Согласно законам физики, любое тело имеет массу, и чем она больше, тем сильнее это тело притягивается к земной поверхности. Для определения массы ещё в древности люди придумали несколько способов. В большинстве своём они подразумевали использование такого инструмента, как весы. За несколько тысячелетий было изобретено множество их конструкций.

Кто придумал весы и эталоны?

Весы - история появления устройства для определения массы

Определение массы долгое время люди доверяли своим… рукам. Какой камень был тяжелее — большой или маленький? Разумеется, по внешнему виду можно было утверждать, что тот, что больше. Ну а если камни были разной породы? То и маленький мог оказаться тяжёлым. Наконец, руки и мышечная сила у разных людей были различны. Что для одного представляло тяжесть, для другого — сущий пустяк. В общем, нужен был инструмент, который мог беспристрастно определять вес предмета. Тем паче, что в одном из самых древних занятий человечества — торговле, без весов было никак не обойтись.

Равноплечное изобретение

Самые древние дошедшие до нас весы были найдены археологами на Ближнем Востоке, в районе возникновения месопотамской цивилизации. Этим весам около семи тысяч лет. Они являют собой рычажную конструкцию. Суть их работы в том, что горизонтальная балка держалась на выступе, а на её равноудаленных краях были закреплены одинаковые чаши. В одну из них клали товар, в другую — утвержденные верховной властью эталоны массы. Например, для определения веса небольших предметов у шумеров эталоном были зерна злаков.
Равноплечные весы были простой и гениальной конструкцией и использовались повсеместно в Древнем мире. Так, на древнеегипетском папирусе, датированном 1250 годом до нашей эры, изображён бог Анубис, который такими весами взвешивает сердце каждого новоприбывшего усопшего, а в качестве гири он применяет перо правосудия богини Маат.
Несмотря на универсальность равноплечных весов, В Древнем Риме была изобретена другая конструкция для определения веса. В римских весах передвигается гиря, а точка опоры и положение привеса не меняются. Определение веса происходило по планке, на которую была нанесена шкала. Такие весы ещё называли безменом.
В древности среди людей, занимавшихся определением веса, по определению не должно было быть мошенников. Напротив, весовщики — авторитетные люди, которые пользовались почётом и уважением и часто присутствовали на больших торговых сделках. Рабочие весы они содержали в идеальном состоянии, ведь от правильности измерения зависели как их репутация, так и финансовая стабильность торговцев. Кроме взвешивания товара, весы применяли для идентификации драгоценных камней и монет. Ведь чистое золото имеет высокую плотность, и изделия
Из него значительно тяжелее подделок из меди или сплавов.

Гиря — эталон массы

Древние греки первыми придумали в качестве эталонов массы применять гири строго определённого номинала. Как правило, это были квадратные или прямоугольные пластины, а также — круглые, конусообразные или многогранные куски свинца, бронзы. В Древнем Риме были эталоны другой формы — кубы, круглые шайбы из свинца или камня, шарики.
Иногда, чтобы придать эталону уникальность и таким образом защитить его от подделок, в государствах Древнего мира создавали гири в виде животных, женской фигуры, головы божества. И это неспроста. Вероятность столкнуться с гирей неточного веса была велика, ибо любой торговец хотел получить больше прибыли за свой товар. А с помощью облегчённой гири, которая уравновешивала товар на рычажных весах, это было сделать проще простого. Неудивительно, что в древних трактатах авторы пишут о проклятиях «неверным гирям и весам». В те времена обман с весом товара считался серьёзным преступлением и сурово карался. Впрочем, если только это удавалось доказать.
Рычажные весы пользовались в Европе популярностью на протяжении многих веков. Собственно, как и в древнерусских княжествах. Здесь такие весы назывались скалвы.
Точнее, так называли весовые чашки. За точность измерений таких весов, согласно церковному уставу, отвечало духовенство. В монастырях и храмах имелись ответственные лица, отвечавшие за верность проводимых взвешиваний. В договоре новгородцев с Ливонским орденом указано: «пуд отложихом, а скалвы поставихом по своей воли и по любви».
Трифон Коробейников в своих путевых записках от 1582 года пишет: «…мерило праведное сотворено премудрым Соломоном, кабы две скалвы висят, две чаши великие черны, на железных цепях, а валки без меры…».
Позднее на Руси вошли в обиход неравноплечные весы, называемые «пуд». Создавали такие весы кузнецы, от мастерства которых зависела их точность. В период феодальной раздробленности Руси каждое княжество могло иметь собственную систему измерений веса и эталоны массы. Все это мешало развитию торговли. В период усиления Московского царства великие князья старались привести систему измерения веса к единому стандарту. Но получилось это только у Ивана Грозного, который запретил торговцам иметь собственные гири и весы, а повелел использовать лишь «государственные» эталоны. Царь Фёдор Алексеевич принудил проверять используемые эталоны, а после клеймить их «орленой печатью». Император Пётр своим указом обязал всех ответственных лиц за измерение массы проверять весы и гири дважды в год.

Пружина Гука

В 1660 году английский физик Роберт Гук вывел закон, по которому деформация, возникающая в упругом теле, пропорциональна приложенной к нему силе. Закон Гука стал основополагающим для создания пружинных весов, а рисунок динамометра, опубликованный англичанином, стал прототипом простейших пружинных весов. Иначе говоря, чем тяжелее тело, тем больше оно растягивало эталонную пружину. В 1694 году французский математик Жак Озанам описал изобретённые в Германии пружинные весы, размеры которых были настолько миниатюрны, что их можно было носить в кармане. К слову, взвешивали ими разные товары от 1 до 50 фунтов. В 1698 году немец Кристоф Вайгель описал конструкцию весов без чаш и гирь, где главным элементом была пружина. На основании этой статьи Вайгеля стали считать изобретателем пружинных весов.
А вот первым, кто наладил массовый выпуск пружинных весов, стал англичанин Уильям Солтер в 1760-х годах. Его весы состояли из металлического цилиндра со шкалой, указатель которой зависел от помещённой внутрь цилиндра пружины. На нижнем конце пружины имелся крюк для груза, который растягивал её, а указатель перемещался по шкале.
В 1669 году один из «отцов» Парижской академии наук — математик Жиль де Роберваль придумал разновидность рычажных весов, которые определяли массу быстрее классического варианта. Француз разместил балку-коромысло не поверх, а под чашами весов. Коромысло стало платформой, на краях которой Жиль разместил чаши. Отсюда и новое название весов — платформенные. Чаши размещались на стержнях, находившихся в системе взаимосвязанных рычагов. При взвешивании происходило колебание платформы и система рычагов приобретала форму параллелограмма. Когда весы приходили в состояние покоя, то есть масса вещества равнялась массе эталона в другой чаше, то система рычагов принимала форму прямоугольника. При этом показания весов не зависели от места расположения груза в чаше.
В 1850 году другой француз Жозеф Беранже дополнил эту конструкцию дополнительными рычагами, что придало весам дополнительную чувствительность и точность. На этом принципе были созданы весы, которые ещё не так давно применялись в СССР рыночными торговцами и прозванные ими «уточками» — за птичьи головы, показывавшие равновесие.
В начале XIX века были изобретены десятичные весы — с соотношением массы гирь к нагрузке 1:10 и сотенные — 1:100. А в 1940-х годах был изобретён тензодатчик. Принцип его действия в том, что по изменению сопротивления тензорезистора вычисляется степень деформации, которая будет пропорциональна силе, действующей на конструкцию. Именно тензодатчик стал «сердцем» тензометрических весов, применяемых для взвешивания грузовиков, железнодорожных цистерн и других габаритных грузов.

Журнал: Загадки истории №30, июль 2021 года
Рубрика: Люди и вещи
Автор: Прохор Ежов

Метки: Загадки истории, вес, масса, весы, эталон




Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010-