La balance a bras égaux

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La balance est un appareil qui sert à mesurer la masse d'un corps. Il existe plusieurs types de balance:

  • La balance à bras de fléau inégaux Exemple: la balance Romaine
  • La balance à bras de fléau égaux Exemple: la balance de Roberval ou encore la balance de Béranger
  • Les balances automatiques et semi-automatiques
  • Les bascules
  • Les balances électriques

Nous nous imiterons aux balances à bras de fléau égaux.


Analyse fonctionnelle

Les pièces essentielles d'une balance à bras de fléau égaux sont:

  • Le fléau: c'est la partie principale, c'est une barre métallique très rigide, mobile au tour d'un axe horizontal.
  • Les couteaux: on a un couteau central et 2 couteaux latéraux donc un à chaque extrémité, les arrêtes des couteaux doivent être parallèles. Les couteaux latéraux sont à égale distance du couteau central. Ces distances représentent les bras de fléau.
  • Les plateaux: Ils reposent en équilibre sur les arrêtes des couteaux latéraux
  • Le contre fléau: les plateaux sont fixés sur les tiges verticales, elles-mêmes articulées à un 2e fléau appelé contre fléau

Balance de Roberval

Trébuchet


Usage de la balance

La simple pesée

 

La simple pesé, elle se fait par tâtonnement pour déterminer la masse d'un corps, on repère la position d'équilibre sur le cadran.
On place le corps dans l'un des plateau dans l'autre plateau on place les masse marquées jusqu'à rééquilibration de l'équilibre initialement rompu. La masse du corps est donc seule des masses marquées.

 

 


Qualité d'une balance

 

Une balance doit être fidèle, juste et sensible.

 

La fidélité

 

Une balance est fidèle lorsqu'elle a toujours la même valeur pour la masse du même corps quelque soient les positions du corps et des masses marquées dans leur plateaux respectifs.
Condition de fidélité:

  • Le fléau doit être rigoureusement parallèle et fixes

La justesse

 

Une balance est juste si son fléau garde la même position d'équilibre quand les plateaux sont libres ou quand ils sont chargés de masses égales.
Conditions de justesse: Les 2 bras de fléau doivent être rigoureusement égaux.

 

La sensibilité

 

L'équilibre doit être rompu même pour les plus petites masses pour cela l'arrête du couteau central doit être fine, le fléau doit être très léger et sont centre de gravité doit être plus près de l'arrête du couteau central.

 

 


La double pesée

 

Le double pesé est utilisé pour une balance fausse mais fidèle c'est-à-dire lorsque l'aiguille n'est pas à zéro au repos. Pour cela on utilise une tare (masse marquée) dans un plateau dans l'autre plateau on place le corps x à peser plus une masse marquée m1 qui permet l'équilibre, on enlève ensuite le corps x et on cherche par tâtonnement une masse m2 qui permet de rétablir l'équilibre précédent. La masse mx du corps x est alors obtenue par la formule mx=m2-m1
mx : masse du corps x.
m2 : masse obtenue à la 2e pesée.
m1 : masse obtenue à la 1ere pesée.