Haute Technologie 1820 : projet de balance

[satan1000]

Bonjour à tous
Je reflechis à un systeme de balance qui permette de peser avec precision des poids très petits à très grands. Et comme je n'ais aucunes connaissances techniques je ne sais pas si mon projet est interessant.
Je vais essayé d'expliquer l'idée aussi clairement que possible. Je vois les choses de manière abstraite il n'y a pas de base materiel pour le moment, ca n'est pas a voir comme un guide pratique mais comme des concepts (meme les shémas, exposent les idées rien de plus).
C'est basé sur les balances aniennes pour le principe de base. Ca permet de ne pas avoir de restriction de poid (si on oublis la resistance des materiaux dans lesquels est fait la balance). A son état de base la balance resemble à ca:

balance.jpg

Le coté ou se touve l'objet touche la base/socle de la balance et un courant electrique passe dans ce cas.
Lorsqu'il y a suffisament de poid du coté du systeme de poid, le circuit est coupé (cela doit se produire dès le plus léger écart avec le socle 1/infini mm)
La bar qui soutient les deux plateaux (pour reprendre le parallèle avec les anciennes balances) est delibéremment plus long du coté de l'objet car plus il est long de ce coté plus la pesé sera précise (mais avec l'inconveniens que l'on devra augmenté le poid de l'autre coté en proportion).

Le System de poid:
Le but de ce systeme est d'être le plus précis possible tout en étant plutôt simple dans le principe. Un contenant en forme de spirale, composé de tubes très fins verticaux.
Le premier tube est celui qui permetra de mesurer. Il doit etre le plus fin possible afin d'etre precis. Il est lui-même vertical et relié au autres par le bas. Les autres s'enchaine en escalier, comme ca:

tubes.png

Le tout en spiral autour du premier tube (l'image montre une vu de face sans la spiral, celle-ci serait visible en vue du dessus).
Donc le tout serait compact et fait d'un grand nombre de tubes très fin.
Il n'y aurait plus qu'a lentement verser un liquide dont le rapport volume/masse est connu avec precision et enregistré le volume du dit liquide jusqu'à l'instant précis ou le circuit est coupé. Peut-etre avec une shere très légere/peu dense, flotant a la surface du "tube mesure",et relié par un quelconque moyen à de l'electronique. Voir une shere dans chaque tube afin d'acroitre le nombre de données et rendre le tout plus fiable.
Ensuite plus qu'a calculer en fonction du resultat compte tenu des mesures exacts de chaque éléments du dispositif et des lois physiques.
Biensur tout dépenderait de la finesse de construction.
Je me demande quel precision, en terme d'ordre de grandeur, on pourrait obtenir, ainsi que si ce que je viens d'écrire à un quelconque interet.


N'hesitez pas à me dire si je suis hors sujet, n'y connaissant rien je ne vous en voudrais pas
-----

[Zozo_MP]

Bonjour

Savez-vous ce c'est qu'une balance atomique ?

Encore plus fort une Balance géante pour poids plume (source Le Monde/sciences).

sur Futura-Sciences vous pouvez rechercher comment mesurer la masse d'une planète ! Vous aurez ainsi les deux extrémités de ce que l'on sait peser ou tout du moins mesurer aujourd'hui.

Cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

j'ai retrouvé le poids d'une planète dans l'article sur Futura-Sciences.

Cordialement

[satan1000]

Bonsoir,
Merci de vos reponses ca fais toujours plaisir quand on crée un sujet. En fait en premier lieu je me demandais comment avoir une balance qui puisse, peser des masses tres légeres à très lourdes sans perdre en precision, comme c'est habituellement le cas. Mais avec une contrainte que je me suis imposée qui est le coût le plus bas possible. Donc mon but est de pouvoir peser des choses relativement ordinaire (en terme de poid, peut-etre de un 1mg, la masse d'un moustique même un plus "petit" si possible, jusqu'à 50Kg peut-être) Mais en gardant une précision constante à 0.2mg par exemple. Cela implique sans doute des contraintes particulières que je voudrais régler sans avoir besoin du budget annuel consacré a la recherche en allemagne
Le projet exposé est une tentative de se raprocher de ce resultat compte tenus de ces contraintes (dont je n'ai pas parlé avant car je n'y avait pas pensé en fait).
Bien à vous.

[A voir en vidéo sur Futura]

[satan1000]

D'ailleur je ne suis pas sur de respecter ces contraintes moi même, le systeme aurait sans doute un coût déjà élevé, en raison de la minutie dont le constructeur devrait faire preuve pour atteindre une precision maximal.

[masterclassic]

Bonjour.

N' ayant pas de connaissances techniques, c' est déjà un facteur qui peut mener un projet à l' écheq; d' autant plus qu'il existe une branche scientifique consacrée à la mesure, la metrologie.

Chercher le coût le plus faible possible n' est pas une *contrainte* mais seulement un *critère* pour comparer deux ou plusieurs solutions techniques plus ou moins équivalentes du point de vue technique ou au moins acceptables selon les autres critères posés. Puis, le coût n' est pas le même si on parle d' une pièce ou de 100.000 ou 1.000.000 pièces.

En ce qui concerne la technique de l' idée exposée, j'ai à remarquer que la masse volumique d' un liquide varie avec la température, de même que les dimensions des récipiants (donc leur volume aussi). Il faudrait donc prévoir une température constante, ou au moins stable, homogène et bien connue pendant les mesures (à condition de faire un étalonnage ultra précis à la fraction du mg près, ce qui douteux).

Les barres de la balance devraient avoir une rigidité élevée pour minimiser les déformations en charge élevée, et aussi une très grande précision en ce qui concerne la distribution des masses, sinon la balance ne pourrait pas donner 0 à vide. Cela implique un coût de traitement bien élevé. Toute a mécanique doit éviter les frottements, chose difficile si on veut peser des masses importantes avec une précision tellement fine. Les matériaux devraient être totalement insensibles au magnétisme. Il ne faut pas avoir de vibrations.

Pour ce qui est des tubes fins, il faut savoir que la capillarité joue alors un role important et peut fausser les mesures. De plus, si on cherche une précision de cet ordre de grandeur, il faut examiner si l' 'evaporation du liquide est un facteur qui va fausser également la mesure.

J' ai une certaine expérience de travail avec des balances de laboratoire (jusqu' à 1 mg de précision), avant les balances électroniques, et je connais les difficultés d' une mesure fiable. La moindre vibration de la table, le moindre courant d' air, un écart de température par rapport à la température ambiente changent le résultat. Il faudrait une équipe de spécialistes qui vont définit les écarts acceptables de tous les parties du système (mécaniques, électroniques, hydrauliques, ... ).

Enfin, dans chaque projet expérimental on définit le nombre de chiffres significatives qu'il faut pour atteindre la précision voulue. 50 kg au 0.2mg près, cela sert à quoi s'il change une heure plus tard par exemple à cause d' humidité absorbée de l' atmosphère ambiente?

[Zozo_MP]

Bonjour Masterclassic

Tu as entièrement raison il suffit de se rappeler les discussions byzantines pour le kg étalon et celles toutes aussi difficiles sur le mètre étalon.
Un petit truc à se rappeler aussi dans les horloges astronomiques entièrement mécanique (Cathédrale de Beauvais) les barres de faible diamètre qui constituent le balancier sont faits dans trois matériaux différents qui ne s'allongent pas toutes de la même façon en fonction de la températures, etc... Il y a une dizaine d'autres astuces dans ces horloges pour contrecarrer les imprécisions dues aux dilatationx et aux frottements.

Si notre ami Jaunin passe par là je lui laisse le soin de nous parler de la montre mécanique la plus précise du monde ou de La Rolex Deepsea qui peut descendre plus profond que la quasi-totalité des submersibles de recherche construits dans ce but, et à une profondeur plus de 100 fois supérieure à celle à laquelle un homme peut survivre. (détail écrit sans rire sur le site de la montre).

Cordialement

[polo974]

50 kg à 2 mg, soit à .04 ppm, c'est de la folie...

c'est pire que vouloir mesurer 50 km à 2mm près ou 50m à 2µm près.

supposons une masse de 50kg en or, et une autre en plastique, déjà, au bas mot on aura une erreur de 40 à 60 g selon le plastique (densité 1 à 1.5, donc sans prendre de polystyrène expansé). Enfin, c'est Archimède qui le dit...

le moindre changement de pression atmosphérique change la mesure.

coté dilatation de la balance, le moindre écart de température change la mesure.