1. 저울
저울은 어떤 물체에 작용하는 중력 (gravity)을 이용하여 물체의 무게 또는 질량의 비를 측정 하는데 쓰이는 기구의 총칭이다.
저울은 일반적으로 측량하려는 물건의 힘을 추와 균형을 맞추는 구조이며 질량을 재는 저울, 무게를 재는 저울 등이 있다.
기원전 5000년경 이집트에서는 천칭이 사용되었다. 그것은 막대 중앙에 구멍을 뚫고 끈을 꿰어 양끝에다 접시를 달아 맨 것이었다.
한쪽의 접시에 기준이 되는 추를 얹고, 반대쪽의 접시에는 달고 싶은 곡식 등을 얹었다.
기원전 500년경이 되어서 로마 저울이라고 일컫는 ‘대저울’이 발명되었다. 이것은 지레의 원리를 이용한 것인데 추의 위치를 움직임으로써 물건의 무게와 균형이 잡힐 수 있도록 해 천칭보다 편리했다.
유럽에서는 17세기부터 천칭을 개량하는 일이 추진되었고, 1779년에는 프랑스의 로베르발(Gilles. P. de Roberval, 1602~1675)이 앉은뱅이 저울을 발명했다. 이후 19세기 초에는 십진법을 사용한 저울이 발명되었고, 1939년에는 미국에서 전자저울이 발명되면서 전자저울의 시대를 열었다.
2. 천칭저울
10g, 1g, 혹은 0.1g이나 0.01g 등의 질량을 가진 분동을 미리 준비하고, 측정하려는 물체의 무게가 이들 분동을 물체의 무게에 맞추는 장치를 만들면 장소에 관계없이 물체의 정확한 질량을 얻을 수 있다. 이 장치의 대표적인 것이 천칭(天秤)이다.
천칭은 보통 수평한 저울대의 중앙을 나이프에지로 받치고, 받침점 양쪽의 동일 거리가 되는 곳에 접시를 매달아 그 한쪽에는 물체를, 다른 한쪽에는 분동을 얹어서 저울대가 수평으로 될 때 분동의 양을 확인한다.
천칭의 본래의 목적은 질량을 되도록 정밀하게 측정하는 데 있다. 그러므로 감도가 예민할수록 좋다. 감도가 예민하다는 것은, 물체와 분동 사이에 질량이 약간의 차이가 있어도 저울대가 한쪽으로 기울어짐을 말한다. 이렇게 하기 위해서는 저울대를 가급적 길게, 가볍게 만들고, 저울대와 양쪽의 접시를 포함한 것의 중심이 너무 낮지 않아야만 한다. 중심이 높으면 그만큼 불안정해져서, 받침점 양쪽의 무게가 약간의 차이가 있어도 민감하게 반응하여 저울대는 크게 기울어지게 된다.
천칭에는 분동과 물체를 얹는 접시가 저울대 위에 놓여 있는 것도 있다.
3. 앉은뱅이 저울
힘이라는 것은 피부로 느껴지는 정도로 정해지는 것이지만, 고무와 같은 탄성적 물질을 이용함으로써 작용된 힘을 길이로 바꾸어 그 눈금을 정확하게 읽을 수가 있다. 금속 막대에 힘을 가하면 늘어나기는 하지만 늘어나는 정도는 아주 작아서 그대로는 저울로서 사용할 수 없다. 그러나, 이것을 용수철 상태로 감으면 축의 방향에 대해 훅의 법칙이 그대로 성립된다. 용수철 상태를 가진 철사의 각 부분이 약간씩 비틀리고, 그것들이 모여 용수철이 늘어나게 되는 것이다.
4. 전자저울
저울의 균형기구·판독기구 등에 전자기술을 도입한 저울로 균형기구와 판독기구로 이루어져 있다. 종류에는 전자기력을 이용하는 영위식과 하중을 이용하는 로드셀식이 있다.
균형기구에는 하중(荷重)에 의한 저울대의 미묘한 변위를 전기적으로 검출하여, 저울대가 수평이 되도록 전자기력(電磁氣力)을 가감하는 영위식(零位式:zero method)과, 탄성체 블록에 스트레인게이지(strain gauge)를 달아, 탄성체의 변형에 비례한 전기신호를 내는 로드셀(load cell)에 하중을 직접 가하여, 하중에 비례된 전기신호를 검출하는 로드셀식이 있다.
판독기구에는 균형기구의 검출신호를 디지털로 표시하는 것과, 마이크로컴퓨터를 내장시키고, 물건의 질량에 따른 요금의 표시, 용기의 질량을 측정결과에서 빼는 용기 질량 소거, 측정결과의 프린트 출력 등, 다양한 기능을 가지는 것이 있다. 종래의 분동이나 추로 균형을 맞추는 기계식저울에 전자회로를 첨가한 것을 포함하여, 이화학용 정밀 소형저울에서 상업용 저울, 공업용 대형저울에 이르는 각종 저울이 있고, 이 저울들의 정밀도는 기계식 저울과 같은 정도(칭량의 1/105~1/103)이다.
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