と130年近くのプランク定数を測定すると、キログラムはパリの外のボールトに座っている小さな白金とイリジウムのシリンダーによって定義されています。他のすべての測定単位は再現性のある物理現象によって定義されます。 2つ目は、セシウム原子の正確な振動数であり、1/299792458秒の長さの光は1/299792458Tの長さの光です。キログラムのみが実際のオブジェクトによって定義され、NISTおよび国際的な重み委員会およびステップはPlanck定数の関数としてそれを定義するまで定義されます。 Planckを定数を測るにどのように測定しますか？ワットのバランスがあります。ワットバランスをどのように構築しますか？レゴ、もちろん。
ワットバランスは、1つの重みを既知の質量の他の重さと比較できる両腕のスケールのように見えます。 2本の腕を使用する代わりに、ワットバランスは1つのアームのみを持ち、コイルを流れる電流によってバランスされます。バランスプレート上にあるものは何でも持ち込まれた機械的な力 – その後、電力と比較され、最終的にはプランク定数をもたらします。これはすぐにキログラムの正式な定義の一部になります。そうすれば、これを測定するための装置はLEGOから行うことができます。
LEGOワットバランスの唯一の主要な非レゴ部品は、PVCパイプといくつかのネオジム磁石の周りにワイヤのワイヤーのコイルのコイルです。これらはバランスの両方の腕に配置され、一対のレーザーはバランスの両方の腕が水平であることを確認するために使用されます。データは、LabjackおよびPhidget上のいくつかのアナログピンを通してコイルを測定することによって収集されます。各コイルに誘起された電圧と電流が測定されると、ワット数を計算することができ、次にプランク定数を定数、最後にバランスパンの質量が本物の理想化されたキログラムまでどれくらい近いかを最後に閉じることができます。レゴから作られていたにもかかわらず、このシステムは1％の不確実性にグラムの質量を測定することができます。
著者らはLEGO部品のリストを含んでいます。その多くは、8歳のクローゼットのレゴのあらゆる巨大な浴槽にあります。 BOMの唯一の本当に高価なアイテムは16ビットUSB DAQです。それ以外のものは、誰かが建てることができるものです。
先端のためにありがとう[マット]。