قياس PLANCK الثابت مع LEGO

منذ ما يقرب من 130 عاما، تم تعريف الكيلوغرام من قبل اسطوانة بلاتينية وصغيرة جالسة في قبو خارج باريس. يتم تعريف كل وحدة قياس أخرى بالظاهرة الفيزيائية القابلة للتكرار؛ والثاني هو عدد دقيق من تذبذبات ذرة سيزيوم، وعداد هو طول طول طول في 1/299792458 من الثانية. يتم تعريف الكيلوغرام فقط من قبل كائن فعلي، حتى يحددها NIST ولجنة الأثقال والخطوات الدولية كدالة لطفل بلانك. كيف تقيس الثابت بلانك؟ مع توازن وات. كيف يمكنك بناء رصيد واط؟ مع ليغو، بالطبع.

يبدو توازن Watt مثل مقياس مسلح مزدوج حيث يمكن مقارنة وزن واحد بفوز آخر من الكتلة المعروفة. بدلا من استخدام ذراعين، فإن توازن Watt فقط لديه ذراع واحدة فقط، أو تحقيق التوازن من خلال التدفق الحالي من خلال لفائف. يمكن بعد ذلك مقارنة القوة الميكانيكية في التوازن – من قبل أي شيء على لوحة التوازن – بالطاقة الكهربائية، وفي النهاية ثابت بلانك. سيكون هذا قريبا جزءا من التعريف الرسمي للفيلوغرام، ونعم، يمكن إجراء جهاز قياس هذا من ليغو.

الأجزاء الرئيسية الوحيدة غير اللغوية في رصيد ليثو وات هي لفائف قليلة من جرح الأسلاك حول أنبوب PVC وعدد قليل من مغناطيس النيوديميوم. يتم وضع هذه على كل من ذراعين الرصيد، ويتم استخدام زوج من الليزر للتأكد من أن ذراعين الرصيد مستوى. يتم جمع البيانات عن طريق قياس الملفات من خلال مسامير تناظرية قليلة على Labjack و Phidget. بمجرد قياس الجهد والحالي الناجم عن كل لفائف، يمكن حساب القوة الكهربائية، ثم ثابت بلانك، وأخيرا مدى إغلاق الكتلة على عموم الرصيد هو كيلوغرام حقيقي ومثالي. على الرغم من أنها مصنوعة من ليغو، يمكن لهذا النظام قياس كتلة غرام إلى عدم اليقين 1٪.

شمل المؤلفون قائمة من أجزاء ليغو، يمكن العثور على العديد منها في أي حوض ضخمة من ليغو في خزانة عمره 8 سنوات. العنصر الوحيد باهظ الثمن في BOM هو DAQ DAQ 16 بت؛ بصرف النظر عن ذلك، فإنه شيء يمكن لأي شخص البناء.

شكرا [مات] للحصول على الحافة.