Enhederne er newton pr. meter og newton pr. kvadratmeter. Opgaveeksempel

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 05:21

Måleenheder i fysik spiller en vigtig rolle i løsningen af praktiske problemer. Takket være dem er det muligt at bestemme rigtigheden af det opnåede resultat og forstå dets kvantitative værdi i sammenligning med en kendt standard. Lad os i artiklen overveje, hvad der er en fysisk størrelse med en måleenhed newton pr. meter.

Newton er en kraftenhed

Hver studerende ved, hvem Isaac Newton er, og hvilket bidrag han ydede til udviklingen af klassisk mekanik. Med absolut sikkerhed kan vi sige, at dynamikken, som en gren af fysikken, der studerer kræfter, er fuldstændig bygget på den store engelske videnskabsmands love. Derfor besluttede det internationale samfund at kalde magtenheden for Newton (N). Én newton er sådan en kraft, der virker på en krop, der vejer 1 kilogram, fortæller den en acceleration på 1 m/s2.

Newton er den vigtigste kraftenhed af absolut enhver art. Det er dog ikke en af de syv basisenheder i det internationale SI-system. Som det varsagt, det er defineret gennem 3 andre grundlæggende begreber - et kilogram (et mål for masse), en meter (et mål for afstand i rummet) og et sekund (et mål for tid).

Hvad er en newton pr. meter?

Efter at have stiftet bekendtskab med begrebet "newton" som en måleenhed for kræfter, lad os vende tilbage til artiklens emne. Hvad er værdien af en newton ganget med en meter? For dem, der ikke umiddelbart kan besvare det stillede spørgsmål, lad os skrive denne operation i matematisk form:

A=Fl

Hvis kroppen som følge af kraften F bevæger sig en afstand l, så vil produktet af disse fysiske størrelser give det arbejde, som kraften udfører i bevægelsesretningen.

Arbejde er en energikarakteristik, den måles i joule (J). En joule, i overensstemmelse med definitionen af arbejde, er den energi, som en kraft på 1 newton vil bruge, når en krop flyttes 1 meter.

Afhængigt af den fysiske proces, kan det arbejde, der bruges på at bevæge kroppe, omdannes til forskellige typer energi. For eksempel, hvis en byggekran løfter en betonplade, så stiger dens potentielle energi i tyngdefeltet. Et andet eksempel: mennesker, der anvender en konstant kraft, skubber en bil i nogen tid. En del af det brugte arbejde går til at overvinde den rullende friktionskraft og går som et resultat til termisk energi, den anden del går til at øge køretøjets kinetiske energi.

Så en newton pr. meter er en arbejdsenhed kaldet en joule.

Øjeblikstyrke

Udover arbejde bruges denne enhed også til at måle kraftmoment. Sidstnævnte er beskrevet med samme formel som værket, dog er kraften i dette tilfælde rettet i en vinkel til vektoren l, som er afstanden fra kraftpåføringspunktet til rotationsaksen.

På trods af at kraftmomentet er beskrevet i arbejdsenheder, er det ikke det. Det kaldes også drejningsmoment, da det viser en ekstern krafts evne til at rotere systemet omkring en akse og give det en vis vinkelacceleration. Hvis kraftmomentet ganges med rotationsvinklen i radianer, så får vi arbejdet. Måleenheden ændres ikke.

trykenhed

Som en del af artiklens emne vil vi også overveje, hvordan tryk måles i fysik. Folk, der er glade for denne videnskab, vil hurtigt give det rigtige svar og navngive pascal som en enhed til måling af tryk i SI. I problemer og i praksis støder man ofte på andre trykenheder, som er praktiske at bruge i hvert enkelt tilfælde. Så udbredt: atmosfære, torr eller millimeter kviksølv og bar. Hver af dem er unikt oversat til pascal ved hjælp af den passende konverteringsfaktor.

Vi betragter pres inden for rammerne af denne artikel, fordi det er tæt forbundet med magt. Per definition er tryk en størrelse lig med forholdet mellem kraften, der virker vinkelret på overfladen og arealet af denne overflade, det vil sige:

P=F/S

Fra denne ligestilling får vi enhedmål newton pr. kvadratmeter (N/m²). Værdien af 1 N/m^{2 kaldes pascal efter den franske fysiker Blaise Pascal, som designede barometeret og målte atmosfærisk tryk i forskellige højder i forhold til havoverfladen.}

En pascal er en meget lille mængde pres. Dens værdi kan forestilles, hvis vi tager 100 milliliter destilleret vand og fordeler det over et område på 1 kvadratmeter. Bemærk f.eks., at det atmosfæriske tryk ved havoverfladen er cirka 100.000 pascal.

For fuldstændighedens skyld bemærker vi, at størrelser med måleenheden newton ganget med en kvadratmeter ikke eksisterer i fysik.

Eksempelproblem

Det er nødvendigt at bestemme, hvilket arbejde der blev udført af tyngdekraften, hvis kroppen faldt fra en vis højde til jordens overflade på 5 sekunder. Tag kropsvægten lig med et kilogram.

Gravity kan beregnes ved hjælp af formlen:

F=mg=19, 81=9, 81 H

For at bestemme højden, hvorfra kroppen faldt, skal du bruge formlen for ensartet accelereret bevægelse uden starthastighed:

h=gt² / 2=9,815^{2 / 2=122,625 m}

For at få arbejdet udført ved hjælp af tyngdekraften skal du gange F og h:

A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J

Gravity har udført et positivt arbejde med cirka 1200 newton per meter, eller 1,2 kilojoule.