Ako merať silu?
Na meranie sily sa pozrite na vzorec sila sa rovná hmotnosti krát zrýchlenie (F = M*A). Hmotnosť predmetu je množstvo hmoty, ktorú obsahuje, a je vyjadrená v gramoch alebo kilogramoch. Zrýchlenie je zmena rýchlosti, čo je rýchlosť v danom smere, za jednotku času. Zrýchlenie je vyjadrené v centimetroch za sekundu za sekundu, čo je centimeter za sekundu na druhú. Vynásobte hmotnosť objektu jeho zrýchlením, aby ste našli hodnotu sily, a svoju odpoveď uveďte v newtonoch (Ns). Ak sa chcete dozvedieť, ako nájsť zrýchlenie alebo hmotnosť, ak poznáte silu predmetu, pokračujte v čítaní článku!
Pri meraní sily je potrebné mať na pamäti niekoľko ďalších vecí: Štandardnou jednotkou sily je newton (N).
Sila je fyzikálny termín, ktorý je definovaný ako vplyv, ktorý spôsobuje, že predmet mení svoju rýchlosť alebo smer pohybu alebo rotácie. Sila môže urýchľovať predmety ťahaním alebo tlačením. Vzťah medzi silou, hmotou a zrýchlením definoval Isaac Newton vo svojom druhom pohybovom zákone, ktorý uvádza, že sila objektu je súčinom jeho hmotnosti a zrýchlenia. Ak chcete vedieť, ako zmerať silu, postupujte podľa týchto krokov.
Metóda 1 z 2: zmerajte silu
- 1Pochopte vzťah medzi silou, hmotou a zrýchlením. Sila predmetu je jednoducho súčinom jeho hmotnosti a zrýchlenia. Tento vzťah možno definovať nasledujúcim vzorcom: Sila = hmotnosť x zrýchlenie. Pri meraní sily je potrebné mať na pamäti niekoľko ďalších vecí:
- Štandardná hmotnostná jednotka je kilogram (kg).
- Štandardná jednotka zrýchlenia je m/s 2.
- Štandardnou jednotkou sily je newton (N). Newton je odvodená štandardná jednotka. 1N = 1 kg x 1 m/s 2.
- 2Zmerajte hmotnosť daného objektu. Hmotnosť predmetu je množstvo hmoty, ktorú obsahuje. Hmotnosť objektu sa nikdy nemení, bez ohľadu na to, na ktorej planéte sa nachádza; zatiaľ čo hmotnosť kolíše v závislosti od gravitačného ťahu, vaša hmotnosť je na Zemi aj na Mesiaci rovnaká. V metrickom systéme môže byť hmotnosť vyjadrená v gramoch alebo kilogramoch. Povedzme, že predmetom, s ktorým pracujeme, je nákladné auto s hmotnosťou 1000 kg.
- Ak chcete zistiť hmotnosť daného predmetu, umiestnite ho na trojitý nosník alebo na dvojité vyváženie panvy. Tým sa vypočíta hmotnosť v kilogramoch alebo gramoch.
- V anglickom systéme môže byť hmotnosť vyjadrená v librách. Vzhľadom k tomu, sila môže byť tiež vyjadrené v librách, termín "libra-hmota" bol vytvorený, aby rozlíšiť jeho použitia. Ak však v anglickom systéme zistíte hmotnosť objektu pomocou libier, je najlepšie ho previesť na metrický systém. Ak poznáte hmotnosť predmetu v librách, jednoducho ho vynásobte 0,45 a nájdite hmotnosť v kilogramoch.
- 3Zmerajte zrýchlenie objektu. Vo fyzike je zrýchlenie definované ako zmena rýchlosti, ktorá je definovaná ako rýchlosť v danom smere, za jednotku času. Okrem bežnej definície zrýchlenia ako zrýchľovania to môže tiež znamenať, že objekt spomaľuje alebo mení smer. Rovnako ako je možné merať rýchlosť pomocou rýchlomera, zrýchlenie sa meria pomocou akcelerometra. Povedzme, že zrýchlenie 1000 kg nákladného vozidla, s ktorým pracujeme, je 3 m/s 2.
- V metrickom systéme je rýchlosť vyjadrená v centimetroch za sekundu alebo metroch za sekundu a zrýchlenie je vyjadrené v centimetroch za sekundu za sekundu (centimetre za sekundu na druhú) alebo v metroch za sekundu za sekundu (metre za sekundu na druhú).
- V anglickom systéme je jedným zo spôsobov vyjadrenia rýchlosti stopa za sekundu, takže zrýchlenie môže byť vyjadrené v stopách za sekundu na druhú.
Na meranie sily sa pozrite na vzorec sila sa rovná hmotnosti krát zrýchlenie (F = M*A). - 4Hmotnosť objektu vynásobte jeho zrýchlením. Toto je hodnota sily. Jednoducho zapojte známe čísla do rovnice a poznáte silu objektu. Svoju odpoveď nezabudnite uviesť v newtonoch (Ns).
- Sila = hmotnosť x zrýchlenie
- Sila = 1000 kg x 3 m/s 2
- Sila = 3000N
Metóda 2 z 2: pokročilé koncepty
- 1Nájdite hmotnosť, ak poznáte silu a zrýchlenie. Ak poznáte silu a zrýchlenie predmetu, jednoducho ich zapojte do rovnakého vzorca a zistíte hmotnosť predmetu. Postupujte takto:
- Sila = hmotnosť x zrýchlenie
- 3N = hmotnosť x 3 m/s 2
- Hmotnosť = 3N / 3 m / s 2
- Hmotnosť = 1 kg
- 2Ak poznáte silu a hmotnosť, nájdite zrýchlenie. Ak poznáte silu a hmotnosť predmetu, jednoducho ich zapojte do rovnakého vzorca a zistite hmotnosť predmetu. Postupujte takto:
- Sila = hmotnosť x zrýchlenie
- 10N = 2 kg x zrýchlenie
- Zrýchlenie = 10 N/2 kg
- Zrýchlenie = 5 m/s 2
- 3Nájdite zrýchlenie objektu. Ak chcete nájsť silu predmetu, môžete vypočítať jeho zrýchlenie, pokiaľ poznáte jeho hmotnosť. Stačí použiť vzorec na nájdenie zrýchlenia objektu. Vzorec je (Zrýchlenie = konečná rýchlosť - počiatočná rýchlosť)/čas.
- Príklad: Bežec dosiahne rýchlosť 6 m/s za 10 sekúnd. Aké je jeho zrýchlenie?
- Konečná rýchlosť je 6 m/s. Pôvodná rýchlosť je 0 m/s. Čas je 10 s.
- Zrýchlenie = (6 m/s - 0 m/s)/10 s = 60 s = 0,6 m/s 2
- Hmotnosť môže byť tiež vyjadrená v slimákoch s hmotnosťou 32,79 kg. Slimák je hmotnosť, ktorú môže sila 0 kg zrýchliť na 1 meter za sekundu na druhú. Pri vynásobení hmotnosti slimákov zrýchlením v stopách za sekundu na druhú sa konverzná konštanta nepoužije.
Hmotnosť 150 kilogramov zrýchľujúca sa na 10 metrov za sekundu na druhú nesie silu 150 krát 10 alebo 1500 kilogramov centimetrov za sekundu na druhú. - Hmotnosť 290 kg, ktorá sa zrýchľuje rýchlosťou 5 metrov za sekundu na druhú, nesie približnú silu 640 krát 5 delenú silou 32 alebo 45 kg.
- Ak pracujete s anglickými jednotkami, výsledok vydeľte prevodnou konštantou. Ako bolo uvedené vyššie, „libra“ môže byť v anglickom systéme buď jednotkou hmotnosti alebo sily; keď sa používa ako jednotka sily, nazýva sa to „sila v librách“. Konverzná konštanta je 32,79 kg-stopy na libru sily druhej mocniny; 32174 je hodnota zrýchlenia spôsobeného gravitáciou Zeme v stopách za sekundu na druhú. (Na zjednodušenie matematiky tu zaokrúhľujeme na hodnotu 32.)
- Všimnite si toho, že vzťah medzi silou, hmotnosťou a zrýchlením znamená, že predmet s nízkou hmotnosťou a veľkým zrýchlením môže mať rovnakú silu ako predmet s veľkou hmotnosťou a malým zrýchlením.
- Hmotnosť 150 kilogramov zrýchľujúca sa na 10 metrov za sekundu na druhú nesie silu 150 krát 10 alebo 1500 kilogramov centimetrov za sekundu na druhú. (Kilometr za sekundu na druhú sa nazýva newton.)
- Sily môžu mať špeciálne názvy v závislosti od toho, ako pôsobia na objekt. Sila, ktorá spôsobuje zrýchlenie objektu, sa nazýva ťah, zatiaľ čo sila, ktorá spôsobuje spomalenie objektu, sa nazýva ťah. Sila, ktorá mení spôsob, akým sa rotujúci predmet otáča okolo svojej osi, sa nazýva krútiaci moment.
Vzťah medzi silou, hmotou a zrýchlením definoval Isaac Newton vo svojom druhom pohybovom zákone, ktorý uvádza, že sila objektu je súčinom jeho hmotnosti a zrýchlenia. - Hmotnosť je vyjadrením hmotnosti, na ktorú pôsobí zrýchlenie v dôsledku gravitácie. Na zemskom povrchu je toto zrýchlenie asi 9,8 metra za sekundu na druhú (9 80665) alebo 32 metrov na sekundu na druhú (32 174). V metrickom systéme teda 100 kilogramová hmotnosť váži asi 980 newtonov a 100 gramová hmotnosť váži asi 980 dynov. V anglickom systéme je hmotnosť a hmotnosť vyjadrená v rovnakých jednotkách, takže 45 kg hmotnosti (alebo libier) váži 45 kg (sila v librách). Pretože pružinová stupnica meria gravitačný ťah na predmet, v skutočnosti meria hmotnosť, nie hmotnosť. (Pri bežnom použití Neexistuje žiadny rozdiel, pokiaľ je jedinou zvažovanou gravitáciou gravitácia povrchu Zeme.)
- Hmotnosť 20 gramov zrýchľujúca sa na 5 centimetrov (2,0 palca) za sekundu na druhú prenáša silu 20 krát 5 alebo 100 gramov na sekundu na druhú. (Gram centimeter za sekundu na druhú sa nazýva dyne.)
- Zostatok alebo pružinová váha
- Akcelerometer
- Ceruzka a papier alebo kalkulačka
Prečítajte si tiež: Ako určiť silu magnetov?
Otázky a odpovede
- Aký je vzorec pre kinetickú energiu?Základný vzorec kinetickej energie je hmotnosť x rýchlosť na druhú delený 2.
- Čo je to masový pohyb?Hromadný pohyb je pohyb povrchového materiálu spôsobený gravitáciou. Zosuvy a skaly sú príkladmi veľmi náhlych pohybov tohto typu. Geologické činitele, ako je voda, vietor a ľad, pôsobia spolu s gravitáciou a tiež spôsobujú vyrovnanie zeme.
- Je možné zmerať silu stojaceho predmetu?Áno. Môžete merať gravitačnú silu ťahajúcu predmet. Na zrýchlenie objektu stačí použiť gravitačnú konštantu.
- Aký je rozdiel medzi hmotnosťou a silou?Hmotnosť je konkrétny typ sily spôsobenej gravitačným poľom pôsobiacim na hmotnosť.
- Čo je to gravitačná sila?Sila spôsobená masívnym predmetom (na rozdiel od bezhmotného predmetu). Existujú rôzne teórie o tom, ako funguje gravitácia. Newton's je najľahšie pochopiteľný a aplikovateľný, ale v prípade potreby zvýšenej presnosti sa používajú aktuálnejšie teórie (napríklad všeobecná relativita).
