Váhy (prístroj)

Váhy (iné názvy: váha, vážky, vážka) sú prístroj na určovanie hmotnosti telies na základe porovnávania ich tiaže prejavujúcej sa tlakom na podložku (pákové váhy) s tiažou závažia, prípadne dĺžkou ramena váh alebo so zmenou rôznych fyzikálnych veličín (napr. pružinové váhy, sklonné váhy). Názov váhy sa používa aj na označenie prístrojov na určovanie napríklad elektrických alebo iných síl. Váženie je jedným z najstarších a najrozšírenejších postupov merania.

Fyzikálny základ váženia

Vážením rozumieme obvykle porovnávanie tiaže telies (nemožno redukovať na gravitačnú silu - tiažové pole je totiž v sústavách spojených s povrchom Zeme superpozíciou gravitačnej sily a zotrvačnej odstredivej sily, spôsobené zemskou rotáciou) za účelom stanovenia hmotnosti. Tiažová sila je v danom mieste daná podľa 2. Newtonovho zákona súčinom hmotnosti a lokálne konštantného miestneho tiažového zrýchlenia. Rovnosť tiaže (pôsobiacej na záves váh) znamená teda aj rovnosť tiažovej sily (ktorou pôsobí tiažové pole na vážené telesá) a teda aj rovnosť ich hmotností. Účelom váženia je teda nájsť také závažie známej hmotnosti, ktoré bude mať rovnaký silový účinok na váhy ako skúmané teleso.
Pokiaľ je teda tiažové pôsobenie na dve telesá v danom mieste na povrchu Zeme rovnaké, hovoríme v bežnom živote, že majú rovnakú váhu a obvykle tým rozumieme, že majú rovnakú hmotnosť. 
Pri veľmi presných váženiach sa však musí brať ohľad na ďalšie silové pôsobenia, ktoré sa nepodarilo odtieniť, napr. na vplyv aerostatického vztlaku - vztlaková sila podľa Archimedovho zákona pôsobí proti tiaži a znižuje tak silové pôsobenie na záves váh (redukcia na váženie vo vákuu). V prípade, že je namiesto závažia použité iné vyvažovacie silové pôsobenie, je nutné započítať aj premenlivosť lokálnej hodnoty tiažového zrýchlenia.

Rovnoramenné váhy

Rovnoramenné váhy pracujú na princípe dvojramennej páky (vahadla) s rovnako dlhými ramenami. Na konci ramien bývajú zavesené misky, jedna na vážený predmet a druhá na závažie. Uprostred páky býva umiestnený jazýček, ktorý umožňuje presne odčítať, kedy sú obe strany v rovnováhe. Rovnoramenné pákové váhy sa líšia podľa toho, pre aký rozsah hmotností sú určené („váživosť“), aká sa vyžaduje citlivosť, presnosť a podobne. Rozlišujeme váhy analytické, lekárnické, kuchynské atď. 
 
Presnosť aj citlivosť váh vyžaduje, aby sa páka pohybovala pokiaľ možno bez trenia, preto býva uložená na ostriach, niekedy dokonca achátových a podobne. Citlivé váhy majú aretačné zariadenie, ktoré dovoľuje páku zdvihnúť z ostrí a znehybniť. Náročnejšie váženia sa robia v uzavretej skrinke, aby sa vylúčil vplyv prúdov vzduchu. Rovnoramenné pákové váhy sú jednoduché a pri dobre vyriešenom zavesení páky veľmi citlivé; nevýhodou je citlivosť na otrasy a potreba súboru závaží.
 
Rovnoramenné váhy patria k najstarším a už z predhistorických čias sú známe napríklad veľmi jemné váhy na drahokamy. Rovnoramenné váhy sú tiež symbolom spravodlivosti a už na staroegyptských reliéfoch sa vyskytuje motív váženia duší po smrti, veľmi rozšírený vo vrcholnom stredoveku v Európe. Na susednom obrázku archanjel Michal váži duše, ktoré mu druhý anjel podáva, a bráni ich proti diablom.

Váhy pružinové

Pružinové váhy nepotrebujú závažie, ale využívajú Hookov zákon, podľa ktorého je veľkosť deformácie, napr. relatívneho predĺženia pružného materiálu Δl, priamo úmerné pôsobiacej sile F. Pružina, používaná u tohto typu váh môže byť buď špirálová, alebo valcová.
V prvom prípade sa pôsobením tiaže pružina skrúca a veľkosť skrútenia (uhol) sa odčíta na kruhovom ciferníku. Tento druh váhy sa používa napr. u lacnejších typov kuchynských váh alebo u váh na zásielky (listy).
V druhom prípade sa pružina preťahuje prípadne skracuje; táto zmena dĺžky sa indikuje na lineárnej stupnici. Tento typ váh sa dodnes často používa v poľnohospodárstve, napr. pre váženie mechov s obilím, zabitých zvierat alebo ich častí. Výhoda je v tom, že je prenosná a nepotrebuje závažie, nevýhodou je menšia citlivosť aj presnosť. Býva opatrená na jednom konci okom pre zavesenie na strop alebo inou konštrukciou, na druhom konci hákom pre zavesenie váženého predmetu.
 Pozri aj: Silomer

Váhy tenzometrické

Váhy tenzometrické alebo tiež elektronické sú najmodernejším druhom váh. Sú založené podobne ako váhy pružinové na deformácii spôsobené tiažou váženého objektu. V tomto prípade sa však deformácia meria elektronickou cestou, väčšinou na základe piezoelektrického javu. Tieto váhy majú značnú presnosť a podľa konštrukcie, ktorá môže zahrňovať aj mechanické prevody, znižujúce veľkosť deformačnej sily, môžu mať aj veľký merací rozsah („váživosť“) od mikrogramov po desiatky ton, takže sa dajú používať ako v laboratóriách, tak pre váženie v kuchyni, v lekárskej ordinácii (osobné váhy) aj pre váženie vozidiel (mostové váhy, prenosné cestné váhy).  Nezanedbateľnou výhodou elektronických váh je okolnosť, že môžu byť prepojené s počítačom, ktorý zaisťuje registráciu a ďalšie spracovanie nameraných hodnôt.

Maximálna váživosť váhy

Je maximálna váha, ktorá sa na displeji váhy zobrazí je označovaná ako horná medza váživosti.

Dielik

Je najmenšia hodnota, ktorú je nám váha schopná zobraziť. Dielik a presnosť váhy nie je to isté, presnosť váhy sa určuje kalibráciou váhy.

Kalibrácia váh

Kalibrácia je určenie a dokumentovanie odchýlky údaja indikovaného meracím prístrojom (hodnota, ktorú odčítame na displeji váhy, alebo na stupnici) od konvenčne pravej hodnoty meranej veličiny (hmotnosť aplikovaného referenčného závažia). Kalibrácia musí byť vykonaná s použitím etalónu, ktorého metrologická kvalita je vždy určená kalibráciou etalónom na vyššej úrovni. Preto existuje hierarchia kalibrácie. Inými slovami, ide o porovnanie, pri ktorom sa zistí odchýlka medzi tým, koľko závažia položíme na váhu, a koľko váha ukáže.

Kalibračný list

Výsledky kalibrácie sa spolu so zistenými odchýlkami zaznamenajú do kalibračného certifikátu. Z výsledkov je pre užívateľa váhy zrejmé, či váha spĺňa požiadavky presnosti pre daný typ výroby (použitia) a či bude meraním na tejto váhe zabezpečené udržiavanie kvality výroby.