ЭСБЕ/Весы
Весы. — Для взвешивания употребляются приборы, называемые весами, устройство и размеры которых весьма разнообразны, в зависимости от величины взвешиваемых тел и требуемой точности взвешивания (см. Вес и взвешивание). По существу устройства они могут быть: 1) рычажные, т. е. имеют коромысло с равными или же с неравными плечами, причем вес определяется гирями; 2) пружинные, в которых вес узнается по растяжению и вообще изменению формы пружины, что указывается на линейке или циферблате стрелкою; 3) с противовесом на конце ломаного (не прямого) коромысла, причем вес указывается наклоном коромысла, которого конец движется на циферблате по цифрам, означающим определяемый вес; 4) В. гидравлические, основанные на передаче давления жидкости; давление измеряется манометром, а из этого показания выводится определяемый вес; 5) плавучие В. — род большого ареометра; 6) проволочный или веревочный многоугольник, в одном из углов которого помещается взвешиваемое тело, а в другом ближайшем — гири. Последние две системы весов (5 и 6) не получили практического значения. Что касается так называемых крутильных весов, то они специально назначаются для измерения притяжений, направленных горизонтально (см. Крутильные весы и Бифиляр). По цели взвешивания требуемой соответственной точности В. могут быть разделены на: а) точные (в разных степенях), употребляемые в научных работах; b) торговые и технические средней точности, и с) торговые и технические для очень скорых взвешиваний, хотя бы и с небольшой точностью. Точные научные В. суть обыкновенно рычажные равноплечие, но могут иметь и неравноплечее коромысло. Торговые В. тоже обыкновенно с равноплечим коромыслом, но устроены для взвешиваний только с практической точностью. Допускается иногда употребление неравноплечих коромысел (римские В., безмены). Промежуточное место между научными и торговыми весами по точности занимают медицинские или аптекарские В. с равноплечим коромыслом. Для скорого, но мало точного взвешивания служат десятичные и сотенные (центезимальные) В., в которых имеется или одно неравноплечее коромысло или более или менее сложная система рычагов, действующих друг на друга. Подобные В. служат для взвешивания пассажирских вещей и товаров на железных дорогах, для взвешивания скота, возов с кладью, вагонов и локомотивов; частности устройства и размеры соответствуют назначению весов.

В. крановые, для определения веса, поднимаемого краном товара, бывают или сложные рычажные, или пружинные, или же гидравлические. Для домашнего употребления, как бы контрольные В., чаще всего служат пружинные; для взвешивания писем служат вески с постоянным перевесом. Устройство различных весов рассмотрено в настоящей статье в следующем порядке. Главный тип весов — это рычажные равноплечие; для осмысленного устройства весов нужна их теория. Хотя такая теория не имеет еще в настоящее время надлежащей полноты, но, тем не менее, высказывает определенные требования. Прежде всего будет изложена: А) теория рычажных равноплечих весов; потом В) устройство точных весов этого рода и гидростатических; С) торговые В. равноплечие и неравноплечие и в числе их десятичные и более сложные торговые и технические В. с платформами, а также крановые; D) весы пружинные, с ломаным рычагом и противовесом, гидравлические; Е) разновесы.

А. Теория весов с коромыслом. Коромысло весов есть не что иное как рычаг. На фиг. 1 изображено коромысло весов, в котором с есть призма, так называемый нож, с треугольным сечением, обращенная ребром книзу; эта призма выступающими из коромысла концами лежит на плоской подставке. Буквами a и b обозначены другие две призмы, обращенные ребрами кверху; о есть центр тяжести коромысла, е — стрелка, прикрепленная снизу коромысла, I — стерженек наверху коромысла и d — небольшой груз, навинчиваемый на этот стерженек. Три ребра призм параллельны между собою и находятся в одной плоскости, а потому точки а, с, b лежат на прямой линии; ac и cb равны между собою. Навешиваемые на ребра призм а и b накладки с цепочками, проволоками или шнурками, поддерживающими чашки весов с грузами, производят действие на положение коромысла, одинаковое с тем, какое произвели бы силы (положим, равные между собою) Р и Р, приложенные к точкам а и b, направленные вертикально, значит — параллельные и остающиеся таковыми при качаниях коромысла. Они могут быть мысленно заменены одною им параллельною силою, приложенною к точке с и остающеюся без влияния на положение коромысла и на его качания, если аbс есть прямая линия. Если же линия а проходит выше или ниже точки с, то упомянутая точка равнодействующей тоже будет лежать выше ила ниже точки с. Вообще, надо принять в соображение положение общего центра тяжести, который может лежать выше или ниже точка о. Для изменения положения центра тяжести коромысла служит поднятие или понижение маленького груза — гайки d (фиг. 1). Все вышесказанное дает право рассматривать в теории весов не коромысло, а прямолинейный рычаг асb (фиг. 2), не имеющей веса, но к которому прикреплена ниже с тяжелая точка о (в которой сосредоточен вес коромысла) и к оконечностям которого приложены вертикальные и, следовательно, параллельные между собою силы PP. Сначала принимаем, что линия асb есть не сгибающаяся. Пока обе силы Р и Р одинаковы — рычаг acb остается горизонтальным; но если приложим (напр., слева) к Р еще силу р (небольшую), то рычаг слева наклонится, а справа поднимется, причем точка о перейдет в о′. С левой стороны будет тянуть вниз сила р, а с правой стороны — приложенная в точке о сила R, изображающая вес коромысла. Чем более отходит о′ от о при наклонении рычага, тем больше действие этой силы (а именно, ее статический момент, см. это сл. и Рычаг); действие же силы р уменьшается, так как точки приложения ее к рычагу аb, а именно а и b, приближаются к точке с по мере увеличения наклонения рычага. При некотором угле наклонения а рычага силы p и R придут в равновесие; из предыдущего видно, что угол отклонения будет тем значительнее при данном привеске p, чем меньше будет сила R, и чем меньше расстояние oc. Математическое выражение положения равновесия (выведенное Эйлером) при длине плеч коромысла, равной l, считая его равноплечим, имеет следующий вид, где h есть расстояние oc:

Следовательно, отклонение коромысла от горизонтальности будет тем более, чем менее вес коромысла R и расстояние его центра тяжести от точки опоры, что и было выше уже замечено. Вместе с тем, из этой формулы следует, что угол наклона будет возрастать с длиною плеча l при неизменности веса коромысла (R) и h. А так как нельзя увеличивать длину коромысла, не увеличивая одновременно его веса, то эта часть вопроса требует особенного рассмотрения. Если при двойной длине коромысла и вес его удвоится, то отношение  будет равно  и потому в формуле (I) не произойдет никакого изменения, т. е. наклонение коромысла от одинакового привеска р будет одно и то же для В., которых коромысло имеет длину l и для других, вдвое длиннейших, или же чувствительность обоих В. будет одинакова, если измерять чувствительность углом наклона (точнее tang угла) коромысла при одинаковых прочих обстоятельствах. Но нельзя и того допустить, чтобы вес коромысла был только пропорционален его длине, ибо, принимая в соображение желательную степень несгибаемости коромысла и, вообще, его прочность, надо, согласно с теорией и практикой, употребить на коромысло двойной длины более чем двойной вес того же материала. Если два коромысла, подобные по фигуре, будут вырезаны из одной металлической пластинки, то коромысло вдвое длиннейшее другого было бы вчетверо тяжелее последнего (ср. фиг. 4). Отношение , а, следовательно, и tang α для длинного коромысла поэтому менее подобного отношения  для короткого, а потому чувствительность коромысла, вообще, тем больше, чем короче коромысло.

Формула (I) выведена в предположении, что ребра трех призм а, с, b (фиг. 1 и 2) лежат в одной плоскости; но если они имели такое положение в ненагруженном коромысле, то в случае нагрузки его непременно произойдет хоть весьма малое гнутие. В таком случае точки а, с, b будут лежать на ломаной линии, как изображено с большим преувеличением на фиг. 3. Допуская, что положение боковых призм а и b одинаково, проводим через них линию аb, которая, как видно из чертежа, лежит ниже точки с. На точке пересечения этой линии с вертикальною со будет приложена равнодействующая равных сил РР, производящих гнутие, и эта точка находится — по чертежу — выше центра тяжести коромысла, т. е. точки о, но могла бы приходиться и ниже ее. Вообще же при рассмотрении этого случая нельзя уже не принимать во внимание сил РР, как в первом случае, приводящем к формуле (I). Хотя в случае гнутия, изображенном на фигуре 3, общий центр тяжести лежит ближе прежнего к точке с, что должно увеличивать чувствительность В., но, с другой стороны, приложенная к этой точке сила (2Р + R) гораздо более прежней, что уменьшает чувствительность В. Влияние второй причины больше влияния первой, так что чувствительность В. уменьшается с увеличением их нагрузки

Измерение чувствительности В. тангенсом угла отклонений а может быть для малых отклонений заменено измерением самих углов; но оно получит определенность лишь в том случае, если одновременно будут известны р и а. Из формулы (I), в которой вместо tang α пишем α, получается ; чем меньший привесок р производит некоторое отклонение α, тем чувствительнее В. Обозначение только привеска (напр., 0,1 мг, 0,02 мг), уже заметно наклоняющего коромысла, может быть названо абсолютною чувствительностью. Но подобные обозначения требуют еще указания, при какой общей нагрузке одной из чашек В. имеет место замеченная чувствительность. Можно еще определять чувствительность В. дробью , т. е. отношением величины привеска к величине груза, при условии некоторого заметного отклонения. Если В., на каждой чашке которых положено по 100 г, заметно наклоняются от прибавки на одну из чашек 0,1 мг, то чувствительность таких В. есть  (0,1 : 100000 = ). Это будет относительная чувствительность, которую часто выражают обратным числом, говоря, что чувствительность равна 1000000; чем больше такое число, тем выше чувствительность В. Во всех этих случаях остается неопределенность, происходящая от того, что некоторое малое отклонение коромысла, незаметное невооруженному глазу, может быть замечено в увеличительное стекло. Увеличить точность измерения отклонений коромысла не значит собственно увеличить его чувствительность как прибора, но приводит к тому же результату. Формула (II) в выноске, хотя и показывает влияние гнутия на чувствительность весов, выражаемое отношением , но из нее неясна зависимость чувствительности  от гнутия и, наконец, главное — зависимость гнутия, или прогиба, коромысла от величины груза Р. Этот прогиб зависит не только от материала, из которого коромысло сделано (от коэффициента его растяжения), но и от формы, приданной коромыслу. Для того, чтобы коромысло во всех своих частях представляло одинаковое сопротивление сгибанию, надо, чтобы его толщина увеличивалась от концов к середине. Если вырезать коромысло из пластинки, имеющей повсюду одинаковую толщину, то для придания ему во всех частях одинакового сопротивления, нужно, как показывает вычисление, ограничить коромысло сверху и снизу параболическими кривыми. На ф. 4 (I) изображено такое коромысло; фиг. 4 (II), показывающая коромысло сверху или снизу, позволяет видеть, что толщина его повсюду одинакова. Эта толщина должна быть не менее  высоты коромысла, чтобы не происходило бокового сгибания, по крайней мере, при очень больших нагрузках. При выборе материала обращают внимание на коэффициент растяжения его. Обыкновенная латунь или бронза обладает низшим коэффициентом, чем кованое железо и еще меньшим сравнительно с алюминиевой бронзой или, наконец, с кованой сталью. Если для предполагаемых малых грузов достаточно хороша латунь, то для очень больших нужны коромысла из алюминиевой бронзы; кроме того, железо и сталь могут намагничиваться и коромысло может наклоняться под влиянием земного магнетизма.

Важное обстоятельство при употреблении весов представляет продолжительность качаний коромысла, неминуемо происходящих при взвешивании. Если принять в соображение весьма малое расстояние центра тяжести коромысла (и момент инерции его) от точки опоры, то станет понятно, что чисто значительный вес коромысла может производить только медленные качания его; уменьшение этого расстояния в каждом коромысле еще более замедляет его качания. Чем длиннее коромысло, тем больше его сопротивление движущей силе и тем медленнее качание. По этим причинам увеличение чувствительности от чрезмерного приближения центра тяжести к точке опоры и увеличение длины замедляют качание и затрудняют взвешивание. Вопрос о наивыгоднейшей длине коромысла весьма сложен. Механик Бунге, около 20 лет назад, стал приготовлять короткоплечие коромысла, дойдя до этой мысли эмпирическим путем. Теоретические взгляды на устройство весов и практические выводы из них изложил Д. И. Менделеев в своем сочинении «Об упругости газов» (СПб., 1876, §§ 16 и 17). Его соображения главнейше относятся к весам, на которых всегда находится одна и та же наибольшая допускаемая ими нагрузка. Относительная чувствительность  весов или обратное ей число  выразил формулою, в которую входят размеры коромысла (причем форма последнего, для простоты вычисления, принимается призматическим брусом), плотность вещества, коэффициент его упругости и наибольший допускаемый, по условиям взвешиваний, прогиб коромысла. Из этой формулы, между прочим, выступает польза укорачивания коромысла. Там же упоминается о возможности устройства такого коромысла, в котором прогиб, образующийся от постоянной наибольшей нагрузки, приведет ребра призм в одну плоскость, для чего, до нагрузки, среднее ребро должно быть ниже боковых. Вопрос о наивыгоднейшей длине коромысла, как зависящий, между прочим, и от размера взвешиваемых предметов, не может быть решен вообще. Для заданного в сочинении Д. И. Менделеева случая, а именно при нагрузке на каждую чашку по 6 килограммов и желаемой чувствительности в 50000000, при прогибе не более 0,1 миллиметра, коромысло, назначаемое для взвешивания шаров, имеющих около 32 см в поперечнике, должно иметь длину около 40 см. Вес сплошного коромысла из алюминиевой бронзы имел бы до 400 г, фигура его по возможности близка к балке с повсюду равным сопротивлением изгибу. Надо еще прибавить, что для теоретического решения вопросов о наилучшей длине и чувствительности коромысла совершенно недостает сведений об изменениях формы острия, необходимо происходящих от его надавливания на подставку. В этом отношении остается выбирать только самый твердый материал для призм и подставок, напр., агат (Эртлинг) или топаз (Менделеев), а для весов с малой нагрузкой — и сталь. Кроме упомянутых соображений в сочинении «Об упругости газов» высказана необходимость точного наблюдения прямых отклонении коромысла при посредстве микроскопа или зрительных труб. В новейших, самых точных весах, как сказано далее, именно эти оптические средства вошли в употребление.

В. Действительное устройство точных весов. Для хорошего устройства весов надо обращать внимание на: 1) размеры, форму и материал коромысла, то же относительно призм и способов их скрепления с коромыслом и перемещения центра тяжести коромысла; 2) механизмы для останавливания качаний весов, так называемые арретиры; 3) способы привешивания чашек, указатели положения коромысла, т. е. угла, составляемого им с горизонтальною линиею, и 4) остальные частности устройства весов.

До сих пор при устройстве весов механики руководятся только более или менее удачными эмпирическими попытками. Для облегчения коромысла они делают вырезки самого разнообразного вида, стараясь не повредить прочности коромысла. Огромное число форм коромысла, изображенных в иллюстрированных каталогах физических приборов, убеждает в произвольности этих форм. Рупрехт, Сарториус, Эртлинг и другие хорошие строители делают неодинаковые коромысла. Для примера изображено здесь сплошное коромысло Олланда (фиг. 5) с призмами, зажатыми в соответственные прорезы коромысла; средняя призма имеет квадратное сечение. Длина коромысла 300 мм, высота 120 мм, толщина только 9 мм; назначено для наибольшего груза в 40 килограммов; коромысло бронзовое. На фиг. 6 изображено коромысло Сарториуса для малых грузов, принадлежащее к роду треугольных, введенных в технику механ. Бунге. Но коромысло Бунге составлено из многих частей, соединенных между собою винтами, тогда как коромысло Сарториуса — цельное, литое, из алюминия с небольшой прибавкой серебра, и не кованное, для того, чтоб не нарушить ковкою однородности материала представляет больше условий прочности и неизменности; призмы удерживаются в своем положении винтами. В треугольном коромысле тяжести грузов, вертикально действующие на концы коромысла, разлагаются на две пары сил, одна из которых сжимает основание треугольника, а другая растягивает его стороны; в результате все-таки должно получиться гнутие и вообще изменение формы всех трех сторон. Какую выгоду приносит такое устройство коромысла — прямо не видно, кроме действия разложенных сил вдоль стержней. Для сравнения гнутия различных коромысел между собою нет достаточного числа измерений. Для примера можно упомянуть об одном коромысле, весом в 544 г, в котором прогиб от 1 кг составлял 0,028 мм, от двух вдвое более и т. д.; вообще, прогиб пропорционален сгибающей силе. Заслуживает внимания коромысло петербургского механика Гиргенсона, которое, будучи назначено для больших грузов, было составлено из двух усеченных конусов, соединенных основаниями. В астрономических приборах постоянно употребляются для осей вращения зрительных труб конусы, обращенные основанием к кубу, в который, по направлению, перпендикулярному к оси вращения, вделаны усеченные конусы, поддерживающие объектив и окуляр трубы; это делается для уменьшения гнутия как трубы, так и оси, на которой она вращается.

Сделать коромысло равноплечим, или расстояния боковых призм от средней равными, очень трудно; поэтому призмы редко делаются вжатыми в коромысло, обыкновенно же прикрепляются к нему винтами, как показано на фиг. 7 (I — система Эртлинга, II — агатовая призма Бунге); способы прикрепления понятны из чертежа. Иногда при зажатых в концы коромысла призмах исправляют небольшую неточность их расстояний от середины посредством винтов, отгибающих и удаляющих концы коромысла от середины. Подобный механизм изображен на фиг. 8.; ввинчивая винт, можно отодвигать (однако и поднимать в то же время) призму от середины. На фиг. 9 представлено более сложное устройство; соответственной формы вырезки на конце коромысла и два винта дают возможность отдельно или приподнимать конец коромысла с призмою (посредством винта а) или же удалять призму от средины движением винта b. Поворачивание винтов в обратную сторону сообщит и призме движение, противоположное прежнему. Всякое подобное приспособление рассчитано только на весьма малое перемещение призм и, пользуясь им, можно привести плечи коромысла почти к равенству, хотя в этом нет необходимости для точного взвешивания (см. Вес и взвешивание); с другой стороны, в видах неизменности коромысла надо по возможности избегать подвижных частей и винтов в том числе.

Призма, которой угол имеет обыкновенно около 60°, опускается ребром на пластинку подставки, плоскую или вогнутую; оба случая изображены на фиг. 10. Среднюю призму полезно делать вдвое длиннее крайних, так как на ее ребро передается сумма давлений, претерпеваемых крайними от наложенного груза и чашек и, кроме того, давление от веса коромысла. Иногда вместо боковых призм довольствуются стальными кольцами на загнутом конце коромысла; на фиг. 11 (I) изображено такое кольцо, когда на него смотреть с конца коромысла, а фиг. 11 (II) показывает кольцо сбоку, но в разрезе, из формы которого видно, что кольцо образовалось как бы из согнутой по кругу призмы, ребром обращенной внутрь. В эти кольца вдевают крючки, к которым подвешивают чашки. Кольца и призмы делаются из закаленной стали, а призмы и подставки их еще из горного хрусталя и агата. Ребра призм, хотя по возможности острые, не суть математические линии, но представляют грань весьма малой поверхности. От сильного давления нагруженного коромысла на ребро это последнее вдавливается в подставку, в которой происходит углубление, а на ребре временное притупление. Коль скоро ребро призмы не есть линия, то при качаниях коромысла точки прикосновения ребра с подставкой не остаются одни и те же, а потому и расстояние соединяющей их линии от ребер боковых призм меняется. Подобные же изменения происходят и в ребрах боковых призм, на которые накладываются пластинки, поддерживающие привешенные к ним чашки. Происходящие от этих причин изменения длины плеч и трение при качаниях полагают пределы точности и чувствительности весов. В тех случаях, когда коромысло назначается для грузов в несколько десятков или, тем более, для нескольких сот и даже тысяч кг, нет возможности употреблять призмы с острым ребром, так как оно при таких давлениях обломалось бы и притупилось. Призмы в таких случаях делаются закругленными со стороны ребра, и угол между боковыми гранями увеличивают даже до 100°; две подобные призмы, с показанием их размеров, изображены на фиг. 12. При такой форме призм линия соприкосновения с подставкой будет при качаниях коромысла значительно перемещаться, и потому такие призмы в устройство точных В. не входят. Чувствительность В. зависит не только от веса коромысла, который невозможно уменьшать далее известного предела, но и от близости центра тяжести к ребру средней призмы. Наверху коромысла имеется (фиг. 1 и фиг. 6 на винтовом стержне внутри треугольника) приспособление для поднятия маленькой пластинки, через что поднимается общий центр тяжести; к этому иногда присоединяется поперечный рычажок с гирькою (фиг. 6), которая передвигается для исправления неравенства в весе обоих плеч коромысла. Первая подъемная гирька считается необходимым дополнением коромысла; но против нее можно сказать то же самое, что против всякой подвижной части коромысла. Чрезмерное увеличение чувствительности этим способом вредит употреблению В. (см. взвешивание в статье Вес), увеличивая, между прочим, продолжительность качания.

Из формулы II следует, что, при постоянной величине нагрузки весов наклонения коромысла (собственно тангенсы углов) пропорциональны величине привеска, поэтому по наклонению коромысла можно судить о недостающем или излишнем весе на одной чашке весов для приведения коромысла в горизонтальное положение. Для наблюдения положения коромысла служит обыкновенно стрелка (фиг. 1 и часть стрелки на фиг. 6 в тексте и на многих фиг. табл. А — «Весы»), которой конец приходится против дуги с делениями. Иногда устраивают для этой цели горизонтальный указатель на одном из концов коромысла, или помещают там пластинку, разделенную на мелкие части, на которые смотрят сбоку весов посредством микроскопа, вставленного в футляр весов; этим способом можно измерять столь малые отклонения и колебания коромысла, какие останутся незамеченными из простого наблюдения стрелки. Точность наблюдения весов еще более возрастет, если, приделав к коромыслу перпендикулярно его длине зеркальце, наблюдать в нем сбоку в зрительную трубу деления вертикального масштаба, поставленного близ зрительной трубы перед зеркалом. При таком способе наблюдения можно опустить центр тяжести коромысла и тем ускорить его качания. Напр., в обыкновенных весах для 500 грамм со стрелкою, центре тяжести может находиться в расстоянии 1/50 мм от ребра призмы, и качания происходят медленно. При употреблении шкалы с мелкими делениями и сильного микроскопа можно достигнуть той же точности, опуская центр тяжести до 2 мм расстояния от ребра призмы, вследствие чего качания коромысла происходят очень быстро. Чашка В. суть металлические плоские блюдечки с закраинами, привешенные посредством проволок или тонких цепочек к пластинке плоской или выгнутой, надеваемой на ребро боковой призмы коромысла. Один из способов привешивания изображен на фиг. I, V, VI таблицы «Весы» (А). Для того, чтобы не класть самые маленькие разновески на чашки весов, причем перемена или дополнение разновесок требует много времени, накладывают на коромысло, которого плечо разделено на 10 или 100 частей, проволоку весом в 1 сантиграмм, называемую рейтером, или ездоком, фиг. 13 (см. Взвешивание). Кроме этого простейшего приспособления, есть несколько более сложных систем для накладывания многих мелких разновесок разной величины (см. иллюстрированные каталоги Рупрехта, Неметца и др). Весьма важно при взвешиваниях иметь возможность останавливать качания коромысла и чашек; для этого служит механизм, называемый арретиром. Он состоит из горизонтального или ломаного рычага, подводимого под коромысло; вместо вилок могут быть выступы, соответственно которым в нижней части коромысла имеются углубления. Он может служить не только для задержания движения коромысла, но и для приподнимания его, чем хотят предохранить острие ножа от притупления. Но так как после всякого поднятия нужно опять опускать коромысло, при чем происходит удар острия о подставку, то этим средством надо пользоваться с большою осторожностью. Во всяком случае, арретир должен быть устроен так, чтобы при остановлении коромысла не сообщить ему скольжения, которое могло бы притуплять призму. Один из лучших арретиров состоит из двух плеч, поворачиваемых на оси, лежащей на продолжении ребра средней призмы (см. «Упругость газов» Д. И. Менделеева).

На таблице Весы (А) схематически изображено полное действие арретира (I, II, III, IV); на этих чертежах с и d означают накладываемые на призмы навески, к которым привешены чашки, R — пластинку, на которой покоится ребро средней призмы. Движение арретира производится по направлению часовой стрелки вращением кружка с двумя кривошипами. На фиг. I арретир еще не касается коромысла, на фиг. II приподняты чашки с грузами, на фиг. III — приподнято коромысло. При опускании арретира (фиг. IV) чашки весов опять опустятся на свои призмы и т. д. Арретир для останавливания качания чашек, подводимый под них, состоит часто из мягких кисточек, прикасающихся к чашкам волосками; вместе с этим останавливается и коромысло. Мало испытанное, но по-видимому, хорошее средство для останавливания качания состоит в том, чтобы соединить с чашками большие поверхности, встречающие при качаниях большое сопротивление воздуха; это есть принцип воздушного успокоителя, часто употребляемого для замедления качаний стрелки гальванометра и т. п. Такой успокоитель для весов был устроен, по указаниям Арцбергера, Сарториусом, а в несколько другой форме его устроил французский механик Кюри (см.табл. А, фиг. V). Находящаяся под чашкой Р, Р горизонтальная пластинка, с которой соединено несколько вертикальных, встречает в сосуде А сопротивление воздуха, которое останавливает как маятникообразные качания чашки, так и ее движение вверх и вниз; коромысло останавливается при наибольшей нагрузке после трех или четырех качаний. На табл. А, фиг. VI, изображены аналитические В., устроенные Сарториусом; имеют полный арретир для коромысла и чашек; коромысло из алюминия назначено для взвешивания не более 20 граммов, и разделено на части для накладки сантиграммового ездока, что производится посредством стержня, проходящего сквозь стенку металлического или деревянного ящика-футляра со стеклами. Основанием В. служит толстое черное стекло. Абсолютная чувствительность 0,05 миллигр.

Устройство гидростатических В. представляет столь небольшая особенности, что всякие В. могут быть легко приспособлены для взвешивания в воде. Для этого вместо обыкновенной чашки надо навесить другую, такого же веса, но на настолько коротких проволоках, чтобы под чашкой можно было поставить высокий стакан с водой. На нижней стороне чашки имеется крючок, к которому посредством тонкой проволоки привешивается тело, которое таким образом может быть взвешено и в воздухе и в воде.

В тех случаях, когда нуждаются в очень частых определениях удельного веса или плотности жидкости, можно пользоваться весами Мора. Фигура VII таблицы изображает подобные весы, но выгодно видоизмененного устройства. Коромысло одноплечее, на конце его повешено на платиновой проволоке стеклянное тело А со впаянным в него термометром, весящее с проволокой 10 г и вытесняющее 5 г воды при 15°. В воздухе это тело находится в полном равновесии с противовесом коромысла, а когда стеклянное тело погружено в воду, тогда на оконечности коромысла привешивается груз g в 5 грамм, для восстановления равновесия. При погружении тела в другую жидкость, положим спирт, нужно для равновесия коромысла подвинуть груз g ближе к ножу на одно из 9-ти делений, положим на 7-е. Если равновесие еще не вполне достигнуто, то передвигают ездок g2, весом в 0,5 г, g3 в 0,05 и g4 в 0,005 г. Размещение грузов, указанное на чертеже соответствует жидкости, удельный вес которой равен 0,7353.
Сравнивая весы, назначенные для различных грузов, можно убедиться, что абсолютная чувствительность весов тем меньше, чем для больших грузов они назначены; относительная же чувствительность, наоборот, меньше для малых грузов. Вообще, абсолютная чувствительность доходит до 0,01 и даже до 0,001 миллиграмма, а относительная (допуская последнее число) до 200 миллионов.

Следующая табличка содержит числовые данные для некоторых весов.

Все эти В., кроме № 1, имеют исключительную чувствительность и служат свидетельством необыкновенного механического совершенства работы. Однако эта чувствительность зависит очень много от способа измерения наклонения коромысла. Во всех них употреблен зеркальный способ Гаусса и Поггендорфа (см. соотв. статью). Вдобавок предел 0,001 мг, конечно, наблюдается непосредственно с трудом, и не представляет цифры, за которую можно поручиться. Кроме того, точность весов всегда меньше чувствительности (см. Вес и взвешивание), и воспользоваться всею точностью весов может только очень искусный наблюдатель. При особенно точных условиях взвешивание килограмма на весах Рупрехта в международном бюро мер и В. в Париже доведено далее 0,01 мг. Из вышеприведенной таблички можно вывести заключение, что относительная чувствительность В. для самых малых и самых больших грузов меньше, чем для средних. Так как абсолютная чувствительность не может быть доведена далее известной меры, то, конечно, для малого груза относительная чувствительность будет сравнительно мала. С увеличением грузов усиливается давление на ребро призмы, и потому как абсолютная чувствительность, так и относительная чувствительность уменьшаются. Чтобы еще раз выставить исключительность всех № 2 — 7, заметим, что обыкновенные хорошие химические и физические В. редко бывают чувствительны более 0,05 мг. Что же касается веса в 0,001 мг, то это есть вес кубика воды, которого ребро равно 0,1 миллиметра.

Следующие весы могут быть названы хорошими для многих научных работ, хотя много уступают предыдущим.

1 килограмм нагрузки, абсолютная чувствительность 0,5 мг, отн. чув. = 2000000.

250 г нагрузки, абс. чувств. 0,2 мг, отн. чув. = 1250000. Затем весы могут быть менее чувствительны, чем эти и проще устроены; перейдя несколько степеней, дойдем до обыкновенных торговых весов.

С. Торговые и технические весы. По общему устройству такие весы отличаются от вышеописанных иногда отсутствием рейтера и арретира и настолько малою чувствительностью, что нет надобности помещать их в стеклянном футляре. Торговые весы на 50 кило (Caртopиyca) изображены на фиг. VIII таблицы А «Весы». К обыкновенным торговым лавочным и рыночным весам предъявляются очень малые требования. Так, напр., в Германии равноплечие весы для грузов более 5 кг должны иметь относительную чувствительность в 2000 (т. е. в  взвешив. тела) при наибольшей нагрузке, для грузов от 200 г до 5 кг чувствительность полагается в 1000, а менее 200 г — в 500. При десятой доле указанных наибольших нагрузок чувствительность должна быть двойная, т. е. в 4000, 2000 и 1000. Весы для очень ценных товаров и медицинские или аптекарские должны иметь от 2 до 5 раз высшую чувствительность, чем указанная. Рыночные же весы на площадях — не менее, чем торговые лавочные. Допускаемая в России точность торгового взвешивания, а следовательно, и В., определяется косвенным образом степенью точности гирь различной величины (см. Вес и взвешивание, разновес). Впрочем, весы от времени до времени контролируются полицейскими властями. От торговых В., служащих для скорого и частого взвешивания почти без всяких предосторожностей относительно сохранности их, требуется простота и прочность устройства.

Для удобства взвешивания объемистых товаров особенно пригодны весы с чашками, помещенными выше коромысла. Таковы весы системы Роберваля, которых устройство было потом изменено и усовершенствовано многими механиками (Вестфалем, Пфанцедером, Беранже и др.). В таких весах (фиг. IX таблицы А) коромысло соединено вертикальными стержнями с рычагами (двумя или одним), скрытыми в постаменте весов, так что все эти части представляют сбоку вид параллелограмма, в котором боковые стержни поддерживают чашки. При наклонении коромысла изменяются углы параллелограмма, нижние рычаги, наклоняясь, сохраняют параллельность коромыслу; стержни остаются при этом вертикальными, а чашки горизонтальными. Гири и взвешиваемые предметы могут быть накладываемы на какое угодно место чашек: раз достигнутое равновесие уже не изменяется от перекладывания гирь по чашке. Особенно хорошо устройство, которое дал французский механик Беранже этого рода весам, но, вообще, эта система весов годна только для малоточных торговых взвешиваний, так как имеет небольшую чувствительность по причине трения во многих местах.

В торговле, также при взвешиваниях с техническими целями, употребляются много различных весов с неравноплечим рычагом, каковы безмен, римские весы, десятичные (децимальные) и сотенные (центезимальные). Весы безмен (см.) представляет рычаг, в котором длина обоих плеч изменяется, вследствие перемещения точки подпоры его; в римских весах короткое плечо Рс (фиг. 14), на котором висит взвешиваемое тело, не изменяется, а по длинному плечу са передвигают постоянную гирю N, пока не будет достигнуто равновесие, следовательно, принимаемая в расчет длина плеча, т. е. расстояние от N до с, есть переменная. Ребро призмы с лежит на подставке с основанием или поддерживаемой рукою. Длинное плечо разделено на равные по длине части; на делениях написаны цифры 1, 2, 3…, возрастающие пропорционально расстояниям соответственных делений от с и прямо показывающие вес тела R. Когда навесок N снят, то коромысло, уравновешенное противовесом Р и чашкой, должно быть горизонтальным. Такого рода весы, удобные для ручного употребления, как и безмен, еще служат для торговли в разнос в некоторых государствах; римские весы, во всяком случае, предпочтительнее безмена, но у нас запрещены в торговле, как и безмен. Римские весы часто составляют весьма полезную часть более или менее сложных и малоточных весов, употребляемых на железных дорогах, фабриках, заводах и т. п. Из неравноплечих весов особенно распространены десятичные весы; одно плечо коромысла в десять раз длиннее другого, а потому взвешиваемый груз на коротком плече требует для уравновешивания столько гирь на длинном плече, что вес их составляет  веса груза. Практическое удобство десятичного коромысла заключается в обращении с малыми гирями при взвешивании больших масс, но зато всякая неточность приведения коромысла в горизонтальное положение гирями влечет за собою в десять раз большую неточность в определении веса товара. Устройство практических десятичных весов довольно разнообразно, но вообще довольно сложно. Для удобной укладки вещей, иногда весьма объемистых, в десятичных весах имеется вместо чашки открытая платформа соответственных размеров. Расположение основных частей десятичных В. видно на схематическом чертеже (фиг. 15). Коромысло ikbc имеет ось вращения (ребро ножа) в k; расстояние kb на коротком плече в 10 раз короче длинного плеча ik, на конце которого висит на призме чашка H для гирь. В точке b надето на обращенное кверху ребро призмы ушко металлической полосы E, поддерживающей край платформы, которой другой край, снабженный ножом а, лежит на рычаге dc, подвешенном за край с1 металлическим прутом F, к оконечности с короткого плеча коромысла. Ножи или шарниры находятся, кроме названных точек, еще в d, c1, b, с. Пока не наложены на платформу А взвешиваемое тело, а на чашку H — гири, коромысло ic остается горизонтальным; тело, уравновешенное соответственными гирями, о чем заключают из горизонтальности коромысла, может быть передвинуто по платформе на всякое другое ее место и равновесие после нескольких качаний коромысла снова восстановится. Вес гирь будет составлять  часть веса тела А, если устройство весов удовлетворяет следующим численным условиям: bk в 10 раз короче ki, и во столько раз короче kc, во сколько раз ad короче c1d Действительное устройство весьма употребительных десятичных весов изображено на таблице В (фиг. X), где почти все части, соответственно одинаковые с частями схематического чертежа 15, обозначены и одинаковыми буквами. На оконечность i длинного плеча рычага навешена чашка для гирь, k — место ребра ножа, b — место привеса стержня E, поддерживающего раму НН платформы АА, с — место привеса стержня F, поддерживающего конец железного бруска DD согнутого в форме треугольника, которого основание заканчивается призмою dd, обращенной ребром вниз и лежащей на соответственной подставке. Платформа АА, более чем на половину срезанная на чертеже, лежит своей рамой на ребре призмы аа, вделанной в треугольник DD, параллельно ребру dd. Здесь трение при качании коромысла происходит в 8 местах; но можно устроить десятичные В. из одного рычага с тремя только призмами, как у обыкновенных В. Пример такого устройства можно видеть на черт. XII табл. В. На коротком плече висит платформа B, на длинном (в 10 раз длиннее короткого) — постоянные гири G. Если бы на этом конце находилась чашка для гирь, то это и были бы хорошие десятичные В., гораздо более чувствительные, чем только что описанные. Изображенный экземпляр В., назначенный для специальной заводской цели, а именно для взвешивания вещей, мало различных по весу, усложнен тем, что на длинном плече коромысла есть гиря, передвижением которой достигается окончательное равновесие. Рукоятка, которой конец Р можно поднять и опускать, служит для останавливания качаний коромысла. Другого устройства десятичные весы изображены на фиг. 16. Платформа, идущими от нее вниз выступами, опирается в G и Н на рычаги (тоже вилкообразные и треугольные, как в предыдущих весах) EHD и CGP, имеющие опоры — на ребре призмы G, второй на ребре призмы Е. Другие концы рычагов Р и D подвешены к короткому плечу верхнего рычага, на длинном конце которого висит чашка для гирь. Призма Е лежит на подставке, тоже подвешенной. На нижних рычагах расстояния CG и ЕН предполагаются равными  всей длины рычага, а короткое плечо верхнего рычага вдвое меньше его длинного рычага. Следовательно, вес гири на чашке весов должен составить  ( ×  = ) веса тела, помещаемого на платформе.

Сотенные, или центезимальные весы служат для взвешивания тел гирями, имеющими вес, в 100 раз меньший веса соответственных тел. Такие В. могли бы иметь устройство подобное только что рассмотренным десятичным; в случае требования от них большой чувствительности надо брать коромысло с плечами, которых длины относились бы как 1:100, не обращая внимания на чрезмерную длину такого коромысла. В 1718 г. в Лейпциге были установлены В. для взвешивания экипажей; длинное плечо рычага имело 6 локтей длины. На нем находился передвижной навесок. При нагрузке в 58 центнеров весы были чувствительны до  фунта, т. е. чувствительность их более 11600. Для других целей можно было бы, конечно, устроить подобные В. гораздо большей чувствительности. Обыкновенно же жертвуют чувствительностью для придания весам большей уютности. Фиг. 17 изображает схему сотенных весов. Два десятичных рычага FB и AD соединены между собою стержнем ED; на коротком конце нижнего рычага измеряемый груз L, на длинном плече верхнего гиря G. Для равновесия требуется, чтобы вес ее был в 100 раз менее веса L, что и будет если FB = 10FE и CD = 10AC. Сотенные В. могут быть устроены совершенно так, как десятичные фиг. XII таблицы; только рычаги, как верхний, так и нижний, должны быть десятичные. Фигура XIII таблицы изображает сотенные В. иного устройства, а именно с разделенным вторым рычагом, который имеет, кроме того, и чашку. На чашку кладут большие гири, а меньшие доли определяются передвижением навеска по разделенному рычагу; взвешиваемое тело кладется на платформу. На чертеже видна слева металлическая полоса, надетая ушком на короткое плечо разделенного рычага; внизу этой полосы видно ее сочленение с длинным плечом другого десятичного рычага, поддерживающего платформу. В этих весах верхний рычаг имеет направление, перпендикулярное нижнему. Сотенные В. употребляются на железных дорогах для больших грузов, для взвешивания экипажей, там, где с проезжающих взимают подорожную плату. Но для железнодорожной службы часто бывает нужно взвешивать нагруженные вагоны, локомотивы; даже вес целых поездов определяется по частям. Для подобных целей служат особые сооружения, одно из которых изображено на фиг. XIV таблицы В. Основание устройства подобно тому, как и сотенных весов, но размеры рассматриваемых В. очень велики. Дубовый помост на железных балках имеет 5 м длины и 2,2 м шир., взвешиваются грузы до 10000 км. Нижние коромысла опираются призмами (у левого обозначена буквой В, у правого не обозначена буквой) на прочные металлические столбы, установленные на каменном фундаменте. Длинные концы этих коромысел подвешены посредством стержня к короткому плечу коромысла (наверху чертежа), которого длинное плечо имеет деления для передвижения по ним гири. Длинное плечо этого коромысла поддерживает второй разделенный рычаг с подвижною гирею; эта последняя может быть до 1000 раз менее веса взвешиваемого предмета. Помост имеет обращенные вниз выступы, подвешенные на остриях призм G, вделанных в нижние коромысла в расстоянии от призмы В (и другой ей соответствующей на правом коромысле), равном  всей длины коромысла. При взвешивании сначала достигают приблизительного равновесия, передвигая гирю на нижнем из верхней системы коромысле; цифры на этом рычаге показывают тонны (1000 кг) и полутонны. Окончательного равновесия достигают перемещением гири по верхнему разделенному рычагу, цифры которого обозначают части полутонны. Эти весы, находящиеся во Франции в , изображены в таблице приблизительно в  настоящей величины. Подобные В. на 30000 кг отличаются от описанных тем, что имеется в них чугунная рама, поддерживающая упоры нижних коромысел; это облегчает сборку и установку весов. Устраиваются В. на 40000 и более килограммов. Для железных дорог устраиваются весы с вращающейся платформой для вагонов и локомотивов. Фербанкс (Fairbanks) в Нью-Йорке устраивает весы для взвешивания судов в шлюзах. Рычажные весы в особенной форме служат для определения груза, поднимаемого кранами (см. это сл.) при нагрузке и выгрузке судов. Фиг. XV таблицы изображает В., назначаемые для отвешивания все одного и того же количества груза (например, каменного угля). Верхней петлей они привешиваются к крану, на нижний крючок навешивается, например, бадья, куда насыпается уголь, пока указатель С верхнего рычага не установится против внешнего указателя. Дpyгиe крановые В. изображены на фиг. XVI; но эти, имея внутреннее устройство подобное предыдущим, могут служить, однако, для взвешивания различной величины грузов. Внешний рычаг С состоит из двух соединенных полос, по которым передвигаются гири, большая и малая, первая для определения крупных весовых единиц, вторая — для подразделений их. В В этот рычаг соединяется с внутренними, которых может быть два или три, смотря по назначаемому наибольшему весу товара; противовес Q держит всю систему рычагов в равновесии, когда еще не привешен измеряемый груз; при этом указатель рычага должен приходиться против черты N. К специальным десятичным или сотенным весам относятся употребляемые для взвешивания домашнего скота, изображенные на фиг. XVII таблицы В.

D. Весы пружинные с наклоном, гидравлические. Пружинными весами определяется вес тел по растяжению или, сжатию или сгибанию пружин; предварительно эти изменения пружины производятся посредством весовых гирь, и для каждого экземпляра весов приготовляется своя шкала с отмеченными на ней числами весовых единиц. Такие В. по одной этой причине ниже рычажных весов; неверность весов, которая может произойти от повреждения пружины, долгое время может остаться незамеченною. Подобные В., не допускаемые в торговле, чаще всего употребляются для домашнего обихода. Устраиваемые для этой цели, они показывают вес или растяжением пружины, или ее сжатием. В первом случае они обыкновенно имеют по внешности вид цилиндрического футляра с кольцом наверху, за которое цилиндр или держат, или подвешивают вертикально. Из нижнего конца цилиндра выдается конец стержня с крючком, на который нацепляют взвешиваемый товар; пружина от груза вытягивается, и при этом пластинка выдвигается, а видные на ней деления показывают вес товара. В других весах пружина сжимается стержнем, поддерживающим наружную чашку весов; от давления на чашку стержень, опускаясь, приводит в движение стрелку, указывающую на циферблате искомый вес. Очень маленькие пружинные В. употребляются для взвешивания почтовых конвертов с письмами. В., основанные на изменении формы толстой стальной пружины, могут быть устроены не только на десятки, но и на многие сотни килограммов и называются иногда динамометрами (см. это сл.). Пружинные В. больших размеров употребляются иногда для взвешивания пассажирских вещей на железных дорогах. Вески с противовесом состоят из ломаного рычага, одно плечо которого поддерживает чашку; по мере понижения ее поднимается другое плечо, снабженное противовесом. Соединенный с рычагом указатель останавливается против цифры на циферблате, означающей вес предмета. Редко делаются для больших грузов. Обыкновенно употребляются для писем. Невыгода их в том, что первые деления больше последующих, т. е., что чувствительность весов быстро уменьшается с увеличением груза.

Гидравлические весы основаны на измерении давления, претерпеваемого жидкостью, налитою в цилиндрическом сосуде, на поверхности которой находится поршень, нагружаемый взвешиваемым телом. Фиг. 18 изображает крановые гидравлические весы. Металлическая дуга надевается на крюк крана, к кольцу подвешивается измеряемый груз. Кольцо соединено со стержнем поршня, движущегося в цилиндре, наполненном маслом; давление указывается стрелкою манометра но циферблату. Зная давление (в килограммах на см² или в атмосферах) и поверхность поршня, можно определить в весовых единицах давление поднятого краном груза. Этот вес может быть прямо написан на циферблате. По простоте устройства гидравлические весы могут быть пригодны во многих случаях, где не требуется точность, но скорость взвешивания.

Е) Разновесы. — При весах имеется набор гирь — разновес. Для торговли имеются большие и средние чугунные разновесы, или средние и малые латунные; о степени точности их см. Вес и взвешивание. Большие гири у нас имеют дугообразную ручку, французские — кольцо. Для точных взвешиваний употребляются латунные вызолоченные гири, имеющие приблизительную форму цилиндра с головкой, и величиною до 1 грамма. Меньшие гирьки имеют форму пластинок с загнутым краем и делаются из листовой платины, а самые малые — из проволоки. Впрочем, гирьки меньше 1 см обыкновенно не делаются, а доли см определяются передвижением проволоки в 1 сантиметр по разделенному плечу коромысла или же измеряются из угла наклонения коромысла. Точные разновесы делаются также из горного хрусталя (цилиндры или шарики), не изменяющегося от действия атмосферы; но горный хрусталь весьма дорогой материал.

Заключение. Устройство точных весов по существу не может быть доведено далеко за пределы той чувствительности и точности, которой оно уже достигло. Количества вещества, уже не чувствительные для весов и даже гораздо меньшие, еще могут быть замечены химическими реакциями и спектроскопом (например, присутствие натрия в пламени); мелкие животные, в подробностях видимые в микроскопах, не могут быть прямо взвешены, и т. п. Но слабые притяжения могут быть измеряемы еще другими способами (см. Крутильные весы), о которых здесь не упоминается. Что же касается весов, как измерителей массы, то они могут показать присутствие массы в  миллигр. и измерить массы в  миллигр., или точнее, измерить большие массы с такою точностью. Совершенство нынешних В. таково, что возможны, напр., физиологические опыты с человеком, причем потеря или приобретение веса около 2 мг может быть уже замечено (см. табл., весы на 75 кило). Применение же весовой меры к науке и технике вызвало такое множество специальных весов, что их перечислить здесь невозможно; некоторые из них будут описаны в статьях соответственной специальности. Желающие получить о том понятие могут с пользою пересмотреть чертежи в иллюстрированном каталоге весов И. Неметца (Josef Nemetz, «Pracisionswaagen und Gewichte», Вена, 1891, «Haupt-Katalog», № XII, 1891). Teopию В. и их устройство см. в сочин. Эрнста Брауэра («Die Konstruction der Waage», 1887, с атласом). Было также упоминаемо о сочинении Д. И. Менделеева, в котором высказано много соображений об устройстве весов, действительно получивших впоследствии применение.

Весы магнитные служат для определения изменений силы земного магнетизма (см. Магнетизм земли).

Приложения 
</div>

<div class=innertext>

Примечания 

ЭСБЕ:Приборы