For nearly 130 years, the kilogram has been defined by a small platinum and iridium cylinder sitting in a vault outside Paris. Minden más mérési egységet reprodukálható fizikai jelenség határozza meg; A második a céziumatom oszcillációjának pontos száma, és egy mérő a hosszúságú fényt utazik 1/29792458-ban. only the kilogram is defined by an actual object, until NIST and the international committee of Weights and steps defines it as a function of the Planck constant. Hogyan méri a Planck állandóját? Watt egyensúlyban. Hogyan építesz egy Watt egyensúlyt? Lego-val természetesen.
A watt mérleg úgy néz ki, mint egy kettős fegyveres skála, ahol az egyik súlyt összehasonlíthatjuk az ismert tömeg tömegével. Ahelyett, hogy két karot használna, a watt-egyensúly csak egy karja van, amely egy tekercsen keresztül áramlik egyensúlyba. The mechanical power in the balance – brought about by whatever is on the balance plate – can then be compared to the electrical power, and eventually the Planck constant. Ez hamarosan része lesz a kilogramm formális definíciójának, és igen, a mérő eszköz a LEGO-ból.
A LEGO Watt Balance egyetlen fő nem-lego részei néhány tekercs a huzal, a PVC cső és néhány neodímium mágnes körül. These are placed on both arms of the balance, and a pair of lasers are used to make sure both arms of the balance are level. Az adatokat úgy gyűjtik össze, hogy a tekercseket néhány analóg csappal és egy phidgeten keresztül mérjük. Ha az egyes tekercsekben indukált feszültséget és áramot mértük, a teljesítmény kiszámítható, majd a Planck állandó, és végül, hogy a tömeg a mérlegben lévő tömeg egy igazi, idealizált kilogramm. Annak ellenére, hogy a LEGO-ból készült, ez a rendszer mérheti a gramm tömegét 1% -os bizonytalanságra.
The authors have included a list of Lego parts, many of which could be found in any huge tub of Lego in an 8-year-old’s closet. Az egyetlen nagyon drága elem a BOM-on egy 16 bites USB DAQ; Eltekintve attól, hogy ez valami, amit valaki építhet.
Köszönöm [Matt] a csúcsra.