Tasapaino, väline kahden kappaleen painojen vertaamiseen, yleensä tieteellisiin tarkoituksiin, massan (tai painon) eron määrittämiseksi.
Tasa-arvoisen tasapainon keksintö juontaa juurensa ainakin muinaisten egyptiläisten aikaan, mahdollisesti jo 5000 eKr. Varhaisimmissa tyypeissä palkki oli tuettu keskelle ja kattilat ripustettiin päistä naruilla. Myöhempi parannus suunnittelussa oli tapin käyttö palkin keskuksen läpi keskipitkälaakeriin, jonka roomalaiset esittelivät Kristuksen ajasta. Veitsireunojen keksiminen 1800-luvulla johti nykyaikaisen mekaanisen tasapainon kehittämiseen. 1800-luvun loppuun mennessä vaaka oli kehittynyt Euroopassa yhdeksi maailman tarkimmista mittauslaitetyypeistä. 1900-luvulla kehitettiin elektronisia vaakoja, riippuen sähköisestä kompensoinnista kuin mekaanisesta taipumisesta.
Mekaaninen tasapaino koostuu olennaisesti jäykästä palkista, joka värähtelee vaakasuorassa keskimmäisessä veitsireunassa tukipisteenä ja jossa kaksi päätyteräreunaa ovat yhdensuuntaiset ja yhtä kaukana keskustasta. Punnittavat kuormat on tuettu laakereihin ripustettuihin astioihin. Parasta muotoilua varten kaksi tai useampia lisäveitsen reunoja on sijoitettu päätylaakerin ja astian väliin, yksi tason kallistumisen estämiseksi ja toinen kuorman keskipisteen kiinnittämiseksi tiettyyn kohtaan veitsen päätyreunassa. Pysäytysmekanismi estää vaurioita lastauksen aikana erottamalla veitsen reunat laakereistaan. Vaakapoikkeama voidaan osoittaa palkkiin kiinnitetyllä osoittimella, joka kulkee asteikon yli, tai heijastamalla palkin peilistä kaukaiseen asteikkoon.
Ilmeisin tapa käyttää vaakaa tunnetaan suorana punnituksena. Punnittava materiaali asetetaan yhdelle astialle siten, että toisella astialla on riittävät tunnetut painot niin, että palkki on tasapainossa. Nollalukeman ja luettavissa olevan lukeman välinen ero ilmaisee kuormituksen välisen eron asteikkoon jakautuneina. Tällainen suora punnitus vaatii, että varret ovat yhtä pitkät. Kun epätasaisista varsista johtuva virhe on suurempi kuin vaadittu tarkkuus, voidaan käyttää punnitusmenetelmää. Tässä menetelmässä vastapuolipainot lisätään yhteen pannuun tuntemattoman kuorman tasapainottamiseksi toisessa. Sitten tunnetut painot korvataan tuntemattomalla kuormalla. Tämä menetelmä vaatii vain, että palkin kaksi vartta pitävät punnituksen aikana samanpituisina. Mahdolliset epätasa-arvon vaikutukset ovat samat molemmille kuormituksille, joten ne eliminoidaan.
Pienet kvartsimikrobalanssit, joiden kapasiteetti on alle gramma, on rakennettu luotettavuudella, joka on paljon suurempi kuin mitä tavallisesti havaitaan pienillä määritystyyppisillä vaa'oilla, joissa on metallisäde, jossa on kolme veitsireunaa. Mikrotasapainoja käytetään pääasiassa kaasujen, erityisesti vain pieninä määrinä saatavien kaasujen, tiheyden määrittämiseen. Vaaka toimii yleensä kaasutiiviissä kammiossa, ja painon muutos mitataan muutoksella vaa'an nettovirran voimakkuuden muutoksella, joka johtuu kaasusta, johon vaaka on ripustettu, kaasun paineen ollessa säädettävissä ja mitattavissa elohopeamanometri, joka on kytketty vaakakoteloon.
Ultramikrotasapaino on mikä tahansa punnituslaite, jonka avulla määritetään pienempien näytteiden paino, joita voidaan punnita mikrotasauksella - ts. Kokonaismäärät ovat niin pienet kuin yksi tai muutama mikrogramma. Periaatteita, joiden perusteella ultramikrotasapainot on onnistuneesti rakennettu, ovat rakenneosien joustavuus, siirtymä nesteissä, tasapainotus sähköisten ja magneettikenttien avulla sekä näiden yhdistelmät. Punnittujen minuuttimassojen aiheuttamat vaikutukset on mitattu optisilla, sähköisillä ja ydinsäteilymenetelmillä siirtymien määrittämiseksi sekä optisilla ja sähköisillä mittauksilla voimia, joita käytetään punnitun näytteen aiheuttaman siirtymisen palauttamiseen.
Perinteisten vaakamenetelmien menestys nykyaikana on tukeutunut tiettyjen sopivien materiaalien, erityisesti kvartsikuitujen, elastisiin ominaisuuksiin, joilla on suuri lujuus ja joustavuus ja jotka ovat suhteellisen riippumattomia lämpötilan, hystereesin ja joustamattoman taivutuksen vaikutuksista. Menestyneimmät ja käytännöllisimmät ultramatriisitasapainot ovat perustuneet tasapainottaa kuormaa kohdistamalla vääntömomentti kvartsikuituun. Yhdessä yksinkertaisessa mallissa käytetään jäykkää kuitua vaakasuorana palkkina, jota tukee sen keskellä venytetty vaakasuuntainen kvartsi vääntökuitu, joka on suljettu siihen suorassa kulmassa. Palkin kumpaankin päähän astia ripustetaan, toinen vastapainottaa toista. Palkin taipuma, joka johtuu näytteen lisäämisestä yhteen astiaan, palautetaan kiertämällä vääntökuidun päätä, kunnes palkki on jälleen vaaka-asennossaan ja koko suspensiokuidun vääntöalue voidaan käyttää mittaamalla kuorma lisätty yhteen pannuun. Palautumiseen tarvittava vääntömäärä luetaan vääntökuidun päähän kiinnitetyllä säätimellä. Paino saadaan kalibroimalla vaaka tunnettuihin painoihin nähden ja lukemalla arvo painon ja vääntymisen kalibrointitaulusta. Toisin kuin suorat siirtymätasapainot, jotka luottavat vain rakenneosien joustavuuteen, vääntötasapaino sallii painovoiman tasapainottaa kuorman suurimman osan eli pannuja ja johtaa huomattavasti lisääntyneeseen kuormitettavuuteen.
1900-luvun lopun vaa'at olivat yleensä elektronisia ja paljon tarkempia kuin mekaaniset vaa'at. Skanneri mittasi punnittavaa esinettä pitävän astian siirron ja vahvistimen ja mahdollisesti tietokoneen avulla aiheutti virran, joka palautti astian nolla-asentoon. Mittaukset luettiin digitaalisella näytöllä tai tulostuksella. Elektroniset punnitusjärjestelmät eivät vain mittaa kokonaismassaa, vaan voivat myös määrittää sellaisia ominaisuuksia kuin keskimääräinen paino ja kosteuspitoisuus.
