Часто в процессе производства или в быту возникает необходимость определить массу изделия из металла. Конечно, самый простой способ это взвесить на подходящих весах. Но это не всегда возможно. В таких случаях применяют косвенные приёмы. Зная массу можно узнать и вес металла. В обычной речи люди часто путают два эти понятия. Обычно требуется узнать именно массу.
Практика определения на производстве
Для всех металлических изделий (метизов) разработаны стандарты. Именно ими пользуются металлурги и другие производственники для определения массы, а далее и веса круга стального по таблицам. Чаще всего требуется рассчитать этот параметр для сортового проката или кованого сорта с любыми формами сечения.
Для стального проката и поковок
Это легко сделать с помощью соответствующих стандартов. В стандарте показаны данные на чертежах и их обозначение в таблицах металлов. Остаётся лишь найти нужные данные в таблице и соответствующую им массу. Она указана для погонного метра. Далее, пересчёт делается на нужную длину.
Некоторые из этих документов:
- Для стального проката круглой формы ГОСТ 2590—2006.
- Для кованого сорта (круга и квадрата) ГОСТ 1133—71.
- Для равнополочного и не равнополочного уголка ГОСТ 8509—93.
- Для швеллеров равнополочных ГОСТ 8278—83.
Там же приведена площадь поперечного сечения для каждого изделия. Таким образом, можно узнать искомую величину (массу) для метиза другого сечения, по известной площади его сечения. Этот метод простой и довольно надёжный, если не требуется высокая точность вычислений. Для изделий из других материалов следует пользоваться соответствующими ГОСТ. Трубам из бронзы и латуни соответствуют ГОСТ 2622—75.
С помощью таблиц плотностей
Этот метод подойдёт для изделий удобной для обмера формы. Плотности большинства веществ давно измерены и занесены в таблицы. Формула плотности: ρ=mV, где ρ - плотность, m — масса, V — объём. Отсюда m=
ρ/V.
Найти величину m можно следующим образом:
- Измерить предмет.
- Определить его объём.
- Найти ρ по таблице.
- Подставив известные величины в формулу, найти m.
Объём тела
Для изделий стандартной формы эта процедура отработанная. Зная линейные размеры тела, можно узнать объём. Вот некоторые формулы вычисления этой составляющей:
Для шара — его радиус (r) возводят в куб и умножают на 4/3π (π=3,1415926535).- Для цилиндра — это площадь основания, умноженная на высоту. В основании круг, его площадь — это πr2.
- Для параллелепипеда (это блюмы, слябы, лист, лента) — перемножаем три стороны.
- Для конуса умножается треть высоты на площадь круга (основания).
Если форма предмета сложная, то можно разложить её на более простые составляющие. Затем их сложить.
Если вещь небольшая, а конфигурация необычная, то погрузив её в воду (или другую жидкость), легко измерить вытесненный объём жидкости. Он и будет искомой величиной. Ксилометр — это прибор для измерения объёма, основанный на этом принципе.
Единицы измерения
Массу принято измерять в килограммах (СИ) или граммах. При её определении надо выбирать соответствующие размерности других компонентов. Для плотности — кг/м³ или грамм/см³. Для объёма —м³ (или см³). Такие вычисления будут верны.
Калькуляторы нахождения параметров
Чтобы не вычислять по формулам самостоятельно, для наиболее распространённых изделий разработаны калькуляторы. Пользоваться ими легко. Нужно знать геометрические данные изделия и плотность (берётся из таблиц). Все параметры вводятся в калькулятор. На выходе получаем готовый результат.
Иногда возникает необходимость подсчёта количества мелких крепёжных деталей (болтов, гаек, шайб). Такие калькуляторы существенно облегчают расчёты. Вводятся следующие данные: тип метиза, ГОСТ, диаметр, длина. На выходе имеем массу и количество (штук).
Сила тяжести в расчётах
Вес тела пропорционален его массе и зависит от ускорения свободного падения. Он находится по формуле: P=mg (g — сила тяжести). Единица измерения силы - это Ньютон (Н) в СИ. Эта величина, в отличие от массы, не является постоянной, присущей телу. Она зависит от местоположения тела относительно поверхности Земли. И также она будет меняться при движении предмета с ускорением (w) по формуле P=m (g-w). Кроме того, сила всегда имеет направление (векторная величина).
Соответственно, удельный вес (γ— гамма) представляет собой отношение веса к объёму: γ=P/V. Её значение также не постоянно, а единица измерения Н/м³ (в СИ). Продолжив преобразования, получается следующее: γ=mg/V=ρg. Значит, чтобы оформить удельный вес металлов в таблицу, нужно соответствующую плотность умножать на силу тяжести. А при ускоренном движении значения будут другими.
Для научной работы такие таблицы необходимы. В обычной жизни они используются крайне редко. Подмена понятий: масса — вес, плотность — удельный вес произошла во время перехода на единую систему мер и весов. С тех пор прошли десятилетия, но использование неверных выражений сохранилось.
