Wie funktionieren Waagen?

Eine Waage (lateinisch libra : Waage, Pfund) ist ein Gerät zur Feststellung der Masse. Meistens geschieht dies durch die Gewichtskraft, die einerseits unmittelbar abgemessen wird, oder andererseits mit der Kraft des Gewichtes, einer anderen Sache abgeglichen wird. Waagen der ersten Art müssen auf die örtliche Schwerkraft justiert werden. Bei beiden Wiegearten beeinträchtigt der Auftrieb das Ergebnis der Messung. Der Verwendung und benötigten Genauigkeit entsprechend werden diese Einflüsse nur wenig beachtet oder durch geeignete Maßnahmen berücksichtigt.
Eine spezielle Form ist die Zählwaage, welche aus der Gesamtheit eines oder mehrerer einzelnen Stücke die Anzahl vieler entsprechender Artikel errechnet.

Bei den mechanischen Waagen unterscheidet man zwischen zwei Systemen Messung durch Gewichtskraft und den Vergleich der Masse.
Die Federwaage folgt dem Prinzip der elastischen Dehnung einer Schraubenfeder unter Einfluss einer Kraft, die nach unten zieht. Dabei wird die Längenausdehnung ausgemessen, die verhältnismäßig zur Zugkraft ist. Um diese Waage zu benutzen wird an einer sog. Schraubenfeder an den Enden je eine Aufhänge- oder eine Befestigungsvorrichtung für die zu wiegenden Stücke angebracht. Hinzu kommt seitlich des Federwegs eine Skala und ein Zeiger, wo das Ergebnis abgelesen werden kann. Die Skala wird gemäß der zur Verwendung kommenden Einheiten meist in Gramm (g) oder Kilogramm (kg) unterteilt.
Vergleichbare Messgrundlagen basieren ebenso auf Messung von Verformung, zum Beispiel mit Hilfe von Kraftsensoren oder Membranen.
Es gibt die Federwaagen und Kraftmessung für verschiedenste Bereiche, in denen etwas gemessen werden muss.

Die Masse einer Sache wird durch den Abgleich mit Standardgewichten festgestellt. Auch diese Messgeräte erfordern Anziehungskraft, arbeiten aber generell auch auf anderen Himmelskörpern, wie z. B. dem Mond.

Mechanische Geräte sind heute weitestgehend durch elektr(on)ische Waagen ersetzt. Sie sind widerstandsfähiger, exakter, schneller ablesbar und öfters günstiger. Spezielle elektronische Analysenwaagen haben häufig ein Gehäuse zum Schutz vor Luftbewegungen, oder spezielle Dämpfungen zur Abhaltung von Bewegungen. Sie messen im Kilogrammbereich mit Empfindlichkeit bis etwa 0,1 mg.

Alle elektrischen/elektronischen Waagen haben die notwendige Umwandlung der Gewichtskraft, die sich nicht direkt messen lässt, in eine Verformung bzw. einen Weg, als Übereinstimmung. Dieses wird fast immer mit einer Feder oder einen Biegebalken gelöst, wobei die “Feder” in einer Kranwaage auch ein verhältnismäßig massiger Block aus Metall sein könnte.
Die direktere Methode misst die Verformung der Feder und/oder des Biegebalkens über den sog. Dehnungsmessstreifen. Die indirektere Wegmessung kann z.B. über die Kapazitätsänderung eines Elektrizitätsspeichers bei Änderung des Plattenabstandes erfolgen.

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