Baskül ağırlığı mı ölçer kütleyi mi?

Aslında kütle çekim ivmesi biliniyorsa ağırlık ölçen her araç, kütle de ölçer. Kütle, bir cismin ivmelenmeye gösterdiği dirençtir. Bunu meşhur F=m.a formülünden biliyoruz.

Dünyanın kütle çekiminden dolayı basküle çıkarsanız bir kuvvet uygulamış olursunuz ve buna bağlı olarak da bir değer gösterir. Bu da ağırlık demektir.

Ama baskül aynı yerde durduğu sürece kütle çekim ivmesi aynı olacağı için kütle çekim ivmesinin değeri önemsiz olacaktır. Bu durumda da m'yi yani kütleyi rahatlıkla çıkarabiliriz, dolayısı ile kütle çekim ivmesini de bildiğimiz için kütleyi de ölçebiliyoruz.

Mekanik basküller yaylardan da bildiğimiz Hooke Yasası prensibini kullanır. Yasa şu şekilde ifade edilebilir:

Burada F uygulanan ağırlık (kuvvet birimi), k esneklik katsayısı (kuvvet/uzunluk birimi) ve x uzama-kısalma miktarıdır (uzunluk birimi). SI birim sisteminde konuşacak olursak birimler [Newton] = [Newton/metre]*[metre] şeklindedir. Formül bir yayın uygulanan bir kuvvet altında ne kadar uzayıp kısalacağını bulmamıza yarıyor.

Peki bu prensip basküllerde nasıl çalışıyor? Baskül üretilirken kullanılan yayın malzemesinin mekanik ve geometrik özellikleri [elastisite modülüsü (birimi N/m²), kesit alanı ve uzunluğu] önceden biliniyor. Bu özelliklerden yola çıkarak yukarıda belirttiğim k katsayısı aşağıdaki formülden elde ediliyor:

Baskülün üzerine çıktığımızda kütlemizden ve gezegenin yerçekimi ivmesinden ötürü baskülün içindeki yaya bir kuvvet uygulamış oluyoruz. Baskülün skalası da, aslında bizim ağırlığımızın yarattığı yer değiştirmeyi (formüldeki x) k katsayısı aracılığıyla kuvvete, oradan da bu kuvveti gezegenin yerçekimi ivmesine bölerek kütleye dönüştürüyor ve bize gösteriyor. Yani baskül aslında yaydaki kısalmayı ölçüyor, bu kısalmayı ilk formülü kullanarak kuvvete ve kuvveti de en son kütleye dönüştürüp bize gösteriyor. Mekanik baskül için konuaşacak olursak, yay kısalırken üzerinde kütlelerin yazdığı diski döndürüyor ve önceden doğru değeri gösterecek şekilde ayarlanıyor.

Şöyle bir düşünce deneyi de yapabiliriz: Dünya'da üretilen baskülü Ay'a götürseydik, Ay'daki yerçekimi ivmesi daha düşük olduğu için yaydaki kısalma da daha az olacaktı ve skalada daha düşük bir kütle değeri görecektik. Ama aslında kütlemiz değişmedi! Yani baskül aslında en son kütleyi gösterse de (kg cinsinden), aslında ağırlığa göre çalışıyor diyebiliriz (tabii üzerinde yerçekimi ivmesi bilgisini girmemizi sağlayan bir ayar yoksa).

Kaynakçaya başka türlü çalışan (ama temel prensibi aynı olan) basküllerin de açıklamasını görebileceğiniz bir bağlantıyı bırakıyorum.