Planckin mittaaminen LEGO: lla

lähes 130 vuotta, kilogrammaa on määritelty pieni platina ja iridium sylinteri, joka istuu Pariisin ulkopuolella. Jokainen muu mittayksikkö määritellään toistettavasti fyysinen ilmiö; Toinen on tarkka määrä värähtelyä cesium-atomi, ja mittari on pituusvalo kulkee 1 / 299792458. sekunnissa. Vain kilogramma määritellään todellinen esine, kunnes NIST ja kansainvälinen painokomitea ja vaiheet määrittävät sen Planckin vakion tehtävänä. Miten mittaa Planckin vakio? Watin tasapaino. Miten voit rakentaa watin tasapainon? Legon kanssa tietenkin.

Watin tasapaino näyttää kaksinkertaisella aseellisella asteikolla, jossa voidaan verrata yksi painoa tunnetun massan painoon. Sen sijaan, että käytät kaksi kättä, watin tasapaino on vain yksi käsivarsi, joka saadaan tasapainoon, joka virtaa käämin läpi. Mekaaninen teho tasapainossa, joka on aiheuttanut tasapainolevyä – voidaan sitten verrata sähkötehoon ja lopulta Planckin vakio. Tämä on pian osa muodollista määritelmää kilogrammaa, ja kyllä, joka mitata tämä voidaan tehdä Legoista.

LEGO WATT -painon ainoat merkittävät ei-lego-osat ovat muutamia lankaputken käämiä PVC-putken ympärille ja muutamia neodyymi-magneeteja. Nämä sijoitetaan molempiin tasapainon käsiin, ja lasereita käytetään varmistamaan, että molemmat tasapainoa ovat tasoa. Tiedot kerätään mittaamalla käämiä muutamien analogisten nastat labjackin ja Phidgetin kautta. Kun kunkin käämin indusoitu jännite ja virta mitataan, teho voidaan laskea, sitten Planck vakio ja lopulta kuinka suljetaan tasapainopaneelin massa on todellinen, idealisoitu kilogramma. Huolimatta Legoista huolimatta tämä järjestelmä voi mitata gramman massaa 1 prosentin epävarmuuteen.

Kirjoittajat ovat sisällyttäneet luettelon LEGO-osista, joista monet löytyvät kaikista valtavasta Legosta 8-vuotiaan kaappiin. Ainoa kallis kohde BOM: ssä on 16-bittinen USB DAQ; Sen lisäksi, että kukaan voi rakentaa.

Kiitos [Matt] kärkeen.