体重計の置く場所による違い（２）

質問

体重計は置く場所によって、体重の値の表示が違ってくるでしょうか？
例えば、堅い木の床の上で量った場合と、ふかふかのカーペットの上で量った場合では、表示に違いが出ますか？

この類の質問は、先日このカテゴリーに掲載されましたが、回答がどうもよく理解できないものが多いので、改めて教えてください。
体重計のメーカーさんの方のご意見も、熱望しております！

どうぞよろしくおねがいします。

回答No.6

noname#173609 · ベストアンサー

こんにちは。
昔はかりメーカーに勤めていまして、一連の質問を興味深く読ませて貰っていました。
（最初の質問の中のヘンテコな回答は、削除されないのでしょうか）

現在のはかりがどのような仕組みで重さを表示するのかについては、
参考ＵＲＬをご覧になれば、大体は分かります。
ロバーバル機構というものです。

＞でも、どうして表示の誤差はいつも「軽い」方に出るんでしょうね。

簡単に言うと、はかりにとって一番の敵が「摩擦」だからです。
「物を計る」以外の他の部分に力が掛かって誤差が出るのですから、表示は常に実際より少なくなります。
これを出来るだけ取り除くため、はかりは「水平」の状態で、最も摩擦が少なくなるように作ってあります。
体重計のように１００ｇ単位で計る場合は、乱雑に扱ってもそれほど誤差は生じませんが、
それでも、はかりが斜めになっていたりすると、中のバネとかロードセルに正しく力が伝わりません。
１ｇ程度の精度で重さを計るはかりであれば、必ず水平器ではかりそのものや乗せる台の水平を確かめる必要があります。

参考URL：

http://www.shimadzu.co.jp/balance/hiroba/bean/bean05.html

お礼

「経験者」さんからのご回答をありがとうございました。

常に「軽く表示される」原因が、なるほどよく分かりました。誤差の主な原因は、摩擦ということでしたか！　それなら、体重が「重く表示される」事はない訳ですよね。

参考欄のｗｅｂページも見させていただきました。あのノーベル賞受賞の田中耕一さんが勤めている島津製作所のホームページなんですね！　天びんの繊細な特質が何となくつかめました。緯度による誤差とか、温度による誤差などもちゃんと載っていましたね。

ロバーバル機構という仕組みはとても面白い仕組みだと思いますが、これでどうして、皿の中の試料の位置が問題にならなくなるのか、よく分かりませんでした。ちょっと不思議ですね。

いずれにしても、良くこのページを読んでいただき、注意深いご指摘をありがとうございました。
（・・・それにしても、「最初の質問の中のいくつかの回答」は本当にどうしたらよいんでしょうね。）
専門の方のご回答をありがとうございました。

回答No.5

PTAVV

「実際に実験をすると思ったより誤差が出る」理由について考えてみました。
（既に他の方が示されている理由も含んでいます。）

1.体重計が畳やクッションに沈み込む結果、体重計の水平が狂い、
　体重計に斜めに荷重が加わって正しい測定ができなくなった。

2.体重計の底面に畳やクッションが接触し、これを若干変形させた
　ことで、体重計が設計通りの正しい測定をできなくなった。

3.体重計が畳やクッションに沈み込み、体重計の天板（たいていの場合、
　下向きのコの字形をしている）に畳やクッションが接触して支えて
　しまい、正しい測定ができなくなった。

4.体重計の４つの足が畳やクッションに不均等に沈みこんだため、
　本来平面であるべき体重計の底面がねじられ、設計通りの正しい
　測定ができなくなった。

特に、「３」が発生すると、大きな誤差が出ることになりますが…
…こんなミスをするかなぁ？

緯度と体重計の表示の関係についてですが、高精度の重量計は内部に
較正機能を有しており、どの緯度でも正しい測定が行えるようになっています。
こうした装置は、「電子天秤」と呼ばれます。

（ウチにあるデジタル体重計も、最初にキャリブレーションをするので、
どの緯度でも使えるのかも…？）

お礼

色々と考えて回答をいただき、ありがとうございました。

確かに「３」は論外としても、誤差の原因は色々と考えられるようですね。私の家もデジタル表示の体重計ですが、結構敏感のようで、木の床の上で量っても、体重を左足の前の方にかけると、０．５ｋｇくらいは軽く表示されたり、体重計の４つの足の下にポケットティッシュをそれぞれはさんで、木の床の上で量っても、ポケットティッシュの位置を少しずらしただけで、表示が０．１ｋｇくらいは軽くなったりとか・・・。

でも、どうして表示の誤差はいつも「軽い」方に出るんでしょうね。体重が「重く」表示されるようなケースは、ないんでしょうかね・・・。

いずれにしろ、ご回答をありがとうございました。

回答No.4

japonicus

体重計のイメージにとらわれると、いかにもカーペットの上では重量が分散されそうな気がしますよね。
ですが、体重計の原理としては、要するにバネの伸縮具合で重量を表示するわけですから、他のものに置き換えて考えれば答えは簡単に出ます。

たとえば、吊り下げ型のバネ秤。手で持って計測したときと、鉄枠にガッチリ固定して計測した場合では目盛りが変わるでしょうか？→変わりませんよね。
手で鉄アレイを持って、フローリングの部屋に立つのとベッドの上に立つのでは重量感が変わるでしょうか？→変わりませんよね。

要するに、重量計が安定していれば、どこに置いても同じ目盛りが出るわけです。

ただし、地球の自転による遠心力の差は出ます。赤道直下では遠心力が強く、緯度が高くなると遠心力が弱くなります。このため、同じ体重計を使って計測すると、沖縄と北海道では表示される重量が変わってしまいます。トリビアでやってたかも？

お礼

回答をありがとうございました。

緯度の差による「表示の差」は、標高の差による「表示の差」よりもずっと大きいでしょうから、無視できない場合が多いかもしれませんね。

それにしても、同じ緯度でも、理論的には「どこに置いても同じ目盛りが出る」はずなのですが、実際に実験をすると「思ったより誤差が大きく出る」のです！！　どうしてなのでしょうかね？
この事実を見ると、「体重計は、置く場所によって目盛りが違ってくる」という意見の人が多くいても、不思議ではない気がしてきます。

いずれにしろ、ご回答をありがとうございました。

回答No.3

foobar

静止していれば（+体重計で体重を支えていれば),他の方の回答にあるように、体重計にかかる力は床の固さの影響は受けません

別の体重計の質問にも書かせて戴きましたが、軟らかい面に体重計をおいた場合、
・体重計の沈み込みが均等でなく、体重計の水平が維持できない
・体重計が沈み込んで、設計時に想定した場所以外で床面と接するようになる
（体重計が設計時と異なる変形をするようになる）
ことによる測定誤差が生じる可能性は有ると思います。

(これ以外にも、先の質問では、体重計の脚部で受ける力がアンバランスになり、設計時に想定した荷重分布と異なる（体重計が設計時に想定したのとは異なる変形をする）ことによる誤差を示唆されていたかと思います)

お礼

再度の回答とのことで、ありがとうございます。

「体重計にかかる力は床の固さの影響は受けません。」
やはりそうですよね。安心しました。
あとは、その誤差が出てくる体重計の機械的な(?)メカニズムが詳しく判ると、より納得するかもしれませんね！
誤差は「少なく表示される」誤差のみで、体重が「多く表示される」ケースはないようですし・・・。

いずれにしろ、ご回答をありがとうございました。

回答No.2

luune21

動いているエレベータや飛行機の中では表示に違いがでますよね。それは動き続けているからですね。
水平は保たれているとして、柔らかいものが下にあったときに表示に違いがでるとすれば、体重計や人が未だ静止してないからでしょう。

前後左右の揺れの進行途中で計れば表示が違ってくるのでしょうが、それを「違い」と呼ぶならば、科学ではなく頓知の世界ですね。
赤道で計れば１％程度軽くなるそうですが。

お礼

ご回答をありがとうございました。

私もその通りだと思っていたのですが、前回の同じ質問の時は「下にある柔らかい物が反発を吸収する」とか「沈んだ分だけ重力が分散される」という回答が多かったので、驚いたのです。

やはり、「原理的には」変化しない、でよい訳ですよね。ただし、実際には（静止していても、水平を保っていても）違いが出る場合がありますが、それは体重計の構造に原因が由来する場合（など）ですよね。

いずれにしろ、ご回答をありがとうございました。

回答No.1

paddler

前回も実験結果を書き込んだ者です。下記の実験を、最小読み取り0.2kgのデジタル体重計を使ってやりました。

　(1) 体重計／フローリングの堅い平らな床
　(2) 体重計／ふかふかの座布団／フローリングの堅い平らな床
　(3) 体重計／堅い板(小)／ふかふかの座布団／フローリングの堅い平らな床
　(4) 体重計／堅い板(大)／ふかふかの座布団／フローリングの堅い平らな床
　(5) 体重計１／体重計２／フローリングの堅い平らな床

　注）「堅い板(小)」は体重計の底面積より狭く、体重計の脚でない底の腹の部分で支えるかたち。「堅い板(大)」は体重計の脚が正しく板の上に乗る大きさ。共に体重計が極力水平に保たれるよう注意して実験した。

結果は、

　(1)と等しかったもの・・・(4)、(5)の上段
　(1)より小さかったもの・・・(2)、(3)

で、体重計がその構造上、正しい支え方で水平に使われる限り、柔らかい物をはさもうが体重計を２弾重ねようが、「当然ながら」正しい体重が表示されました。

お礼

実際の測定結果を再度ご回答いただき、ありがとうございました。

私も、（４）と同じ状態で実際に量りましたが、ご指摘の通り（１）とほとんど同じ値を示しました。
つまり、体重計と堅い床の間に柔らかい物はさんでも、それによって体重が「分散」とか「吸収」されて少し軽く表示される、というようなことはない訳ですよね。

ご回答をありがとうございました。