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Waage
Eine Waage (lateinisch libra = Waage, Pfund) ist ein Messgerät zur Bestimmung der Masse. Üblicherweise erfolgt dies über die Gewichtskraft, die entweder
Waagen der ersten Art müssen auf die örtliche Schwerkraft geeicht werden. Bei beiden Prinzipien verfälscht der Auftrieb die Messung. Der Anwendung und notwendigen Genauigkeit entsprechend werden diese Einflüsse vernachlässigt oder durch geeignete Maßnahmen berücksichtigt. Eine besondere Form ist die Zählwaage, die aus der Masse eines oder mehrerer Einzelstücke die Anzahl vieler gleicher Objekte bestimmt. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
Zusammenhang von Masse und ErdbeschleunigungWaagen der ersten Art (Gewichtskraftmessung) müssen am jeweiligen Ort geeicht werden, da die Schwerebeschleunigung unterschiedlich ist. Es gilt der Zusammenhang
Geschichte
Ein Waagebalken aus dem 5. Jahrtausend v. Chr. wurde in einem prähistorischen Grab in Ägypten entdeckt. Früheste ägyptische Abbildungen einfacher Balkenwaagen stammen um 2000 v. Chr.. Die Aufhängung des Waagebalkens bestand aus einem Seil, an seinen äußeren Enden hingen die Waagschalen. Um 500 v. Chr. verbesserten Etrusker die Genauigkeit der Balkenwaage. Die Römer kannten auch ungleicharmige Waagen, der längere Arm trug ein verschiebbares Wägestück sowie eine Strichmarkierung. In der Renaissance kamen in alchimistischen Labors hochempfindliche Analysewaagen zum Einsatz. 1669 erfand der Franzose Gilles Personne de Roberval die Tafelwaage, sie hatte den Vorteil dass die Position der zu wiegenden Last auf den Waagschalen das Ergebnis nicht beeinflusste. 1763 baute der schwäbische Pfarrer Philipp Matthäus Hahn eine Neigungswaage mit direkter Gewichtsanzeige. Dezimal- und Küchenwaage entstanden in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Um 1850 wurden Versuche unternommen, das Wägeergebnis automatisch zu drucken. 1895 kamen in den USA Waagen mit gleichzeitiger Preisanzeige auf. 1939 leiteten zwei amerikanische Ingernieure mit der Nutzung elektrischer Widerstandsänderungen das Zeitalter der elektronischen Waagen ein. Mechanische WaagenBei den mechanischen Waagen unterscheidet man die oben genannten beiden Grundprinzipien, Gewichtskraftmessung und Massenvergleich. Wiegen: GewichtskraftBei der einfachsten Form der Federwaage wird das Wiegeobjekt an eine Schraubenfeder gehängt und die Verlängerung gemessen. Anhand der Federkonstante wird dadurch die Gewichtskraft ermittelt und mit der entsprechenden Skala auf die Masse abgebildet. Verwandte Messprinzipien basieren ebenfalls auf Verformungsmessung, beispielsweise mit Membranen, Kraftsensoren, Kraftmessdosen, Piezoeffekt oder Ringtorsion. Es gibt Federwaagen und Kraftmessung für verschiedene Messbereiche. Beispiele:
Wiegen: MassenvergleichDie Masse eines Körpers wird durch den Vergleich mit Standardgewichten bestimmt. Auch diese Waagen benötigen Gravitation, funktionieren aber prinzipiell auch auf anderen Himmelskörpern, wie zum Beispiel dem Mond. Die Referenzgewichte für Apothekerwaagen beginnen bei 0,1 mg, und enden bei 10 kg für Marktwaagen.
Zählen: AnzahlZählwaagen drehen das Messprinzip des Gewichtsvergleichs um, indem sie aus dem Verhältnis des Gewichts einer Stückmenge zu einem einzeln dieser Stücke deren Zählmaß bestimmt. Für größere Stückzahlen vergleicht man auch mit einer anderen Stückmenge bekannter Anzahl, etwa 100 Stück. Elektromechanische und elektronische WaagenMechanische Geräte sind heute weitgehend durch elektr(on)ische Waagen ersetzt. Sie sind robuster, genauer, schneller ablesbar und häufig preiswerter. Elektronische Analysenwaagen haben oft ein Gehäuse als Schutz vor Luftbewegungen, Programme zum Kalibrieren und spezielle Dämpfungen zur Verhinderung von Erschütterungen. Sie messen im Kilogrammbereich mit Empfindlichkeit bis etwa 0,1 mg, was einem Dynamikbereich von 106 entspricht. Funktionsweise elektr(on)ischer WaagenAllen elektrischen/elektronischen Waagen gemein ist die notwendige Umformung der Gewichtskraft, die sich nicht direkt messen lässt, in eine Verformung bzw. einen Weg. Dies wird meist über eine Feder bzw. einen Biegebalken gelöst, wobei die Feder in einer Kranwaage ein verhältnismäßig massiver Metallblock sein kann. Das direktere Verfahren misst die Verformung der Feder/des Biegebalkens über einen Dehnungsmessstreifen, die indirektere Wegmessung kann z. B. über die Kapazitätsänderung eines Kondensators bei Änderung des Plattenabstandes erfolgen. Beispiele: Elektromechanische Waagen für Industrie und Transport
Bei modernen elektromechanischen Waagen kommen vor allem zwei Sensor-Prinzipien zum Einsatz:
Seltener findet man auch Waagen mit Sensorelementen, welche mit Schwingsaiten arbeiten oder bei welchen kapazitive oder piezoresistive Sensoren zum Einsatz kommen. Tischwaagen
Präzisions- und Laborwaagen
Besondere Waagen für Technik und Physik
Siehe auch
Arten von Waagen
Nach Anwendung
Nach BauartNach Genauigkeit
Waagen im weiteren Sinn
Literatur
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Waage aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |