Kas yra hidrostatinis balansas?

Jei žmogus norėtų sužinoti, kiek aukso ar kitų mažiau vertingų metalų yra karūnoje, kaip žinojo Archimedas, reikėtų suprasti hidrostatinės pusiausvyros arba hidrostatinės pusiausvyros principą; tai galima padaryti naudojant laboratorinę įrangą, kurios pavadinimas yra toks pat – hidrostatinis balansas. Iš esmės šis prietaisas matuoja medžiagos ar objekto, pvz., brangakmenio ar skysčio, svorį. Tai daroma lyginant objekto, pakibusio ore ir vėl vandenyje, svorį, kur, kaip žino plaukikai, daiktai atrodo daug lengvesni; Taip yra dėl vandens stūmimo į viršų objektą, kuris taip pat gali išstumti vandenį iš talpyklos. Įranga, kuri matuoja šias charakteristikas, dažnai primena mechanines arba elektronines svarstykles su pritvirtintu indu atitinkamai medžiagai laikyti.

Norint nustatyti tankio charakteristikas naudojant hidrostatines svarstykles, medžiaga pirmiausia pasveriama ore, o tada ta pati medžiaga panardinama į didesnį indą, kuriame yra vandens. Šie du matavimai yra lyginami ir suformuluoti taip, kad apibūdintų medžiagos gravitaciją. Gravitacijos matas suteikia tyrėjams svarbią informaciją apie daikto tankį arba apie tai, kaip medžiaga ar objektas elgsis esant įvairiam slėgiui.

Hidrostatinė pusiausvyra dažnai reiškia ryšį tarp gravitacijos ir dujų slėgio medžiagoje. Medžiagos skirtingais gyliais patiria skirtingą slėgį. Kuo gilesnė sritis, tuo didesnį spaudimą ji atlaiko nuo gravitacijos. Iš esmės, kai gravitacija spaudžia žemyn – santykinis padidėjimas – medžiagos slėgio gradientas taip pat didėja. Paprasčiau tariant, norint išmatuoti auksą karūnoje, gali būti naudinga žinoti, kad vandens jėga, nukreipta į objektą, yra lygi jo išstumto skysčio svoriui.

Šios jėgos gali sąveikauti su medžiaga kitais aspektais, tokiais kaip temperatūra ir paviršiaus plotas, sukuriant slėgį ar energiją. Hidrostatinis balansas gali suspenduoti elementus kituose mišiniuose ir vandenyje, kad būtų galima išmatuoti medžiagų gravitaciją. Priemonės taip pat gali nustatyti medžiagų, kurios gali būti sumaišytos su kitais elementais, grynumą; pavyzdžiui, ar karūnoje yra priemaišų, ar Archimedo atveju – sidabro, kurio hidrostatinė pusiausvyra gerokai skiriasi nuo aukso. Šiandien ši technologija gali būti naudojama tokiose srityse kaip gemologija, astrofizika, geologija ir atmosfera; didesniu masteliu šis principas naudojamas planetų ir žvaigždžių charakteristikoms apibūdinti. Visais šiais atvejais hidrostatinė pusiausvyra reiškia, kaip medžiaga gali elgtis arba išlaikyti savo formą ar sudėtį esant kintamam slėgiui.

Tradiciškai hidrostatinių balansų technologija rėmėsi mechanine įranga. Ši technologija paprastai buvo suformuota kaip bendra pusiausvyra: T formos konstrukcija, laikanti du indus abiejuose galuose. Dėl svorio skirtumų svirties svirtis nusilenktų sunkesnio elemento link.

Šiuolaikinė hidrostatinio balanso įranga remiasi griežtu elektroniniu jutimu. Technologijos gali būti panašios į svarstykles su vienu indu, pakabintu ant elektronikos platformos. Instrumentai gali būti keičiami į įvairius dydžius; kai kurie yra skirti darbui ant stalo, o kiti yra didesni, atskiri įrenginiai, skirti tvarkyti didesnius laivus.
Šiuolaikiniai įrenginiai siūlo skaitmeninius išėjimus ir daugybę kitų tikslių rodmenų. Kompiuterizuoti skaitmeniniai jutikliai gali pranešti ne tik apie nurodytą elemento hidrostatinę pusiausvyrą, bet ir išvesti papildomą skaičiuojamą informaciją. Tokie duomenys gali apimti einamąją analizę ir matavimų eilučių palyginimą, taip pat vienetų konvertavimą tarp Imperijos ar metrinių sistemų; už paruoštą produkciją bet kokiomis priemonėmis.