Dynamometry – czym są i jak działają?

Jeśli uderzymy się młotkiem w palec to z niewątpliwą i nad wyraz wielką jasnością uzmysłowimy sobie to, czym jest siła, nawet wtedy, gdy jej naukowa definicja nie była wcześniej dla nas zrozumiała. Wedle nauki młotek uderzający w palec jest oddziaływaniem fizycznym między ciałami, które nazywane jest z języka greckiego mianem „dynamis”, co po polsku oznacza m.in. właśnie siłę. Z powyższego można by wydedukować, że dynamometr będzie czymś, co mierzy siłę.

Dynamika i dynamometry

Teza sformułowana w ostatnim zdaniu wstępu do niniejszego tekstu jest oczywiście prawdziwa. Dynamika to jeden z działów mechaniki opisujący ruch ciał materialnych wywoływany działaniem sił, a siła to wektorowa wielkość fizyczna, której miarą w układzie SI jest „niuton” [N] i która może być mierzona dynamometrem. Chcąc jak najprościej wyjaśnić działanie dynamometru, możemy posłużyć się naszym młotkiem, lecz zamiast walić nim w swój lub czyjś cudzy palec, wymierzmy uderzenie w tacę zwykłej sprężynowej wagi kuchennej. Pod takim ciosem wskaźnik wagi z pewnością się wychyli, a wielkość tego wychylenia będzie tym większa, im mocniejsze będzie uderzenie. Oczywiście nasze domowe wagi wyskalowane są zazwyczaj w kilogramach, które są miarą masy, lecz w niczym nie zmienia to istoty zagadnienia. Dla porządku dodajmy w tym miejscu, że siła ma wartość jednego 1 N, jeśli nadaje ciału o masie 1 kg przyśpieszenie 1m/s2. O tym, czym dokładnie są dynamometry, jak działają i jakie są ich rodzaje, opowiadamy, posługując się informacjami, jakie na ten uzyskaliśmy w Centrum Techniki Okrętowej w Gdańsku.

Dynamometry, ich rodzaje oraz zastosowania

Jak można by się domyślać, budowa najprostszego, klasycznego dynamometru lub też siłomierza, jeśli tak kto woli, jest konstrukcyjnie zbliżona do wielu różnych wag sprężynowych, z których korzystamy na co dzień. Współczesny dynamometr ma skalę zgodną z układem SI, w którym podstawową miarą jednostką siły jest wspomniany wcześniej niuton [N], stąd też jeszcze jedna jego nazwa, a mianowicie niutonometr. Zasadniczą częścią typowego siłomierza jest sprężyna, a działanie przyrządu opiera się na tzw. prawie Hoke’a, mówiącym, że odkształcenie elementu sprężystego jest proporcjonalne do wielkości działającej nań siły. Sprężyna jest przytwierdzona na stałe do jednego końca obudowy dynamometru, a jej drugi, swobodny koniec porusza się wzdłuż umieszczonej przy nim skali, wyznaczając swoim wskaźnikiem wartość „uczepionej” lub „przyłożonej” do niego siły. Ponieważ z wszelkiego rodzaju siłami mamy do czynienia niemal wszędzie, to i dynamometry mają bardzo szerokie zastosowania. Wiemy już, że jako wagi sprężynowe mogą one w sposób pośredni mierzyć ciężar różnych przedmiotów, natomiast w swych innych postaciach zmierzą one wartość siły mięśni dłoni, naciąg stalowych taśm geodezyjnych, tzw. uciągi pojazdów albo statków lub wszelkich innych maszyn, siłę dokręcania śruby, siłę ciągu rakiety, siły wyginające różne belki konstrukcyjne i wiele innych. Mimo różnic wynikających z ich zastosowań oraz pewnych odrębnych niuansów konstrukcyjnych jak np. cyfrowe czy też mechaniczne wskaźniki, wszystkie dynamometry zbudowane są podobnie i zawsze służą do mierzenia sił rozciągających, ściskających albo zginających.