Как выглядит динамометр – 100 фото оптимальных приборов и их использование

Содержание

Динамометр. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Динамометр представляет собой специальное устройство, предназначенное для измерения показателей силы или получения параметров момента действующей силы. Этот измерительный прибор способен определить усилие либо силу, с которой один объект действует на другой. Такое воздействие можно встретить повсеместно: это двери лифтов, троллейбуса, метро, ворот и тому подобное.

Необходимо отметить, что первым устройством, которое применялось для измерения силы, являлись весы. Впервые такие весы появились в 1726 году. Через столетие Ричард Солтер создал прибор, в котором применялась пружина с целью измерения воздействия силы. Благодаря грузу она растягивалась на некоторое расстояние, которое соответствовало его массе. Спустя некоторое время Ренье создал устройство, на котором имелся циферблат. В нем применялась кольцеобразная замкнутая пружина. Затем стали появляться конструкции других изобретателей в лице Томсона, Броуна и так далее. Современное устройство по своей конструкции недалеко ушли от этих приборов.

Виды

Динамометр может иметь разные конструкции, которые довольно сильно различаются по предназначению, исполнению, функциям, диапазону измерений и тому подобное. Данные устройства можно разделить по измеряемым усилиям, то есть их можно классифицировать по диапазону измерения: от долей ньютонов до 20 тысяч ньютонов. Если говорить о принципе действия, то данные приборы могут быть различного действия в зависимости от их конструктивного исполнения. При этом в некоторых устройствах могут применяться сразу несколько принципов действия.

Механические подразделяются на изделия рычажного и пружинного действия. Особенность пружинного прибора в том, что сила воздействует на пружину, вследствие чего она может растягиваться или сжиматься, что в свою очередь определяется направленностью приложения силового фактора. Пружина обладает упругостью, которая находится в прямой пропорциональности от приложенной силы, которую необходимо измерить. Поэтому ее можно определить и зафиксировать. При использовании рычажного устройства сила направлена на деформирование рычага, что в свою очередь позволяет определить ее параметры.

Электронное оснащается цифровым дисплеем, где высвечивается информация о прикладываемой силе. В этих устройствах основополагающим элементом является датчик. Его функции это преобразование деформации от действия силы в электросигнал. Он также имеет дополнительный датчик, усиливающий основной сигнал, идущий от первого датчика. С целью преобразования деформационного действия применяются разнообразные датчики сопротивления, которые построены на индуктивном, тензорезистивном, пьезоэлектрическом и частотном принципе действия.

В гидравлических устройствах применяется специальный цилиндр, в котором находится рабочая жидкость. Если внешняя сила оказывает определенное воздействие, то находящаяся в цилиндре жидкость выходит из него. В результате сила определяется объемом вытесненной жидкости. Данный объем находится в прямой зависимости от приложенной силы, что позволяет достаточно точно определить искомый параметр.

В зависимости от сферы применения могут быть и специфические устройства, позволяющие измерять силу воздействия, к примеру, медицинские. Такие устройства позволяют определить силу, степень функционирования мышц, выносливость, в том числе дают возможность следить за состоянием и восстановлением больного после получения травмы.

В отдельную категорию можно выделить кистевое устройство, при помощи него диагностируется сжимающая сила рук вследствие нарушения их функционирования. Тесты с применением данного устройства используются не только в медицинских целях, но также во многих организациях: это правоохранительные органы, Министерство чрезвычайных ситуаций, вооруженные силы, экспедиторские компании, организация боевых единоборств и профессионального спорта. Становое устройство применяется с целью определения сил мышц, которые предназначены для выпрямления туловища человека.

Образцовый динамометр представляет собой эталон, применяемый для определения сил в статике, чаще всего сил сжатия и растяжения во время ремонта испытательных устройств и установок. Данные приборы имеют малую зависимость от температуры окружающей среды. Их конструкция более сложна, что вызвано необходимостью получения независимости от внешних факторов. Так у них предусмотрена автоматическая компенсация искажений и имеются средства самодиагностики. Они обладают малыми габаритами, точностью и долговечностью. Для удобства пользования данные приборы имеют цифровую индикацию, удобный интерфейс и возможность подключения к персональному компьютеру.

Устройство

В большинстве случаев данные приборы имеют схожее устройство и принцип действия. Но все определяется конструкцией устройства.

Самый примитивный динамометр имеет следующее устройство:
  • Корпус или основание, которое выполнено из пластмассы, дерева или иного материала.
  • Шкала, которая нанесена на основание.
  • Пружина из стали, которая с разных сторон имеет крючок и указатель.

При помощи крючка пружина крепится к основанию. Такое устройство очень просто в изготовлении, поэтому собрать его может любой человек, который знаком с основами физики. К примеру, для этого можно взять картонку, из которой следует вырезать основание размером 15 на 7 см. Далее потребуется пружина из металла диаметром проволоки 0,3-0,5 мм. Проволоку необходимо согнуть с одной стороны для закрепления к основанию. Для этого можно воспользоваться скотчем или степлером. С другой концы пружины следует сделать крючок.

Чтобы правильно нанести шкалу, потребуются небольшие мерные грузики. При помощи них на шкале проставляются данные по их весу, то есть на сколько пружина растягиваться, на такой длине и выставляются цифры. В результате появляется зависимость расставленных цифр на шкале от силы, которая прикладывается. Это значит, что можно измерить другую силу, которая будет приложена к пружине.

В электрических устройствах установлены пьезоэлектрические и т.п. датчики, которые работают посредством преобразования механической энергии в электрические сигналы. Данные сигналы усиливаются и фиксируются при помощи какого-либо элемента. К примеру, может быть использована шкала или цифровая индикация. Для возможности работы датчиков и цифровых устройств используются батарейки, аккумуляторы или электрическая сеть.

Принцип действия

Принцип работы электрических устройств основан на том, что датчик испытывает определенную деформацию, вследствие чего происходит изменение токов сопротивления. В результате электросигнал находится в прямой зависимости от деформации элемента. Дополнительному датчику лишь необходимо усилить сигнал и записать его, чтобы можно было снять параметры прикладываемой силы.

Динамометр механического действия работает несколько иначе. Главная его особенность в том, что при приложении силы пружина подвергается деформационному воздействию. Благодаря такому свойству можно измерить параметры деформационного воздействия, то есть силу, которая прикладывается к ней.

Гидравлические приборы способны демонстрировать более высокую точность, однако и конструкция у них более сложная. Принцип работы подобного устройства базируется на перемещении жидкости, расположенной в резервуаре, в момент приложения силы. Жидкость, которая была вытеснена по трубке, направляется к прибору, который и фиксирует ее объем.

Применение

Динамометр пружинного типа часто применяется с целью определения массы всевозможных грузов. Также их используют для определения показателей прочности сварочных швов и других соединений.

Динамометр может применяться для получения точных данных, параметров сил, к примеру:
  • Тяговых усилий.
  • Напряжения мышц.
  • Упругости.
  • Тяжести.
  • Трения.
  • для ремонта, поверки различных приборов и их калибровки.

Благодаря их функциональности приборы можно использовать в медицинских, строительных, промышленных и во многих других целях. Некоторые модели устройств способны измерять силу, которая может достигать 20 тысяч ньютонов.

Как выбрать

  • В первую очередь необходимо определиться с тем, для каких целей вы собираетесь использовать динамометр. Модели могут быть разными по конструкции и по исполнению, и предназначены для измерения разных диапазонов сил.
  • Присмотритесь к функционалу устройств. Конечно, дополнительный функционал может добавить стоимости изделию, однако позволит прибавить удобство использования и большую точность определения сил. Это могут быть цифровая индикация, радиоканалы, usb и другие дополнительные элементы.
  • Если вам нужно медицинское устройство, то лучше всего посоветоваться с лечащим врачом. Он предложит вам необходимую модель, чтобы вы не нанесли себе дополнительную травму и смогли быстрее восстановиться.
  • Если устройство приобретается для специализированных целей, то прибор необходимо выбирать с учетом требований той сферы, где он будет применяться. Если это высокоточный прибор, то он будет требовать периодической проверки и систематического обслуживания. К примеру, лабораторные изделия нужно периодически подвергать поверочным мероприятиям, в частности отправляя их в лицензированные учреждения.
Похожие темы:

tehpribory.ru

Виды динамометров, используемых в медицине

Современные медицинские динамометры представляют собой устройства контрольно-измерительные, которые достаточно широко применяются в медицине для замера у человека момента силы (измеряется в килограммах силы – kgf) или сил сжатия/растяжения (единица измерения – ньютон).

Конструкция указанного прибора позволяет проводить данные замеры самостоятельно.

Понятие динамометров, их виды, типы, области применения

Принцип работы динамометра основан на физическом законе Гука, гласящем, что деформация, которая возникает в любом упругом теле (например, пружине), прямо пропорциональна усилию, приложенному к указанному телу (напряжению). Согласно указанному закону в качестве противодействия силе деформации в теле возникает сила упругости, которая стремится вернуть телу первоначальную форму и размеры. Различают электронные и механические динамометры.

Самый простой механический динамометр состоит всего из двух элементов: счётного и силового устройства.

Прикладываемое к прибору усилие деформирует силовое звено последнего. Посредством сформировавшегося при этом механического или электрического сигнала деформация транслируется на отсчётное звено.

Звено может быть как аналоговым, так и цифровым.

По показаниям динамометра можно делать выводы о величине силы, прикладываемой человеком для деформации пружины прибора.

Динамометры медицинские электронные и механические. Принцип действия и характеристики

В настоящее время на рынке представлены медицинские динамометры нескольких типов:

  • электронные;
  • гидравлические;
  • механические: пружинные и рычажные.

Иногда встречаются отдельные модели, в конструкции которых реализовано сразу обе конструкции упомянутых выше силовых устройств.

  1. Наиболее часто в медицинских целях используются следующие типы динамометров.
    Пружинный механический – усилие в таком приборе передаётся пружине, которая, воспринимая его, растягивается или сжимается. Величина возникающей при этом силы упругости пропорциональна величине прилагаемого воздействия (эспандер, простейший безмен).
  2. Рычажный механический – в указанной конструкции для передачи деформирующего усилия использован рычаг. Показания, выдаваемые динамометром, регистрируют значение деформации. Этот принцип используется в динамометрических автомобильных ключах. Точность показаний механических динамометров существенно зависит от внешней температуры.
  3. Гидравлический – прибор измеряет силу, с которой из гидроцилиндра выдавливается жидкость. Далее она движется по специальной трубке и поступает на датчик записывающий, который регистрирует точное количество поступившей жидкости. Эта конструкция динамометра существенно точнее двух первых вариантов, но сложнее в производстве и, следовательно, дороже. Точность показаний находится в прямой зависимости от герметичности изделия и точности дозирования жидкости.
  4. Электрический – деформирующее усилие, действующее на датчик, преобразуется в сигнал электрический. Указанные динамометры имеют ещё один датчик, усиливающий сигнал, принятый первым, и фиксирующий его значение в памяти прибора.

В электрических динамометрах используются датчики разных типов. Датчик, деформируясь, увеличивает сопротивление, что изменяет значение силы тока.

На выходе получается, что сила, действующая на датчик, прямо пропорциональна силе электрического сигнала, формируемого прибором.

Динамометры ручные медицинские

В спортивной медицине широко применяются динамометры ручные (кистевые) и динамометры становые. Целью их использования является определение выносливости организма человека, его силы и работоспособности.

В результате с высокой степенью точности можно делать выводы о состоянии мышц человека.

Динамометры ручные используются для того, чтобы определить мышечную силу, которой обладают пальцы рук. Для этого человек сжимает ручной динамометр своей кистью. Этим объясняется второе наименование указанных изделий – кистевой динамометр.

Прибор востребован физеотерапевтами, которые с помощью полученных с его использованием результатов могут в динамике оценить восстановление указанной силы после полученной травмы.

Кистевые динамометры широко используются в транспортных и экспедиторских компаниях, как один из тестов при приёме нового сотрудника, в силовых структурах и профессиональных спортивных организациях.

На рынке представлены кистевые эспандеры и в механической, и в электронной версии.

Становые динамометры позволяют выполнить тестирование практически всех групп мышц, которые разгибают и сгибают корпус человека, на выносливость и статическую силу.

Внешний вид станового динамометра напоминает ножной эспандер. Прибор состоит из следующих элементов:

  • рукоятка;
  • трос с датчиком;
  • подставка под ноги;
  • считывающее устройство;
  • измерительный прибор.

Измерение значения мускульной силы на динамометре проводится для контроля общего физического развития человека любого возраста.

На сегодняшний день наиболее популярными являются модели динамометров, которые рассматриваются ниже.

Кистевые механические динамометры: ДК-140, ДК-100, ДК-50 и ДК-25

Цифры в названии указывают на верхний предел диапазона измерений (соответственно от 140 до 25 деканьютонов).

Простейшие пружинные механические изделия, используемые для измерения показателя мышечной силы у человека любого возраста. Применяются в диспансерах, поликлиниках, клинических и санаторных учреждениях, в спортивных секциях.

Принципы их работы, размеры и форма отличаются весьма незначительно. Основная разница – в диапазоне возможных измерений.

Технические характеристики

ДК-25 ДК-50 ДК-100 ДК-140
Диапазон измерений, даН 3-25 5-50 10-100 20-140
Предел допускаемой погрешности, даН 0,75 1,50 3,00 4,00
Цена деления, даН 0.5 1,0 2,0 2,0
Габаритные размеры, мм 125×50×25 135×50×25 145×50×25 145×50×25
масса, г 170 290 245 250

Среди электронных кистевых динамометров наибольшим спросом пользуются модели ДМЭР-120 и ДМЭР-30.

Применяются они в стационарах и поликлиниках, а также в школьных мед. кабинетах. Кроме этого, приборы весьма востребованы в спорте (любительском и профессиональном).

ДМЭР-120 это модель, рассчитанная на взрослого человека. Прилагаемая мышечная сила трансформируется в сигнал электрический, который обрабатывается микропроцессором. Результаты выводятся на ЖК табло. Некоторые модели имеют выносные индикаторы.

ДМЭР-30 – это динамометр для детей среднего и старшего возраста.

Динамометры кистевые электронные основные характеристики

ДМЭР-120-0,5 ДМЭР-30-1
Наибольший предел измерения [НПИ] (даН) 120 30
Наименьший предел измерения [НмПИ] (даН) 2 2
Цена поверочного деления и дискретность отчета(даН) 0,5 0,5
Предел допускаемой погрешности от НПИ (%) 2,5
Время отключения питания при не использовании, не более (мин) 1
Время фиксирования величины измерения на табло (сек) 3
Автоматическая установка нуля Есть Нет
Автономное батарейное питания AAA 1,5 B CR-2032 3B
Рабочий диапазон температур (оС) +10 до +40 +10 ддо +35

Становые динамометры ДС-200, ДС-500, ДС-300

Данные медицинские динамометры позволяют проводить замеры в диапазоне от 20 до 500 даН. Корпуса указанных динамометров выполнены из силумина с лаковым покрытием, пружина – никелированная сталь. Имеется специальное зеркало, предназначенное для отслеживания показаний прибора испытуемым в момент, когда он прилагает к динамометру мышечные усилия.

Динамометры указанных конструкций используются:

  • в специализированных ортопедических клиниках на сеансах лечебной физкультуры;
  • при отборе и обследовании спортсменов;
  • при выполнении обследования рабочих в рамках оценки физиологии труда; в клиниках неврологической направленности;
  • в лабораториях и НИИ.

Характеристики динамометров становых

ДС-200 ДС-300 ДС-500
Диапазоны измерений, даН 20-200 30-300 50-500
Цена деления шкалы, даН 2 3 5
Масса динамометра без комплекта принадлежностей не более, кг: 1,8
масса динамометра с комплектом принадлежностей не более, кг: 5,5

Этот прибор важен для выполнения таких важных наблюдений, как контроль динамики развития подростков и детей. Полученные результаты позволяют на ранних стадиях определять проблемы с осанкой и позвоночником.

Характеристики моделей медицинских динамометров, упомянутых в настоящей статье, приведены в сводных таблицах.

Использование медицинских динамометров позволяет осуществлять более качественную профилактику состояния здоровья человека в любом возрасте и своевременно применять необходимые методики лечения и коррекции.

Правильный выбор требуемой модели можно сделать только после консультации с врачом.

kilogramus.ru

Динамометр. Характеристики. Виды. Динамометрия.

Динамометры – контрольно-измерительные приборы, которые предназначаются для измерения силы растяжения или сжатия (в ньютонах) или момента силы (в килограмм-силах). Динамометры сильно отличаются по функциональной принадлежности, типу конструкции силового звена и предназначению, чем и обуславливается диапазон измерений усилия от нескольких сотых долей ньютонов до нескольких десятков тысяч килоньютонов. Для примера, можно привести динамометр сжатия ДАЦ-С, растяжения ДАЦ-Р, и универсальный динамометр ДАЦ-У.

Как же появились динамометры? Стоит отметить, что первым прибором, использовавшимся для измерения силы, были весы. Первое изображение таких весов появилось в 1726 году. В 1830 году Ричард Солтер (Сальтер) придумал и произвел весовое устройство, в котором для измерения силы использовалась пружина, растягивающаяся, под действием груза, на определенное расстояние, соответствующее массе груза. Немногим ранее, по расчетам Ренье, был изобретен динамометр с циферблатом, использующий кольцеобразно замкнутую пружину. Позже появились нажим Гаспара де Прони, а также динамометры конструкций Броуна, Томсона, Межи и Гефнер-Альтенека. Эти устройства и легли в основу современных динамометров.

Динамометр, в классическом виде, состоит из силового устройства и отсчетного устройства. Измеряемое усилие, в процессе измерения, создает в силовом звене деформацию, которая путем механической передачи или электрического сигнала сообщается аналоговому или цифровому отсчетному устройству.

В зависимости от типа силового устройства, а также принципу действия выделяют динамометры Механические, которые делятся на рычажные и пружинные, гидравлические и электронные. Причем, в одном динамометре могут быть использованы два типа (принципа) силовых устройств. Итак:

- Механический динамометр – как было сказано выше, механические динамометры делятся на пружинные и рычажные. Пружинный динамометр работает путем передачи силы на пружину, которая, в зависимости от направления действия и предназначения прибора, либо сжимается, либо растягивается. При этом, величина упругой деформации пружины строго пропорциональна силе воздействия. Рычажный динамометр работает посредством деформации рычага под действием силы, причем величина деформации регистрируется. Приборы такого типа не слишком точны, а их показания сильно зависят от температуры окружающей среды. Простейшим динамометром пружинного типа на растяжение является конструкция типа «безмен», а рычажного – известный автомобилистам динамометрический ключ. Естественно, настоящие механические динамометры намного сложнее, и чаще всего имеют более точную круговую шкалу.


Динамометрический ключ


Безмен

- Гидравлический динамометр – работает на принципе вымещения жидкости из цилиндра давлением измеряемой силы. Под давлением, вытесняемая жидкость поступает к записывающему аппарату по трубке, где её количество регистрируется. Гидравлические динамометры, хоть и более точные приборы, чем механические, однако, более сложны в изготовлении, поскольку, малейшая разгерметизация, или неправильное дозирование жидкости в приборе при его производстве сказывается на точности.


Гидравлический динамометр

- Электрический динамометр – включает в себя датчик, преобразующий деформацию от воздействия силы в электрический сигнал, а также дополнительный датчик, благодаря которому сигнал от первого датчика усиливается и записывается в оперативной памяти прибора. Датчики, используемые для преобразования силы и момента силы, могут быть пьезоэлектрические, индуктивные, вибрационно-частотные датчики сопротивления и, конечно же, тензорезистивные. Датчик, под действием применяемой силы, деформируется, а сопротивление в месте деформации возрастает, вследствие чего изменяются токи. При этом, сила передаваемого электрического сигнала зависима, и прямо пропорциональна деформации измерительного элемента, и как следствие, силе воздействия. Электрический динамометр – пожалуй, самое современное решение в области динамометрии. Такие динамометры обладают высокой точностью, легкостью, малыми габаритами.


Электронный динамометр растяжения

В повседневной жизни, обычный человек постоянно сталкивается с динамометрами. Элементы динамометров могут быть использованы для измерения силы сжатия створок различных автоматических систем, работающих на закрытие. Например, двери лифта, автобуса, вагона поезда метро, створки гаражных ворот, электростеклоподъемники автомобильных окон, и др. В случае неправильной настройки, все эти системы могут причинить вред здоровью или материальный ущерб, поэтому существуют технические нормы, в которых определены максимальные значения сил сжатия в автоматических системах закрывания. Данные нормы обязательны к применению во всех цивилизованных странах мира.

Помимо перечисленных выше, выделенных по признаку типа измерительного устройства видов динамометров, отдельно выделяют группировку по назначению приборов, в которой особняком стоят образцовые динамометры и медицинские динамометры.

- Образцовые динамометры – эталонные приборы, предназначение которых состоит в измерении статических сил сжатия и растяжения при ремонте и проверке рабочих стендов и испытательных машин. Конструктивно, они состоят из тензо-датчика силы, соединенного с цифровым измерителем. Образцовые динамометры механические представлены моделями ДОСМ и ДОРМ на сжатие и растяжение, соответственно. Электронных моделей, конечно же больше. В качестве примера, приведем ДОСЭ и ДОРЭ, также на сжатие и растяжение.

Как правило, образцовые динамометры малозависимы от температуры окружающей среды, имеют автоматическую компенсацию искажения от нагрузок с боков, а также, обладают средствами самодиагностики. Они долговечны, точны, имеют малые габариты и вес. Для удобства работы, современные образцовые динамометры имеют цифровые индикаторы, удобный пользовательский интерфейс, и возможность подсоединения к ПК.

- Медицинские динамометры – это специализированные динамометрические приборы. Благодаря им, можно определять силу, выносливость, уровень работоспособности, такие приборы позволяют судить об общем состоянии мышц, а также, помогают следить за восстановлением больного после травмы.

Медицинские динамометры подразделяются на кистевые (ручные) и становые динамометры.

Кистевой динамометр – точный диагностический прибор, который предназначается для определения сжимающей силы рук человека. Ручной динамометр используется для измерения текущей и входной оценки состояния рук после травм или при нарушении их функционирования. Кистевой динамометр распространен не только среди медицинских работников, занимающихся физиотерапией. Тесты с использованием динамометра проходят в правоохранительных органах, вооруженных силах и МЧС. Кистевые динамометры используют при приеме на работу в транспортных, экспедиторских компаниях, в фитнес-клубах, секциях боевых единоборств, в профессиональном спорте. Кистевые динамомеры бывают как электронные, так и механические. К механическим относится динамометр ДК, к электронным - ДМЭР. Бывают, также, детские динамометры, например ДМЭР-30-0,5.


Кистевой гидравлический динамометр

Становой динамометр – специализированный прибор, который предназначается для измерения силы мышечных групп, выпрямляющих туловище. Измерения, проводимые с использованием данного устройства, охватывают полный комплекс мышц-разгибателей туловища. Такой нехитрый тест, позволяет определить силу, статическую выносливость, а также, общее состояние и работоспособность человека. В качестве примера, можно привести становые динамометры серии ДС: ДС-200 и ДС-500.

www.raznoves.ru

Основные виды динамометров

Динамометром принято называть контрольно-измерительное устройство (прибор), который используется для измерения силы сжатия либо растяжения (в декаНьютонах), а также момента силы, измеряемого в килограммах силы.

Данные приборы существенно отличаются друг от друга по таким параметрам, как:

  • функциональная принадлежность;
  • предназначение;
  • конструкция силового звена изделия.

Этим обусловлено то, что значение измеряемого усилия, в зависимости от модели, может лежать в диапазоне: сотая доля Н – десятки тысяч КН. Очень распространенным устройством является медицинский динамометр.

Классификация динамометров. Конструкция классического динамометра

Устройство классического динамометра состоит всего из двух элементов: отсчётного и силового устройства. В процессе выполнения замера измеряемое усилие деформирует силовое звено. Значение деформации посредством электрического сигнала (вариант – путём механической его передачи) поступает на цифровое (в первом случае) или аналоговое (во втором) отсчётное устройство.

В зависимости от типа применяемого силового устройства и реализованного принципа его действия, динамометры подразделяют на:

  1. Электронные.
  2. Гидравлические.
  3. Механические:
    • пружинные;
    • рычажные.
В конструкции одного динамометра могут быть реализованы два принципа (типа) силовых устройств.

Динамометры механические

Пружинный механический – сила передаётся на пружину. В зависимости от назначения динамометра и направления приложения силы пружина при этом растягивается или сжимается. Возникающее значение упругой деформации пропорционально действующей силе.

Рычажный механический – в этом случае действующая сила деформирует сам рычаг. Величина полученной деформации регистрируется. Подобные приборы нельзя назвать точными. К тому же точность измерений существенно меняется в связи с изменением внешних температур.

Простейший общеизвестный пружинный динамометр, действующий на растяжение – «безмен». Простейший общеизвестный рычажный – динамометрический автомобильный ключ.

Динамометры гидравлические

Работа указанного прибора построена на принципе перемещения жидкости, находящейся в цилиндре, вовне за счёт воздействия силы, подлежащей измерению. Вытесняемая жидкость по специальной трубке поступает к аппарату, регистрирующему её количество.

Указанные приборы точнее механических аналогов, однако, существенно сложнее их в конструкционном плане, т.к. любая разгерметизация, либо неправильно выполненное дозирование жидкости, которая заправлена в прибор в процессе его изготовления, существенно сказывается на его точности.

Динамометры электрические

В указанной конструкции имеется два датчика. Один (основной) преобразует возникающую деформацию в электросигнал. Второй, дополнительный, усиливает сигнал, полученный из первого, и записывает его в ОЗУ. В качестве основных датчиков используются индуктивные, тензорезисторные, пьезоэлектрические или вибрационно-частотные. Весовая нагрузка деформирует датчик, в месте возникновения деформации возрастает сопротивление, что приводит к изменению силы тока. Последняя пропорциональна величине деформации и, соответственно, действующей на датчик силе. Модели электрических динамометров являются самыми высокоточными и обладают минимальными габаритами и весом.

Кроме классификации, приведённой выше, представленные на рынке динамометры подразделяют по их назначению на несколько больших групп, основными из которых являются:

  • медицинские динамометры;
  • образцовые динамометры.

Образцовые динамометры

Такое наименование присваивается эталонным приборам, главным назначением которых является измерение сил статического растяжения и сжатия, осуществляемое при проверках и ремонте испытательных машин и рабочих стендов. В состав такого динамометра входят датчик силы, который соединяется с цифровым измерителем.

В качестве образцовых механических приборов следует назвать модели ДОРМ (на растяжение) и ДОСМ (на сжатие). Говоря об электронных моделях можно, в качестве типовых, назвать модели ДОРЭ (растяжение) и ДОСЭ (сжатие).

Динамометры указанной группы практически не зависят от изменения внешней температуры, обладают встроенными механизмами самодиагностики и имеют компенсацию от боковых нагрузок, реализуемую в автоматическом режиме.

Эти приборы имеют незначительную массу и габариты, высокую точность и долговечность.

Они оснащаются пользовательскими интерфейсами, цифровыми индикаторами и возможностью подключения к ПК.

Медицинские динамометры

Данные приборы являются узкоспециализированными. Они позволяют определять уровень работоспособности, выносливость и силу человека, дают представление о состоянии его мышц, помогают контролировать ход восстановления организма после травмы.

Приборы указанной группы подразделяются на:

  • становые;
  • ручные (кистевые).
Кистевой динамометр

Это диагностический прибор, используя который можно определить сжимающую силу, которой обладает рука человека. Динамометр кистевой применяется для замера входной и текущей оценки состояния верхних конечностей после перенесённой травмы, либо при возникновении нарушения их работы.

Используются указанные приборы не только физеотерапевтами. Их широко используют в МЧС, армии, иных силовых структурах. А в компаниях, которые занимаются оказанием экспедиторских и транспортных услуг, в секциях разнообразных единоборств и фитнес-клубах, у лиц, занимающихся спортом профессионально, кистевые динамометры используются в обязательном порядке в целях контроля проф. пригодности.

Медицинские ручные динамометры подразделяются на механические и электронные. Типичным представителем приборов первой группы можно считать динамометры серии ДК, второй – ДМЭР. Следует отметить, что существуют специальные модели детских динамометров. Среди изделий данной группы можно назвать ДМЭР-30-0,5.

Динамометры становые

Данную группу составляют специализированные приборы, главным назначением которых является измерение сил различных мышечных групп, действие которых выпрямляет туловище человека. Приборы позволяют выполнять замеры силы всех мышц-разгибателей, отвечающих за это. Наиболее востребованными моделями динамометров данной группы являются ДС-500 и ДС-200.

Кистевой электронный динамометр ДМЭР-120-0,5 (медицинский)

В качестве типичного изделия указанной группы рассмотрим данную модель динамометра.
Основное назначение данного прибора – определение силы мышц руки у людей, профессионально занимающихся спортом.

Параметры динамометра:

Параметр Значение
НПИ (декаНьютон) 120
НмПИ (декаНьютон) 2
Дискретность отсчёта и цена поверочного деления (декаНьютон) 0,5
Автоматическое отключение (минут) 1
Погрешность НПИ (процентов) 2,5
Установка нуля в автоматическом режиме Да
Автономный источник питания 3*ААА (1,5В)
Размеры прибора (мм) 160*70*30
Масса (кг) 0.250 (+/- 0,1)
Рабочие температуры (градус) +10/+40

Наиболее широко востребованными изделиями указанной группы являются медицинские ручные и становые динамометры. Изделия входят в обязательные комплекты дошкольных и школьных учреждений, спортивных секций и фитнес – клубов, медицинских реабилитационных центров и санаториев.

kilogramus.ru

📌 Динамометр - это... 🎓 Что такое Динамометр?

        прибор для измерения силы или момента, состоит из силового звена (упругого элемента) и отсчётного устройства. В силовом звене Д. измеряемое усилие преобразуется в деформацию, которая непосредственно или через передачу сообщается отсчётному устройству. Д. можно измерять усилия от нескольких н (долей кгс) до 1 Мн (100 тс). По принципу действия различают Д. механические (пружинные или рычажные), гидравлические и электрические. Иногда в одном Д. используют два принципа. По назначению Д. разделяют на образцовые и рабочие (общего назначения и специальные).

         Образцовые Д. предназначены для поверки и градуировки рабочих Д. и контроля усилий машин при испытании механических свойств различных материалов и изделий. По степени точности различают образцовые Д. 1-го, 2-го и 3-го разрядов: Д. 1-го разряда (рис. 1) предназначаются для поверки образцовых Д. 2-го разряда (рис. 2), которые, в свою очередь, применяются для поверки и градуировки Д. 3-го разряда и поверки Д. общего назначения. Д. 3-го разряда служат для поверки и градуировки испытательных машин и приборов, изготовляются с упругими элементами в виде замкнутых скоб, работающих в основном на изгиб, и замкнутых скоб или стержней, испытывающих деформацию сжатия или растяжения.

         Рабочие Д. общего назначения применяют для измерения тяговых усилий тракторов, тягачей, локомотивов, морских и речных буксиров (тяговые Д.), а также для определения усилий, возникающих в конструкциях и машинах при приложении внешних сил. Рабочие Д. специального назначения служат для определения крутящих моментов, тянущей силы воздушных и гидравлических винтов, тормозящих усилий, усилий резания и подачи. В металлорежущих станках и т. п. они часто не являются самостоятельными приборами, а включаются в комплекс испытательных устройств (динамометрическая втулка, Динамометрическое колесо и др.). Рабочие Д. по степени точности делятся на два класса: 1-й — с погрешностью ± 1%, и 2-й — с погрешностью ± 2% от предельного значения нагрузки. Д. с пишущим устройством называется динамографом (рис. 3), а со считающим или показывающим устройством — работомером (рис. 4).

         Наиболее перспективны электрические Д., состоящие из датчика, преобразующего деформацию в электрический сигнал, и вторичного прибора, усиливающего и записывающего сигнал. Применяют датчики сопротивления (тензорезисторные), индуктивные, пьезоэлектрические, вибрационно-частотные. Наиболее широко применяют датчики сопротивления с упругим элементом и тензорезисторными решётками. При приложении нагрузки упругий элемент и тензорезисторные решётки деформируются, в результате чего разбалансировываются токи моста сопротивления, в который включены решётки. Этот сигнал усиливает и записывает вторичный прибор со шкалой, градуированной в единицах силы.

         Д. медицинский предназначен для измерения силы различных мышечных групп человека. В некоторых медицинских Д. измерение силы основано на сжимании металлической пружины, соединённой со стрелкой циферблата (рис. 5). Применяют также ртутные, гидравлические, электрические и маятниковые медицинские Д. Распространение получил полидинамометрический станок А. В. Коробкова и Г. И. Черняева, позволяющий добиваться изолированного действия разных групп мышц и измерять их силу в равных условиях.

         Лит.: Маликов Т. Ф., Шнейдерман А. Л., Шулемович А. М., Расчеты упругих тензометрических элементов, М., 1964; Осокина А. П., Типизация испытательных машин и весоизмерительных приборов, М., 1965.

         С. И. Гаузнер.

        

        Рис. 1. Переносной образцовый динамометр 1-го разряда: 1 — упругий элемент; 2 и 3 — хвостовики для приложения нагрузки Р; 4 — оптическое устройство для наблюдения результатов измерения.

        

        Рис. 4. Рабочий пружинный динамометр растяжения — работомер: 1 и 5 — захваты-проушины для приложения нагрузки; 2 — корпус с ромбовидным упругим элементом; 3 — циферблат со шкалой; 4 — стрелка.

        

        Рис. 3. Тяговый гидравлический динамограф: 1 — тяговое звено; 2 — маслопровод; 3 — манометрическая трубка; 4 — записывающее устройство.

        

        Рис. 2. Стационарный образцовый динамометр 2-го разряда с пределом измерения 5 тс (50 кн): 1 — грузовой рычаг; 2 и 4 — грузовые пакеты; 3 — пульт управления.

        

        Рис. 5. Пружинный ручной медицинский динамометр.

dic.academic.ru

Что такое динамометр? Виды и характеристики :: SYL.ru

В нашей жизни периодически требуется проводить разного рода измерения для определения показателей физической силы. Для этого на протяжении многих лет активно используется аппарат под названием динамометр. Что такое кистевой силомер и какие виды еще существуют мы и рассмотрим подробнее в приведенной статье. Также будут изучены их основные параметры и технические характеристики.

Общая информация

Итак, как уже было сказано ранее, с помощью динамометра измеряется определенная сила. В общем же принцип работы этого прибора основан на одном из известных законов физики, согласно которому возникающая при сжатии пружины деформация находится в прямой зависимости от приложенной к ней внешней нагрузке. Этот закон назван в честь английского ученого Гука, жившего в XVII столетии.

Обозначим простейший динамометр. Что такое этот прибор по своей сути? Это совокупность силового и считывающего устройств, которые надежно работают в паре и предоставляют информацию своему пользователю.

Определение и принцип работы

Собственно говоря, динамометр - это контрольно-измерительный аппарат, широко применяемый в медицине с целью проведения замеров у людей силы сжатия или растяжения. Деформация силового звена происходит за счет приложения усилия со стороны пользователя. При помощи электрического или механического сигнала она передается на вычислительное устройство, которое может быть как цифровым, так и аналоговым. В качестве основной единицы измерения у динамометра является Ньютон - международно принятый показатель силы. Отличительной особенностью прибора является то, что человек самостоятельно, без привлечения помощи со стороны, может определить свою силу. Чаще всего показания динамометра требуется в медицинских целях, чтобы определить крепость мышц пациентов.

Разновидности контрольно-измерительных устройств

Как мы уже говорили, с помощью динамометра можно проводить замеры людской силы. При этом эта техника бывает следующих видов:

  • Механические аппараты. Каждый из них может быть как рычажным, так и пружинным. Некоторые приборы состоят из двух измерительных устройств. Пружина динамометра является именно тем элементом, через который и передается усилие путем сжатия или растягивания. Важно заметить, что показатель упругой деформации при этом абсолютно пропорционален силе воздействия. Что касается рычажного динамометра, то он работает благодаря деформации данного элемента за счет силы человека, которая, кстати, обязательно регистрируется. Самым простейшим аппаратом пружинного класса, работающим на растяжение, является конструкция, широко известная в народе, как «безмен». Это часто используемый инструмент среди механиков и автомобилистов, под названием динамометрический ключ.
  • Гидравлический. Данный аппарат работает по принципу вымещения жидкости из специального цилиндра давлением измеряемой силы. Когда она испытывает вытеснение, то протекает к записывающему звену по особой трубке, где ее объем регистрируется. Гидродинамометры, хотя и гораздо более точные в своей работе, нежели механические аналоги, но вместе с тем более сложные в изготовлении. Это проявляется в том, что даже малейшая разгерметизация или же неправильная дозировка жидкости непременно приведет к нарушению точности прибора в целом.

Самый точный экземпляр

Динамометр с грузом может быть и электрическим. Этот аппарат имеет в своей конструкции датчик, трансформирующий деформацию от воздействия силы в электрический сигнал. Также в наличии имеется вспомогательный вспомогательное фиксирующее звено. За счет него сигнал от первого датчика значительно усиливается и регистрируется в оперативной памяти устройства. Все они могут быть индуктивными, пьезоэлектрическими, вибрационно-частотными, тензорезистивными.

Суть измерений этими динамометрами заключается в том, что датчик под воздействием внешней силы деформируется, сопротивление в этом месте растет, а это, в свою очередь, приводит к изменению силы тока, которая уже напрямую зависит от мощности воздействия. Укажем, что именно электрические динамометры является на сегодняшний день самыми современными и высокоточными, обладающими малыми собственными габаритами и весом.

Классификация

Мы изучили в целом, что такое динамометр в зависимости от назначения? Он может быть образцовым и медицинским.

Первые является эталонными приборами, основное предназначение которых заключается в измерении сил сжатия и растяжения статического характера во время ремонта и проверки рабочих стендов, а также испытательных машин. По своей конструкции эти динамометры состоят из тензодатчика силы, который сопряжен с цифровым измерителем.

Зачастую образцовые аппараты очень мало зависят от температуры и влажности окружающей среды, укомплектованы средствами самодиагностики и автоматической компенсацией искажения от воздействия с боков. Приборы долговечны, с малыми габаритами и отличаются высокой точностью. Образцовые динамометры имеют цифровые индикаторы. У них очень удобный для пользователей интерфейс и есть возможность подсоединиться к персональному компьютеру.

Особое внимание уделим медицинским динамометрам. Благодаря им можно определить показатели силы, выносливости, уровня работоспособности человека. Эти аппараты дают отличную возможность диагностировать состояние мышечной системы пациентов и отслеживать их восстановление после различных травм.

Виды медицинских динамометров

Что такое динамометр кистевой. Это особо точный диагностический прибор, который служит для вычисления сжимающей силы рук человека. Этот агрегат позволяет тестировать уроки людей. Помимо медицины, кистевой динамометр применяется для тестирования кандидатов, поступающих на службу в различные силовые структуры и правоохранительные органы. Кроме того, экземпляры активно задействованы в среде профессиональных спортсменов и фитнес-центрах. Заметим, что описываемые приборы могут быть и механическими, и электронными.

Второй тип аппарата – становой динамометр. С помощью этого прибора измеряют группы мышц, выпрямляющих корпус человека. Аппарат способствует облегчению диагностики общей работоспособности обследуемого. По своему внешнему виду этот динамометр напоминает ножной эспандер и имеет следующие основные элементы:

  • измерительный;
  • считывающее устройство;
  • подставку под ноги;
  • трос с датчиком;
  • рукоятку.

Технические характеристики

К динамометру подвешен груз – многие так себе представляют функциональность этого аппарата. Однако на практике в большинстве случаев этот прибор работает благодаря силе рук человека. Наиболее часто используются динамометры серии ДК. В числе их основных параметров значатся:

  • Диапазон измерений – от 3 до 140 даН.
  • Предел допустимой погрешности – от 0,75 до 4 даН.
  • Цена деления прибора – от 0,5 до 2 даН.
  • Масса – от 170 до 250 грамм.

Что касается электронных кистевых экземпляров, то их характеристики таковы:

  • Максимальный предел измерений – до 120 даН.
  • Минимальный предел измерений – 2 даН.
  • Дискретность измерений – 0,5 даН.
  • Время отключения прибора в случае отсутствия эксплуатации – через 1 минуту.
  • Автономная установка нуля – есть.
  • Температура эксплуатации – от +10 до +35 градусов по Цельсию.

Становые динамометры производятся со следующими показателями:

  • Предел измерений – до 500 даН.
  • Цены шкалы – от 2 до 5 даН.

Примечательно, что эти приборы позволяют на ранней стадии диагностировать у детей и подростков проблемы с позвоночником и осанкой.

Заключение

Как уже можно понять из вышеперечисленной информации, сила и динамометр – это в некоторой степени слова синонимы. Использование этих аппаратов дает отличную возможностям врачам и обычным людям оценить состояние здоровья в любом возрасте, своевременно выявлять различные отклонения в работе мышечной системы. Обязательно также укажем, что для самостоятельного пользования в домашних условиях динамометром следует непременно проконсультироваться с врачом.

www.syl.ru

Единицы силы. Динамометр. Видеоурок. Физика 7 Класс

Тема: Взаимодействие тел

Урок: Единицы силы. Динамометр

Прежде всего, вспомним, что такое сила. Когда на тело действует другое тело, физики говорят, что со стороны другого тела на данное тело действует сила.

Сила – это физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое.

Сила обозначается латинской буквой F, а единица силы в честь английского физика Исаака Ньютона называется ньютоном (пишем с маленькой буквы!) и обозначается Н (пишем заглавную букву, так как единица названа в честь ученого). Итак,

Наравне с ньютоном, используются кратные и дольные единицы силы:

килоньютон 1 кН = 1000 Н;

меганьютон 1 МН = 1000000 Н;

миллиньютон 1 мН = 0,001 Н;

микроньютон 1 мкН = 0,000001 Н и т. д.

Под действием силы скорость тела изменяется. Другими словами, тело начинает двигаться не равномерно, а ускоренно. Точнее, равноускоренно: за равные промежутки времени скорость тела меняется одинаково. Именно изменение скорости тела под действием силы физики используют для определения единицы силы в 1 Н.

Единицы измерения новых физических величин выражают через так называемые основные единицы – единицы массы, длины, времени. В системе СИ – это килограмм, метр и секунда.

Пусть под действием некоторой силы скорость тела массой 1 кг изменяет свою скорость на 1 м/с за каждую секунду. Именно такая сила и принимается за 1 ньютон.

Один ньютон (1 Н) – это сила, под действием которой тело массой 1 кг изменяет свою скорость на 1 м/с каждую секунду.

Экспериментально установлено, что сила тяжести, действующая вблизи поверхности Земли на тело массой 102 г, равна 1 Н. Масса 102 г составляет приблизительно 1/10 кг, или, если быть более точным,

Но это означает, что на тело массой 1 кг, то есть на тело в 9,8 раз большей массы, у поверхности Земли будет действовать сила тяжести 9,8 Н. Таким образом, чтобы найти силу тяжести, действующую на тело любой массы, нужно значение массы (в кг) умножить на коэффициент, который принято обозначать буквой g:

Мы видим, что этот коэффициент численно равен силе тяжести, которая действует на тело массой 1 кг. Он носит название ускорение свободного падения. Происхождение названия тесно связано с определением силы в 1 ньютон. Ведь если на тело массой 1 кг действует сила не 1 Н, а 9,8 Н, то под действием этой силы тело будет изменять свою скорость (ускоряться) не на 1 м/с, а на 9,8 м/с каждую секунду. В старшей школе этот вопрос будет рассмотрен более подробно.

Теперь можно записать формулу, позволяющую рассчитать силу тяжести, действующую на тело произвольной массы m(Рис. 1).

Рис. 1. Формула для расчета силы тяжести

Следует знать, что ускорение свободного падения равно 9,8 Н/кг только у поверхности Земли и с высотой уменьшается. Например, на высоте 6400 км над Землей оно меньше в 4 раза. Однако при решении задач этой зависимостью мы будем пренебрегать. Кроме того, на Луне и других небесных телах также действует сила тяжести, и на каждом небесном теле ускорение свободного падения имеет свое значение.

На практике часто приходится измерять силу. Для этого используется устройство, которое называется динамометр. Основой динамометра является пружина, к которой прикладывают измеряемую силу. Каждый динамометр, помимо пружины, имеет шкалу, на которую нанесены значения силы. Один из концов пружины снабжен стрелкой, которая указывает на шкале, какая сила приложена к динамометру (Рис. 2).

Рис. 2. Устройство динамометра

В зависимости от упругих свойств пружины, использованной в динамометре (от ее жесткости), под действием одной и той же силы пружина может удлиняться больше или меньше. Это позволяет изготавливать динамометры с различными пределами измерения (Рис. 3).

Рис. 3. Динамометры с пределами измерения 2 Н и 1 Н

Существуют динамометры с пределом измерения в несколько килоньютонов и больше. В них используется пружина с очень большой жесткостью (Рис. 4).

Рис. 4. Динамометр с пределом измерения 2 кН

Если подвесить к динамометру груз, то по показаниям динамометра можно определить массу груза. Например, если динамометр с подвешенным к нему грузом показывает силу 1 Н, значит, масса груза равна 102 г.

Обратим внимание на то, что сила имеет не только численное значение, но и направление. Такие величины называют векторными. Например, скорость – это векторная величина. Сила – также векторная величина (говорят еще, что сила – вектор).

Рассмотрим следующий пример:

Тело массой 2 кг подвешено на пружине. Необходимо изобразить силу тяжести, с которой Земля притягивает это тело, и вес тела.

Вспомним, что сила тяжести действует на тело, а вес – это сила, с которой тело действует на подвес. Если подвес неподвижен, то численное значение и направление веса такие же, как у силы тяжести. Вес, как и сила тяжести, рассчитываются по формуле, изображенной на рис. 1. Массу 2 кг необходимо умножить на ускорение свободного падения 9,8 Н/кг. При не слишком точных расчетах часто ускорение свободного падения принимают равным 10 Н/кг. Тогда сила тяжести и вес приблизительно будут равны 20 Н.

Для изображения векторов силы тяжести и веса на рисунке необходимо выбрать и показать на рисунке масштаб в виде отрезка, соответствующего определенному значению силы (например, 10 Н).

Тело на рисунке изобразим в виде шара. Точка приложения силы тяжести – центр этого шара. Силу изобразим в виде стрелки, начало которой расположено в точке приложения силы. Стрелку направим вертикально вниз, так как сила тяжести направлена к центру Земли. Длина стрелки, в соответствии с выбранным масштабом, равна двум отрезкам. Рядом со стрелкой изображаем букву , которой обозначается сила тяжести. Так как на чертеже мы указали направление силы, то над буквой ставится маленькая стрелка, чтобы подчеркнуть, что мы изображаем векторную величину.

Поскольку вес тела приложен к подвесу, начало стрелки, изображающей вес, помещаем в нижней части подвеса. При изображении также соблюдаем масштаб. Рядом помещаем букву , обозначающую вес, не забывая над буквой поместить небольшую стрелку.

Полное решение задачи будет выглядеть так (Рис. 5).

Рис. 5. Оформленное решение задачи

Еще раз обратите внимание на то, что в рассмотренной выше задаче численные значения и направления силы тяжести и веса оказались одинаковыми, а точки приложения – различными.

При расчете и изображении любой силы необходимо учитывать три фактора:

· численное значение (модуль) силы;

· направление силы;

· точку приложения силы.

Сила – физическая величина, описывающая действие одного тела на другое. Обычно она обозначается буквой F. Единица измерения силы – ньютон. Для того чтобы рассчитать значение силы тяжести, необходимо знать ускорение свободного падения, которое у поверхности Земли составляет 9,8 Н/кг. С такой силой Земля притягивает к себе тело массой 1 кг. При изображении силы необходимо учитывать ее числовое значение, направление и точку приложения.

 

Список литературы

  1. Перышкин А. В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.
  3. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

 

Дополнительные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (Источник).
  2. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (Источник).
  3. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (Источник).
  4. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (Источник).

 

Домашнее задание

  1. Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов №327, 335–338, 351.

interneturok.ru

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *