για σχεδόν 130 χρόνια, το κιλό έχει οριστεί από ένα μικρό κύλινδρο πλατίνας και ιριδίου που κάθεται σε ένα θησαυροφυλάκιο εκτός του Παρισιού. Κάθε άλλη μονάδα μέτρησης ορίζεται από την αναπαραγώγιμη φυσικό φαινόμενο. Το δεύτερο είναι ένας ακριβής αριθμός ταλαντώσεων ενός ατόμου καισίου και ένας μετρητής είναι το μήκος του μήκους ταξιδεύει το 1/299792458ο του δευτερολέπτου. Μόνο το κιλό ορίζεται από ένα πραγματικό αντικείμενο, μέχρι το NIST και τη διεθνή επιτροπή βάρη και τα βήματα το καθορίζουν ως συνάρτηση της σταθεράς Planck. Πώς μετράτε τη σταθερά Planck; Με ισορροπία watt. Πώς δημιουργείτε μια ισορροπία watt; Με το Lego, φυσικά.
Μια ισορροπία Watt μοιάζει με μια διπλή οπλισμένη κλίμακα όπου ένα βάρος μπορεί να συγκριθεί με ένα άλλο βάρος γνωστής μάζας. Αντί να χρησιμοποιείτε δύο χέρια, μια ισορροπία Watt έχει μόνο ένα βραχίονα, που εισέρχεται σε ισορροπία με ένα ρεύμα που ρέει μέσα από ένα πηνίο. Η μηχανική ισχύ στην ισορροπία – που προκαλείται από ό, τι βρίσκεται στην πλάκα ισορροπίας – μπορεί στη συνέχεια να συγκριθεί με την ηλεκτρική ισχύ και τελικά η σταθερά Planck. Αυτό θα είναι σύντομα μέρος του τυπικού ορισμού του κιλού και ναι, μια συσκευή που θα μετρήσει αυτό μπορεί να γίνει από το Lego.
Τα μόνα σημαντικά μη-le-lego μέρη στην ισορροπία Lego Watt είναι μερικά πηνία συρματοπλέγματος γύρω από ένα σωλήνα PVC και μερικά μαγνήτες νεοδυμίου. Αυτά τοποθετούνται και στα δύο χέρια της ισορροπίας και ένα ζεύγος λέιζερ χρησιμοποιούνται για να βεβαιωθούν ότι τόσο τα χέρια της ισορροπίας είναι επίπεδο. Τα δεδομένα συλλέγονται μετρώντας τα πηνία μέσω μερικών αναλογικών ακίδων σε ένα labjack και ένα phidget. Μόλις μετρηθεί η τάση και ο ρεύμα που προκαλείται σε κάθε πηνίο, η ισχύς μπορεί να υπολογιστεί, τότε η σταθερά Planck και, τέλος, πόσο κλείσει η μάζα στο ταψί του ισορροπίας σε ένα πραγματικό, εξιδανικευμένο κιλό. Παρά το γεγονός ότι έγινε από το Lego, αυτό το σύστημα μπορεί να μετρήσει μια μάζα gram σε 1% αβεβαιότητα.
Οι συγγραφείς περιλάμβαναν μια λίστα με τα μέρη LEGO, πολλά από τα οποία θα μπορούσαν να βρεθούν σε οποιαδήποτε τεράστια μπανιέρα του Lego σε ένα ντουλάπι 8 ετών. Το μόνο πραγματικά ακριβό στοιχείο στο BOM είναι ένα USB USB 16 bit. Εκτός από αυτό, είναι κάτι που μπορεί να χτίσει κάποιος.
Ευχαριστώ [ματ] για την άκρη.