كيفية صنع ميزان ذو الكفتين

الميزان ذو الكفتين

استخدم الميزان ذو الكفتين والمعروف بالميزان المزدوج منذ القدم لقياس الأوزان المُختلفة، وتم اختراعه في الفترة بين عام (1602-1675)على يد عالم الرياضيات الفرنسي جيل بيرسون دي روبرفال، والذي بدء بمُقارنة الميزان بمبدأ عمل الرافعة البسيطة، بحيث يكون شريط التوازن هو العنصر الأساسيّ الذي يُحدد اتزانه، كما توجد فيه نقطة ارتكازٍ تضبط الاتزان بشكلٍ أدق أيضاً وتضمن ثبات الذراع البسيط، ومن جهة أخرى فقد تطورت أجهزة قياس الوزن العصريّة، واختلفت أشكالها وأنواعها وطريقة عملها، لكن لازال هذا الميزان معروفاً ومُستخدماً لدى بعض الأشخاص وفي التطبيقات المدرسية والعلمية، حيث يُمكن صنعه بطرقٍ منزلية بسيطة ستُذكر بعضها في المقال الآتي أدناه.^[١][٢]

طُرق عمل الميزان ذو الكفتين

هُنالك العديد من الطرق المُختلفة التي يُمكن الاستعانة بها لعمل الميزان المزدوج ذو الكفتين، ومنها ما يأتي:

طريقة عمل ميزان بالكؤوس البلاستيكية

تُعتبر هذه الوسيلة التعليمية بسيطةً ومُفيدة جداً للأطفال لتعليمهم مبادئ وقوانين الفيزياء الأساسيّة القائمة على الموازنة بين الكتل وأوزان العناصر المُختلفة، ويُصنع بطريقة يدويّة سهلة وممتعة باتّباع الخطوات الآتية:^[٣]

• المواد اللازمة:
  • خرّامة ثقوب.
  • كوبان من الورق، أو بلاستيك بنفس الحجم والوزن.
  • خيوط متينة سميكة قليلاً.
  • علّاقة ملابس معدنيّة أو خشبيّة أو بلاستيكيّة مُسننة الجوانب.
  • مقص.
  • كتل أو ألعاب مُختلفة بسيطة لوزنها بعد الانتهاء.
  • عناصر ومُلصقات للزينة (اختياري).
• طريقة الصُنع:
  • تُصنع ثقوب في كوبي الورق أو البلاستيك المُختارين بحيث يُثقب كل منهما ثقبين لكل جانب، مع التنويه لضرورة جعل الثقوب قريبة من حافة الكؤوس وبشكلٍ مُتقابل من اليمين واليسار.
  • يُقص خيطان مُتساويان في الطول بحيث يبلغ طول كل منهما 30 سم، ويُفضّل استخدام خيوط سميكة وقوية للحصول على ميزان متين، إضافةً لوضعهما على مستوى واحد والتحقق من تساوي أطوالهما؛ للحصول على كفتين متوازنتين لاحقاً.
  • يُربط الخيط الأول من جانبي الكأس بإدخاله عبر الثقوب بحيث يُصنع قوس كالمقبض ينتهي بعقدتين كل منهما في الثقبين الجانبيين للكوب، وتُكرر الخطوات نفسها لعمل مقبض في الكوب الثاني بنفس الطريقة وبنفس المقاس.
  • تُستخدم العلاقة المُسننة التي تحتوي على شق جانبي وخطاف علوي؛ لتعليق مقابض الكؤوس التي تم صُنعها في الخطوة السابقة عليها والحصول على كفتين متوازنتين من الكؤوس، وفي حال عدم وجود شق في جانبي خطاف العلاقة يُمكن استخدام خيوط لربط المقابض في أعلى الكؤوس الورقية بأسفل سلك علاقة الملابس لتثبيتها وضمان عدم سقوطها.
  • تُعلّق الأكواب على جانبي شماعة الملابس في الفتحات ويُرفع الميزان من خطاف الشماعة للتحقق منه وفحص اتزانه، حيث يجب أن يكون الكأسين معلقين على نفس المستوى.
  • تُزيّن كؤوس الميزان بالطوابع والمُلصقات حسب الرغبة، ويُمكن استخدام أقلام التلوين للرسم عليه، أو كتابة الأسماء.
  • يُعلّق الميزان على مقبض الباب؛ لأنه منخفض بدرجةٍ مُناسبة لوصول الأطفال له، ويُمكن استخدام القضيب الذي تُعلّق عليه علاقة الملابس.
  • تُعلّق الأشياء البسيطة على الميزان لوزنها، ويُنصح بعدم استخدام الأشياء الثقيلة جداً ووضعها داخل الكؤوس، ومنها: الصخور الصغيرة، وقطع الفواكه الخفيفة، كالفراولة، والتوت، والعنب، والألعاب الصغيرة الحجم وغيرها، حيث إن الكأس الأثقل سوف ينزل للأسفل ويتسبب بميل المقياس نحوه.

طريقة عمل ميزان بالأقراص المُدمجة

يُصنع الميزان ذو الكفتين باستخدام الأقراص المُدمجة باتباع الخطوات الآتية:^[٤]

• المواد اللازمة:
  • مسطرة بلاستيكيّة.
  • قُرصان مُدمجان من أقراص التخزين المحوسبة (CD).
  • قطعتان صغيرتان من الخشب الرقائقي.
  • مسامير ذات نهاية طويلة.
  • صمولة تثبيت.
  • مثقاب لعمل ثقوب في الأقراص.
  • سلكيّ فولاذ من الأسلاك المُخصصة لاصطياد السمك مع خطاف تعليق في نهايتهما.
• طريقة الصُنع:
  • يُصنع ثُقبين كبيرين في جانبي المسطرة البلاستيكية التي ستكون شعاع الميزان، ثم يُصنع ثقبين أصغر بقرب الثقبين الأولين؛ لتعليق الكفتين بهما، ثم يُصنع ثقب في مُنتصف المسطرة.
  • تُثقب الأقراص المدمجة بعمل 3 فتحات على أبعادٍ متساويّة في كلا القرصين لربط الأسلاك بها، وتشكيل كفتين مُعلقتين للميزان.
  • تُربط أسلاك صيد السمك الفولاذيّة التي تنتهي بحلقة بالثقوب الموجودة على الأقراص المُدمجة باستخدام مشبك الورق.
  • توصل الأسلاك الفولاذيّة المربوطة بالأقراص المُدمجة بأطراف المسطرة بتعليقها وربطها باستخدام مشابك الورق.
  • تُقسّم قطعة الخشب الرقائقي من المُنتصف برسم خط مُستقيم بقلم الرصاص، ثم تُصنع خطوط عرضيّة أخرى من الحافة السفليّة باتجاه الأعلى، ولا يُهم عددها لكن يجب أن تفصلها مسافة ثابتة تُقارب 0.6 سم، حيث ستُستخدم هذه الخطوط والمسافة بمثابة نقطة مرجعية تُقاس وتحدد من خلالها نقطة تثبيت كفتي الميزان.
  • تُثبت المسطرة من الثقب الموجود في المُنتصف باللوح الخشبي المُقسّم في الخطوة السابقة، وذلك بتثبيتها بمسمارٍ طويل بواسطة الثقب الموجود في مُنتصفها، إضافةً لوضع علامة عند خط المُنتصف.
  • توضع صمولة في المسمار المُثبت في لوح الخشب من الخلف لتثبيت الميزان وضبطه ليكون متوازناً عند التحقق منه واختبار توازن كفتيه جيّداً.
  • يُلصق المسمار الذي ثُبت من خلاله توازن الميزان بالصمولة من الخلف بواسطة الغراء اللاصق لضمان ثبات ومتانة الميزان.
  • يُجرب عيار الميزان ويتم قياس الكتل وتوزينها من خلاله، وذلك باختيار كتل لعناصر أو أدوات بسيطة ووضعها فوق الكفتين (الأقراص المُدمجة) ومُشاهدة النتيجة، حيث إن الكفة التي ترجح تكون للكتلة الأثقل وزناً.

طريقة عمل ميزان بسيط بالممحاة والمسطرة

تُستخدم مشاريع الميزان ذو الكفتين ذو المكوّنات البسيطة المتوافرة في الغرف الصفيّة كتطبيقٍ عملي على عمليات قياس الوزن والتفريق بين الكتل الأثقل منها والأخف وزناً، حيث يحتاج الميزان عند صُنعه إلى نقطة ارتكازٍ ثابتة يقع فوقها شعاع الوزن الذي ستتصل به الوسائل المُراد قياس وزنها بوضعها فوقه،^[٥][٦] ويُصنع بالطريقة الآتية:^[٦]

• تُستخدم ممحاة صغيرة مُربعة الشكل كنقطة ارتكاز؛ لأنها مطاطيّة وثابتة.
• توضع مسطرة فوق الممحاة بحيث تكون بمثابة شُعاع تحديد الوزن الذي ستوضع فوقه الكتل المُراد وزنها.
• توضع الأجسام المُراد وزنها، حيث يُمكن وضع حجرين بأوزان مُختلفة لكن صغيرة نسبيّاً، أو كتل معروفة، ومُشاهدة الكفة في الجهة التي ستنزل للأسفل تأثراً بثقل الجسم الموجود فوقها.

المراجع

1. ↑ ” The Roberval Balance.”, lockhaven.edu, Retrieved 28-6-2020. Edited.
2. ↑ Michelle Radcliff, ” Antique Balance Scales”، antiques.lovetoknow.com, Retrieved 28-6-2020. Edited.
3. ↑ “How to Make a Balance Scale for Kids”, www.wikihow.com,23-6-2019، Retrieved 28-6-2020. Edited.
4. ↑ darobsr, “Make a Balance Scale Accurate to 1/2 Gram, Using a Ruler and 2 Old CDs”، www.instructables.com, Retrieved 28-6-2020. Edited.
5. ↑ Jennifer Sobek (24-4-2017), “The Difference Between a Triple Beam Balance & Double Beam Balance”، sciencing.com, Retrieved 28-6-2020. Edited.
6. ^ ^{أ ب} Lipi Gupta (28-8-2019), ” How to Make a Balance Scale”، sciencing.com, Retrieved 28-6-2020. Edited.