Balance (instrument) - Définition
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Différents types de balance
Balance ordinaire
La balance ordinaire se compose d'une barre métallique rigide appelée « fléau » traversée en son milieu perpendiculairement à sa longueur par un prisme d'acier appelés « couteau central ». Ce prisme repose par une de ses arêtes sur deux petits plans d'acier fixés à l'extrémité d'une colonne qui, par suite, soutient le fléau. Les deux extrémités du fléau servent à supporter : l'un, le corps à peser, l'autre les masses marquées destinées à faire équilibre au corps.
Balance à fléau
Le principe de fonctionnement de la balance à fléau est le même que celui de la balance ordinaire. la différence vient que dans cette balance, le fléau ne repose pas sur une colonne mais sur une pièce métallique qui permet de suspendre la balance.
Trébuchet
Le trébuchet est un type particulier de balance ordinaire. C'est une balance de précision, utilisée pour peser de faibles quantités de substances. Il était également utilisé pour peser les pièces de monnaies.
Il est à l'origine de l'expression « en espèces sonnantes et trébuchantes ».
Dans ce type de balance, le levier à bras égaux est constitué d'un fléau rigide dont le point d'appui est un couteau central, fabriqué avec un matériau très dur, dont la forme est celle d'un prisme triangulaire et dont une arête repose sur un petit plan horizontal du même matériau. Aux extrémités du fléau, deux autres couteaux équidistants du couteau central supportent 2 petits plans horizontaux auxquels ont été fixés les étriers portant les deux petits plateaux. Les arêtes des trois couteaux doivent être absolument parallèles et coplanaires. Le fléau, sous l'action des forces-poids agissant sur les deux petits plateaux, effectue des oscillations amorties autour de la position d'équilibre. Une aiguille solidaire du fléau permet d'observer, sur une échelle graduée, les oscillations et de déterminer la position d'équilibre.
Les couteaux étant très délicats, on ne leur fait supporter la charge qu'au moment d'effectuer la pesée. Lorsque la balance est en position de repos, un dispositif de blocage actionné manuellement de l'extérieur soulève le couteau central, le sépare du plan d'appui et sépare également les couteaux des plateaux de leur plan d'application.
Balance romaine
L'appellation « romaine » vient de son origine arabe, rommäna (grenade, par analogie de forme entre le contre-poids et le fruit).
Dans cette balance, les deux bras du fléau n'ont pas la même longueur. Le bras du côté de la masse inconnue a une longueur constante alors que la longueur du bras qui supporte le contre-poids est variable. Dans cette balance, on n'obtient pas l'équilibre en égalisant les deux masses, mais en agissant sur la longueur du bras qui porte le contre-poids. L'équilibre se fait lorsqu'en déplaçant ce contre-poids le long de sa tige, le fléau atteint la position horizontale. Le bras le plus long porte des divisions avec indication des masses correspondantes. Il suffit alors de lire la masse de l'objet.
Dans les balances romaines portables, il existe deux points d'accroche séparés, donnant accès, après retournement de l'appareil, à deux échelles différentes, afin de privilégier la précision ou la pesée de masses plus importantes.
La différence de longueur entre les bras permet de peser des charges beaucoup plus importantes que celle du contre-poids.
On peut aussi noter que la mesure des masses ne dépend pas du champ de pesanteur.
De nos jours, la balance romaine est encore souvent utilisée comme pèse-bébé, comme balance de ménage, et parfois comme pèse-personne. Lorsqu'ils sont en bon état et bien réglés, ces instruments ont une bonne précision.
Balance à deux fléaux dite balance Roberval
Cette balance doit son nom à son inventeur Gilles Personne, mathématicien et physicien français, connu sous le nom de Roberval, car il était originaire de Roberval dans l'Oise. Gilles Personne eut l'ingénieuse idée de placer les plateaux au-dessus du fléau, alors que depuis des millénaires, ils étaient placés en dessous du fléau (voir à ce sujet le dossier rédigé par l'Université de technologie de Compiègne).
La balance Roberval comprend un fléau à trois couteaux, dont les deux extrémités supportent les 2 plateaux découverts. Les déplacements des plateaux sont guidés par des tiges verticales liées à un contre-fléau. L'ensemble fléau, contre-fléau, tiges verticales, constitue un parallélogramme articulé. Lorsque les deux bras du fléau sont égaux, des masses égales placées sur les deux plateaux sont en équilibre.
De façon à améliorer la sensibilité des balances à plateaux, les fléaux et les couteaux sont dimensionnés en fonction de la capacité maximale de la balance. C'est pourquoi la capacité maximale est clairement indiquée sur chaque balance.
Balance à pendule
Un modèle particulier de ce type de balance est la balance « Béranger » (du nom de son fabricant Joseph Béranger).
En Belgique de nos jours, l'arrêté royal du 9 septembre 1975 a précisé que deux types de balance étaient dispensés de l'approbation de modèle : « Roberval » et « Béranger ».
Grande balance de type « Béranger » | 
Petite balance de type « Béranger » de capacité maximale 1 kg | 
Balance Béranger, Établissements de la Mulatière |
Balance de changeur
Cette balance est une petite balance à fléau qui était utilisée au XVIIIe siècle par les changeurs pour peser les pièces de monnaie.
| La boîte de la balance du changeur | La balance du changeur et ses masses | La balance du changeur |
Peson
Le peson est constitué d'un ressort dont on mesure l'allongement grâce à une réglette se déplaçant sur une échelle graduée.
Les mesures données sont des forces, et n'indiquent la masse que dans un champ de pesanteur donné.
Ces appareils, également soumis à erreurs en cas d'allongement irréversible du ressort, sont interdits pour les transactions commerciales.
Ce même principe est utilisé dans de nombreux pèse-personnes mécaniques.
Balance de ménage
Ce modèle de balance a été très utilisé au milieu du XXe siècle.
Il s'agit d'une variante de la balance romaine.
En tôle d'acier laquée, avec un plateau chromé, cette balance fonctionne avec deux masses coulissant sur deux réglettes graduées, l'une pour les kilogrammes, l'autre pour les grammes.
Ce modèle de balance était également utilisé comme pèse-bébé, après avoir remplacé le plateau par un repose-bébé, constitué de deux supports en matière plastique et d'une alèse en vinyle blanc opaque.
Balance commerciale « semi-automatique »
Pèse-lettre
Un pèse-lettre est une balance qui sert a peser une lettre, et plus généralement un envoi postal.
pèse-lettre électronique | pèse-lettre Bilatéral | pèse-lettre moderne |
Bascule
La bascule est, comme la balance romaine, une balance à bras inégaux. La charge est disposée sur un plan d'appui agissant sur un bras de levier court. L'équilibre est réalisé en disposant des masses connues sur le plateau situé à l'extrémité du bras libre qui est plus long. Suivant le rapport entre les longueurs des deux bras, le rapport entre la masse connue et la charge que l'on pèse peut aller jusque 1 à 100.
Balance électronique
Le principe de fonctionnement de ces balances repose sur les variations des caractéristiques électriques de certains matériaux lorsqu'ils sont soumis à des compressions mécaniques. Ces variations électriques sont mesurées et envoyées à un cadran qui permet de donner une indication sur la masse de la charge inconnue qui a comprimé le matériau.
Selon la plus petite masse qu'elles peuvent mesurer, les balances électroniques sont classées en fonction de la plus petite division et de la capacité typique :
- Balance analytique :
- Ultramicroanalytique (0.1 μg / 3 g)
- Microanalytique (0.001 mg / 3 g)
- Semimicroanalytique (0.01 mg / 30 g)
- Macroanalytique (0.1 mg / 160 g)
- Balance de Précision (1 mg / 160 g - 60 kg)
Autres types de balance
- pèse-personne
- pèse-bébé
- balance à œuf
- balance à grains
- pont-bascule
- système de pesée en marche (SPM).
