Pentru lichide netransparente, citirea indicaţiilor se va face la partea superioară a meniscului (lapte, produse petroliere), iar la lichide transparente, citirea se face la partea inferioară a meniscului.

           

           

 

 

 

 

           

5.2. Balanţa hidrostatică:

Determinarea densităţii cu balanţa hidrostatică este o metodă foarte exactă de determinare a densităţii corpurilor lichide şi solide, fiind folosită ca metodă de etalonare.

Această metodă constă în cântărirea corpului în aer şi în apă, după care, densitatea se află cu relaţia:

 unde:

- este masa corpului a cărui densitate se determină;

*  - este masa greutăţilor de echilibrare a forţei ascensionale;

V- volumul corpului solid;

 - densitatea lichidului de imersie.

În figura de mai sus este prezentată o balanţă hidrostatică compusă din:

1 – taler prevăzut cu dispozitiv de suspendare;

2 – fir de platină;

3 – plutitor .

 

         Modul de determinare a densităţii unui lichid cu ajutorul balanţei hidrostatice constă în calcularea densităţii ( metodă indirectă) cu ajutorul relaţiei:

Este o balanţă hidrostatică cu braţe inegale cu ajutorul căreia se determină densitatea relativă a unui lichid, sau a unui corp solid.

Densitatea relativă se calculează cu relaţia:.

Părţile componente ale balanţei sunt:

1 – pârghie cu braţe inegale; 2 – suportul pârghiei;

3 – contragreutate; 4 – indicator; 5 – scară gradată;

6 – cuţit de sarcină; 7 – plutitor; 8 – cilindru de sticlă;

9 – termometru; 10 – cuţit.

Pentru determinarea densităţii:

- se echilibrează balanţa în aer împreună cu plutitorul;

- se egalizează temperaturile plutitorului şi lichidului de măsurat;

- se echilibrează balanţa;

- se citeşte densitatea relativă pe scara gradată.

 

 
, unde: m- masa plutitorului; - masa greutăţilor de echilibrare, când plutitorul este cufundat în lichidul a cărui densitate trebuie determinată; - densitatea aerului; - densitatea materialului din care sunt confecţionate greutăţile folosite; - volumul plutitorului la temperatura la care se face măsurarea.

                        5.3 Balanţa Mohr Westphal

5.4. Picnometrul : măsurarea densităţii cu picnometrul constă în cântărirea unui volum constant, adică se face cântărirea corpului analizat şi cântărirea unui volum egal de apă distilată. Densitatea se determină prin calcul, calculând iniţial volumul , ştiind densitatea apei, apoi calculând densitatea lichidului sau a solidului analizat care ocupă volumul respectiv.

            Pentru determinarea densităţii solidelor prin această metodă trebuie să se folosească picnometre cu gâtul mai larg, respectiv, trebuie ca lichidul de imersie să nu reacţioneze cu solidul.

 

FIŞA DE EVALUARE

NUMELE ŞI PRENUMELE:…………………………..

TEMA EVALUATĂ: Mijloace de măsurare pentru masă şi densitate:

SUBIECTUL I:                                                                                                                  (10 puncte)

Pentru fiecare din cerinţele de mai jos (1-5), scrieţi, în spaţiul de răspuns, litera corespunzătoare răspunsului corect:

1.      Balanţa hidrostatică este un mijloc de măsurare pentru:

a.      Masa unui lichid;

b.      Masa unui solid;

c.      Densitatea unui lichid sau a unui solid;

d.      Densitatea unui gaz.

2.      Unitatea de măsură, din SI, pentru densitate este:

a.      ;

b.      ;

c.      ;

d.      .

3.      Balanţa  romană este  un mijloc de cântărire pentru masă şi este prevăzută cu:

a.      O pârghie cu braţe inegale;

b.      Două pârghii inegale;

c.      O pârghie cu braţe egale;

d.      Mai multe pârghii.

4.      Lacto-densimetrele sunt mijloace de măsurare pentru densitatea:

a.      Apei;

b.      Lichidelor cu densitatea mai mică decât a apei;

c.      Lichidelor cu densitatea mai mare decât a apei;

d.      Produselor petroliere.

5.      Mărimile fundamentale cu ajutorul cărora se defineşte densitatea unui corp sunt:

a.      Masa şi temperatura absolută;

b.      Lungimea şi timpul;

c.      Masa şi cantitatea de substanţă;

d.      Lungimea şi masa.

            Răspuns subiectul I: ……………………………………………………………………………………………………………………

SUBIECTUL II:                                                                                                                   (30 puncte)

1.  Transcrieţi, în spaţiul de răspuns, litera corespunzătoare fiecărui enunţ (a,b,c,d,e) şi notaţi în dreptul ei litera A, dacă apreciaţi că enunţul este adevărat şi F dacă apreciaţi că enunţul este fals. (10 puncte)

  1. Cuţitele, ca elemente componente ale mijloacelor pentru măsurarea masei, sunt piese dure, cu suprafeţe active în formă de „V”.
  2. Basculele sunt instrumente de cântărit cu o singură pârghie.
  3. Balanţa Mohr Westphal este o balanţă hidrostatică cu braţe egale.
  4. Decakilogramul este un multiplu al unităţii din SI pentru masă.
  5. Picnometrul este un mijloc pentru măsurarea densităţii corpurilor lichide şi solide.

2. Scrieţi, în spaţiul de răspuns, informaţia corectă care completează spaţiile libere: (10 puncte)

  1. După construcţia dispozitivului indicator, instrumentele de cântărit pot fi cu poziţia de …(1)… constantă.
  2. Densitatea este o mărime fizică derivată, definită ca fiind masa …(2)… şi se notează cu r.
  3. Pârghiile de gradul I, ca elemente componente ale mijloacelor de măsurat masa, au axul de oscilaţie …(3)…, forţa activă şi cea rezistentă fiind aplicate la stânga şi la dreapta axului de oscilaţie.
  4. Cântărirea masei cu balanţa analitică se face prin echilibrarea masei de cântărit cu…(4)…
  5. Cântărirea masei cu ajutorul balanţei semiautomate cu cadran se face …(5)…, operatorul uman efectuând numai încărcarea-descărcarea balanţei şi citirea indicaţiilor.

3.  În coloana A sunt indicate diferite tipuri de instrumente de cântărit  , iar în coloana B criteriile de clasificare ale acestora. Scrieţi, în spaţiul de răspuns, asocierile corecte dintre cifrele coloanei A şi literele coloanei B.                                                                                                                       (10 puncte)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Răspuns subiectul II: 1.……………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………

2.……………………………………………………………………………………………………………………

3.……………………………………………………………………………………………………………………..

SUBIECTUL III:                                                                                                                           (26 puncte)

    1. Explicaţi noţiunea de masă.
    2. Enumeraţi elementele componente ale mijloacelor pentru măsurarea masei.
    3. Efectuaţi următoarele transformări:

a.      ;

b.      ;

c.      .

SUBIECTUL IV:                                                                                                                (24 puncte)

Se consideră mijlocul de măsurare din figura de mai jos:

  1. Precizaţi denumirea mijlocului de măsurare.
  2. Indicaţi mărimea fizică măsurată de acest aparat.
  3. Precizaţi unitatea de măsură, în SI, pentru această mărime fizică.
  4. Precizaţi denumirile elementelor componente numerotate cu cifre.
  5. Explicaţi principiul de funcţionare al acestui aparat.

f.        Numiţi un alt mijloc de măsurare pentru mărimea   fizică  precizată la punctul b.

 

 

Răspuns subiectul III:

1.……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

3.a. ……………………………………………………………………………………………………………………

b. ……………………………………………………………………………………………………………………

c.

……………………………………………………………………………………………………………………

Răspunsul la subiectul IV se va scrie pe verso!

 

BAREM DE CORECTARE – FIŞA –MASĂ ŞI DENSITATE

SUBIECTUL I                                                                                                   TOTAL: 10 PUNCTE

1. c.                  2. c.                  3.  a.                  4. c.                      5. d.

Pentru fiecare răspuns corect se acordă câte 2p; pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.

 

SUBIECTUL II                                                                                                             TOTAL 30 PUNCTE

1. (10P.)  a. – F;  b. – F ;  c – F ; d – A ;  e – A .

Pentru fiecare răspuns corect se acordă câte 2p.; pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.

2. (10p.)

a. (1) –echilibru;  b. (2) – unităţii de volum ; c. (3) – la mijloc;   d. (4) – măsuri echivalente;                    e. (5) – automat .

Pentru fiecare răspuns corect se acordă câte 2p.; pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.

3. (10p.)    1. – d;   2. – d;   3. – b;   4. – a;   5. – c.

Pentru fiecare răspuns corect se acordă câte 2p.; pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.

 

SUBIECTUL III                                                                                                            TOTAL 26 PUNCTE

1. (4p.)

Masa este mărimea fizică fundamentală, care măsoară proprietatea materiei de a fi inertă şi de a provoca un câmp gravitaţional

Pentru răspuns parţial corect  se acordă 2p. Pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia se acordă 0p.

2.  (16p.)

pârghiile, cuţitele, perniţele, plăcuţele, paftalele, indicatoarele, suporturile de sarcină, dispozitivele de izolare

Pentru fiecare răspuns corect şi complet se acordă câte 2p.; Pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia se acordă 0p.

3. (6p)

a. ;

b. ;

c.

Pentru fiecare răspuns corect şi complet se acordă câte 2p.; Pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia se acordă 0p.

 

SUBIECTUL IV                                                                                                            TOTAL 24 PUNCTE

a. (2p.)balanţa Mohr Westphal. Pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.

b. (2p.)densitatea.  Pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.

c. (2p.). Pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.

d.(10p.)1-pârghie cu braţe inegale;2-suportul pârghiei;3-contragreutatea; 4-indicator; 5-scară gradată; 6-cuţit de sarcină; 7-plutitor; 8-cilindru de sticlă; 9-termometru; 10-cuţit

Pentru fiecare răspuns corect se acordă câte 1p. Pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.

e. (8p.)  

Pentru fiecare răspuns corect se acordă câte 2p.; pentru răspuns parţial corect câte 1p.;se acceptă şi variante din care să rezulte modalitatea de utilizare.

Pentru răspuns incorect sau lipsa acestuia 0p.