Sisältö
Voimamittarit, tunnetaan myös nimellä Newton-mittarit, ovat eri muodoissa, mutta tekevät käytännössä saman työn mittaamalla maailmankaikkeuden eri voimia.
Voimamittarit
Koko maailmankaikkeudessa on erilaisia voimia, jotka voivat toimia esineisiin liikkeen luomiseksi. Jotkut mitattavista voimista sisältävät jännityksen sekä painovoima- ja kitkavoimat. Voima vaikuttaa esineeseen aiheuttaen sen työntämisen, vetämisen, kiihdyttämisen, kiertämisen tai muodonmuutoksen. Voimamittarit mittaa kohteisiin kohdistuvia voimia Newtonin tieteellisissä mittauksissa. Perusmittarit käyttävät voimia mitaamaan joustavia materiaaleja, kuten jousia ja kuminauhoja. Hyvä esimerkki voimamittarista on kylpyhuonevaaka, joka mittaa siihen kohdistetun voiman määrän ja näyttää tämän voiman painoyksiköinä.
Robert Hooke
Englantilainen tiedemies Robert Hooke loi vuonna 1678 voimamittarin näyttämällä jousen venyttämän matkan verrannollisesti siihen kohdistetun voiman määrään. Hänen voimateoriansa tunnettiin Hooken laki. Jousia käytetään usein voimamittarissa Hooken kokeilujen takia.
Newton
Jokaisella voimalla on koko ja suunta, koon ja suunnan yhdistelmä lasketaan voimavektorina. Voiman mittaamisen yleinen yksikkö on Newton (N), joka on nimetty Sir Isaac Newtonin mukaan. Ensimmäinen Newtonin esittämä liikelaki ilmaisee ajatuksen, että esine ei liiku tai pysy suorassa liikkeessä, ellei siihen vaikuta ulkoinen voima. Newtonin toinen laki selittää, kuinka ulkoinen esine vaikuttaa objektin nopeuteen ja suuntaan. Voimamittarit tunnetaan myös Newton-mittarina, koska kokeessa kohdistetut voimat voidaan mitata Newtonissa.
Kuminauhat
Voimamittarit tehdään usein kuminauhoilla, koska ne myös noudattavat Hooken lakia venyttämällä niihin kohdistetun voiman määrän takia. Kuminauha ei kuitenkaan ole aina tarkka, koska kuminauhojen elastisuus muuttuu jokaisen käytön aikana.
Voimamittarien käyttö
Peruskokeet voimemittarien avulla voivat mitata painovoimaa pienillä esineillä, jotka putosivat ollessaan kiinnitettyinä voimemittariin. Voimamittarit mittaavat myös voimaa, joka tarvitaan esineen vetämiseen kaltevuuteen, ja katapultin heittämisvarpaan kohdistuva voima.
Yksinkertainen voimamittari
Yksinkertaiset voimamittarit voidaan valmistaa käyttämällä kahta kappaletta PVC-letkua, kahta pientä aluslevyä, langan pituutta ja paksu kuminauhaa.