Improwizowane urządzenie ważące z miotły i przeciwwagi 1 kg [zamknięte]

Powiedzmy, że chcę zmierzyć ciężar torby z ubraniami (lub innego przedmiotu) w sytuacji, gdy nie mam dostępnej maszyny do ważenia („wagi”?).

Obiekty, które są dostępne:

• Miotła.
  • Specjalnością miotły jest jej równomierne rozłożenie.
  • Jeśli końca miotły nie można usunąć, oznacza to, że na jednym końcu znajduje się dodatkowy ciężar.
• Krzesło lub coś, co zrównoważy miotłę.
• Przeciwwaga o znanej masie, powiedzmy, 1 kg.
  Może to być zapakowany artykuł spożywczy, np. Paczka mleka, umieszczony w plastikowej torbie, aby można go było zawiesić na patyku.
• Ołówek lub coś innego, aby zrobić ślady na miotle.
• Smartfon z kalkulatorem.

Obiekty, które mogą być dostępne:

• (Drewniany) sztyft o równomiernym rozłożeniu ciężaru, np. Miotła ze zdjętym końcem miotły.
• Taśma miernicza.
• Smartfon z Internetem i / lub aplikacją, która wykonuje matematykę (jeśli taka aplikacja istnieje).
• Jeśli uważasz, że rozpaczliwie potrzebujesz innego obiektu, który jest powszechnie dostępny i nie zmienia radykalnie konfiguracji scenariusza, możesz dołączyć go do odpowiedzi.

Żaden z tych obiektów nie powinien zostać uszkodzony! Np. Nie wiemy, czy właściciel miotły wyraziłby zgodę na usunięcie końca miotły.

Szukam metody i formuły, aby określić wagę torby z ubraniami. Innymi słowy, prymitywna / improwizowana maszyna / waga.

Uwaga: Różnica w stosunku do tradycyjnych wag polega na tym, że nie mamy dostępnych arbitralnych przeciwwag. Trudno jest znaleźć jeden obiekt o znanej wadze.

Idealna odpowiedź miałaby

• Proste i łatwe do wykonania instrukcje.
• Różne wersje instrukcji dla „opcjonalnych” obiektów.
• Niektóre tło lub dowód lub wyprowadzenie formuły, ale oddzielone od instrukcji, więc ta część jest opcjonalna dla czytelnika.

PS: Tak, mógłbym to rozwiązać sam, jeśli naprawdę myślę. Ale nawet jeśli to zrobię, nadal uważam, że powinno to przejść do wymiany stosów Q / A. Najlepszy byłby macgyver.stackexchange.com, ale inżynieria jest najbliższa.

Informacje o „wstrzymaniu” / „zbyt szerokim”.

Poważnie nie rozumiem, co jest nie tak z pytaniem. Jest to prosty problem z prostą odpowiedzią.

W chwili zapytania byłem pewien, że można zbudować maszynę ważącą z kijem wyważonym na czymś i zawieszonymi na niej przedmiotami. Po prostu nie byłem pewien dokładnej konfiguracji (co jest zawstydzające, ponieważ jest to bardzo podstawowa rzecz) i jakie właściwości fizyczne są wymagane od obiektu stick. Dlatego starałem się podać szczegóły, nie zawężając ich niepotrzebnie.

Celem tego pytania / odpowiedzi jest znalezienie przez osobę z tym samym problemem informacji istotnych dla rozwiązania, aby mogły dowiedzieć się, jak zbudować daną rzecz i dlaczego to działa.

Mógłbym zapytać „Jak zbudować zaimprowizowaną maszynę do ważenia z powszechnie dostępnych materiałów gospodarstwa domowego?”, Ale byłoby to zbyt niejasne, ponieważ „powszechnie dostępne materiały gospodarstwa domowego” są otwarte na interpretację i mogłyby zaowocować szeroką gamą różnych urządzeń .

Z drugiej strony było jasne, że nie ma znaczenia, czy jest to miotła, czy inny przedmiot przypominający kij, więc naleganie na to nie przyniosło korzyści. Nazwanie go miotłą ułatwia wyobrażenie, więc trzymałem go jako część pytania.

I w końcu nie byłem pewien, czy do zadania potrzebne są dodatkowe przedmioty, więc zostawiłem to otwarte.

Istnieje więcej niż jedna możliwa konfiguracja.

Opiszę taki, który wydaje się najprostszy i jest boleśnie oczywisty. To naprawdę „duh”, nie wiem, dlaczego sam tego nie wymyśliłem.

Oto on:

1. Zrównoważyć miotłę nad krzesłem, bez obciążników po obu stronach. Zaznacz środek ciężkości (punkt, w którym dotyka on krzesła), aby upewnić się, że się nie porusza.
2. Zawieś na patyku: worek z ubraniami po jednej stronie krzesła, przeciwwaga po drugiej stronie krzesła, w taki sposób, że patyk pozostaje w równowadze. (Punkt, w którym miotła dotyka krzesła, musi pozostać taki sam jak wcześniej!)
3. Porównaj (*) odległość każdego elementu od środka ciężkości (punkt, w którym miotła dotyka krzesła). Stosunek tych dwóch odległości jest odwrotnym stosunkiem dwóch wag.

Oznacza to, że jeśli odległość 1 kg przeciwwagi jest 3 razy większa niż odległość torby na ubrania, wówczas torba na ubrania waży 3 x 1 kg = 3 kg.

Waga i kształt miotły są naprawdę nieistotne w tym scenariuszu. Nie ma więc znaczenia, czy końcówka miotły zostanie usunięta, czy nie.

(*) Aby zmierzyć stosunek dwóch odległości, można oczywiście użyć taśmy mierniczej. Ale jestem pewien, że są na to inne sposoby. Pamiętaj, że nie potrzebujemy żadnej długości bezwzględnej, tylko stosunek.

Jedną z części tego może być posiadanie na smartfonie obrazu z centymetrem (lub pewnego rodzaju siatki pikseli z cyframi). Ponieważ odległości bezwzględne nie mają znaczenia, nie ma znaczenia, czy są to rzeczywiste centymetry, czy cale.

Wyjaśnienie

Oba obiekty zwiększają moment obrotowy w przeciwnych kierunkach, proporcjonalnie do odległości x masy (siły grawitacji). Suma wszystkich momentów obrotowych (ujemna plus dodatnia) musi wynosić zero, jeśli miotła jest w równowadze.

Suma momentu obrotowego samej miotły jest już zerowa, ponieważ już wcześniej była w równowadze.

https://en.wikipedia.org/wiki/Torque (moment obrotowy = siła obrotowa)