מאזניים ומשקל – איך אנחנו שוקלים דברים?

מס' משכים 2
משך 1: תאוריה והתחלת בניה
משך 2: סיום בניה ובדיקת משקלים שונים של חפצים בכיתה

הקדמה והקשר מדעי:

המאזניים הם מכשיר מדידה בסיסי שמלווה את האנושות כבר אלפי שנים, ומאפשר לנו לדעת כמה חפץ שוקל.
בעזרת מדידת משקל אנחנו יכולים לסחור, לבשל, לבנות, ואפילו לבדוק את בריאות הגוף שלנו.
בשיעור זה, הילדים יבנו בעצמם דגם של מאזניים אלקטרוניים – עם משטח שקילה ותצוגה דיגיטלית שמראה את המספרים.

🏺 רקע היסטורי:

המאזניים הראשונים הומצאו ככל הנראה בבבל ובמצרים העתיקה כבר בשנת 2,000 לפני הספירה.
באותם ימים, אנשים שקלו חפצים באמצעות מאזני איזון – שני כפות תלויות, ועליהן שמים חפץ ומשקולות.
מאזניים כאלה הופיעו גם ביוון וברומא, ואפילו מופיעים בציורים קדומים לצד סוחרים ואפילו אלי צדק.
בהמשך פותחו מאזניים מתקדמים עם קפיצים, מד לחץ, ועד למשקלים אלקטרוניים שאנו מכירים היום.
המדען גאלילאו תרם להבנה של עקרונות שקילה, ולימים פותחו מאזניים שמודדים גם מסות זעירות במיוחד, כמו במעבדה.

מטרות מדעיות בשיעור:
 

🔹 ההבדל בין מסה לבין משקל

מסה היא כמות החומר שיש בגוף – והיא תמיד קבועה, לא משנה איפה נמדוד אותה.
משקל הוא הכוח שבו כדור הארץ (או כל כוכב אחר) מושך את הגוף – ולכן משתנה בהתאם לכבידה.
למשל, גוף של 1 ק"ג שוקל פחות על הירח מאשר על כדור הארץ – אבל המסה שלו נשארת 1 ק"ג.

🔹 יחידות מדידה: גרם (g), קילוגרם (kg), טון

היחידה הקטנה היא גרם (g), ואחריה קילוגרם (1 ק"ג = 1,000 גרם), ולבסוף טון (1 טון = 1,000 ק"ג).
במטבח שוקלים לרוב בגרמים, בגוף האדם בקילוגרמים, ובבניין או משאיות בטונות.
לכל תחום יש את יחידת המדידה שנוחה ומתאימה לו.

🔹 שקילה בעזרת איזון לשקילה דיגיטלית

מאזניים מסורתיים פועלים על עיקרון האיזון בין משקלים – שני צדדים שצריכים להתאזן.
מאזניים דיגיטליים משתמשים בחיישנים כדי למדוד לחץ ולהציג תוצאה על מסך.
השקילה הדיגיטלית מהירה, מדויקת וקלה יותר – אבל דורשת מקור חשמל.

🔹 איך לחץ הופך לערך מספרי במאזניים אלקטרוניים

כאשר מניחים חפץ על המשטח, הוא לוחץ על חיישן משקל (Load Cell).
החיישן מתעוות מעט – ועיוות זעיר זה נמדד כהפרש חשמלי שהופך לערך מספרי.
כך נוצרת תוצאה מדויקת שמוצגת על הצג, אפילו לעשירית הגרם.

🔹 מונחים: תצוגה דיגיטלית, חיישן משקל, לחצן איפוס, מדויק לעשירית גרם

תצוגה דיגיטלית היא המסך שמציג את המספרים – ברוב המאזניים יש תצוגת LED.
חיישן משקל הוא החלק שמודד את הלחץ וממיר אותו לאות חשמלי.
לחצן איפוס מאפס את המשקל לתצוגת 0.0, כדי למדוד רק את מה שמניחים – בדיוק לעשירית גרם.