Що таке одиниця вимірювання сили?

Найчастіше одиниця вимірювання сили позначається як ньютон (Велика літера N) в метричній системі або системі СІ. Ньютон знаходить застосування в різних наукових вимірах. Є й інші одиниці виміру сили, які використовуються не так часто. Нижче вони розглянуті.

Ньютон

Одиницею вимірювання сили в Міжнародній системі одиниць (СІ) є ньютон. Він названий на честь Ісаака Ньютона, в знак визнання його робіт з класичної механіки, зокрема, за другим законом руху Ньютона.

Один ньютон — це сила, необхідна для прискорення одного кілограма маси зі швидкістю один метр на секунду в квадраті в напрямку прикладеної сили.

Як з’явилася ця одиниця?

У 1946 році в Резолюції 2 Конфедерації жіночих образотворчих мистецтв (CGPM) були стандартизовані одиниці вимірювання фізичної величини сили в системі одиниць MKS, яка повинна була стати величиною, необхідної для прискорення 1 кг маси зі швидкістю 1 м в секунду в квадраті.

У 1948 році 9-я Резолюція CGPM 7 прийняла назву ньютона для цієї сили. Система MKS стала основою сучасної системою одиниць СІ. Таким чином, ньютон став стандартною одиницею сили в SI або Міжнародній системі одиниць.

Ця одиниця СІ названа в честь Ісаака Ньютона. Як і для кожної одиниці вимірювання сили Міжнародної системи СІ, названої в честь людини, перша літера його символу — верхній регістр (N). Однак, коли одиниця СІ пишеться англійською мовою, вона розглядається як звичайне іменник і завжди повинна починатися з літери нижнього регістра (ньютон), за винятком ситуації, коли будь-яке слово в цій позиції буде написано з великої літери, наприклад, на початку речення або в матеріалі з використанням заголовків.

Другий закон Ньютона стверджує, що Р = ma, де P являє собою зусилля, m — це маса об’єкта, одержує силу, a — прискорення об’єкта.

F = m ⋅ a1

Н = 1 кг ⋅ 1 м / с2

Приклади використання

При середній тяжкості на Землі (умовно, g = 9,806 65 м / с2) маса 1 кілограма надає силу близько 9,8 ньютона. Яблуко середнього розміру передбачає близько одного ньютона сили, яку ми вимірюємо як вага яблука.

1 N = 0,10197 кг × 9,80665 м / с2 (0,101 97 кг = 101,97 р)

Вага середнього дорослої людини докладає силу близько 608 Н.

608 N = 62 кг × 9,80665 м / с2 (де 62 кг — середня маса дорослої людини в світі)

Ще одна одиниця

Крім ньютона, в СІ існує і більш велика фізична одиниця вимірювання сили — кілоньютон (кН). Він дорівнює 1000 М. Наприклад, тягове зусилля від класу Y в паровозі локомотива і тяга з F100 винищувача реактивного двигуна — обидва близько 130 кН.

Один кілоньютон становить 102,0 kgf або близько 100 кг навантаження.

1 кН=102 кг × 9,81 м / с2

Так, наприклад, платформа, яка показує його, оцінюється в 321 кН (72000 фунтів F ), буде надійно підтримувати 32,100 кг (70800 фунтів) навантаження. Ця одиниця використовується в наступних специфікаціях безпеки:

  • утримуючі цінності кріплення, якоря землі та інших предметів, що використовуються в будівельній промисловості;
  • робочі навантаження на розтяг і на зсув;
  • обладнання для скелелазіння;
  • тяги в ракетних двигунів і ракет-носіїв;
  • зусилля затиску різних форм у ливарних машинах, які використовуються для виготовлення пластикових деталей.

Джоуль

Джоуль (символ J), є похідною одиницею вимірювання сили струму в Міжнародній системі одиниць. Вона дорівнює енергії, переданої (або виконуваній при роботі) об’єкта, коли сила одного ньютона впливає в напрямі руху на відстані одного метра (1 ньютон-метр або Н⋅м).

Це також енергія, що розсіюється у вигляді тепла, коли електричний струм в один ампер проходить через опір 1 Ом/на одну секунду. Він названий на честь англійського фізика Джеймса Прескотта Джоуля (1818-1889).

У термінах спочатку базових одиниць СІ, а потім в термінах інших одиниць СІ варто уявити: J = kg⋅m2/s2 = N⋅m = Pa⋅m3 = W⋅s = C⋅V, де:

  • kg — кілограм;
  • m — метр;
  • s — секунда;
  • N — ньютон;
  • Pa — паскаль;
  • W — ват;
  • C — кулон;
  • V — вольт.

Один джоуль може бути визначений наступним чином:

  • Робота вимагала переміщення електричного заряду одного кулона через різниця електричних потенціалів в один вольт або один кулон-вольт (C⋅V). Це ставлення може бути використане для визначення вольт.
  • Робота вимагала виробництва одного вата потужності протягом однієї секунди або однієї ват-секунда (W⋅s) (порівняйте кіловат-годину — 3,6 мегаджоуля). Це ставлення може бути використане для визначення вата.

Повсякденний Джоуль

Одиниця вимірювання величини сили у повсякденному житті — це:

  • Енергія, необхідна для підняття томату середнього розміру на 1 метр (3 футів 3 дюйми). Припустимо, маса помідора становить приблизно 100 г (3,5 унції).
  • Енергія, що виділяється, коли той же помідор падає на метр вниз.
  • Енергія, необхідна для прискорення маси 1 кг за 1 м-2 на відстань 1 м.
  • Тепло, необхідне для підвищення температури 1 г води на 0,24 ° С.
  • Звичайна енергія, виділювана людиною в стані спокою, кожні 1/60 с (приблизно 17 мс).
  • Кінетична енергія від 50 кг осіб (0,2 м / с або 0,72 км / год).
  • Кінетична енергія тенісного м’яча 56 м, що рухається зі швидкістю 6 м / с (22 км / год).
  • Кінетична енергія об’єкта з масою 1 кг рухається при√2 ≈ 1,4 м / с.
  • Кількість електрики, необхідне для освітлення 1 Вт світлодіоди протягом 1 ц.

Так як джоуль також є ват-секундою, а загальна одиниця продажу електроенергії домівках — це кВт-год (кіловат), то кВт-год, таким чином, становить 1000 Вт × 3600 с = 3,6 МДж (мегаджоуля).

Інші одиниці виміру

Які одиниці вимірювання сили існують, крім ньютона?

Діна — це сила, необхідна для того, щоб зрушити масу 1 м з прискоренням 1 сантиметра в секунду за секунду (1 см / с2). 1 N = 100 000 дін. Використовується при роботі з дрібними об’єктами.

Фут — це зусилля, необхідне, щоб дати масу 1 фунт (1 фунт) з прискоренням 1 футів в секунду за секунду (1 фут / с2); 1 фунт дорівнює 0,1382 ньютона.

Фунт — це сила, що діє на масу 1 фунт (1 фунт) з прискоренням під дією сили тяжіння. Це нетехническая одиниця сили, яка також називається вагою.

Пересчетные коефіцієнти

Щоб виконати завдання: «запишіть одиниці виміру сили» — потрібно ознайомитися з наступними таблицями.

v⋅T⋅e

Ньютон

(одиниця СІ)

Діна

кілограм-сила,

килопонд

фут-сила фут-сила
1 Н ⋅ 1 кг⋅м/с2 = 105 дін ≈ 0,10197 кп ≈ 0,22481 футів 7,2330 фунтів
1 дін = 10−5Н ⋅ 1 г⋅см/ с2 ≈ 1.0197 ⋅ 10-6 кп ≈ 2,2481 ⋅ 10-6 футів ≈ 7,2330⋅ 10-5 фунтів
1 килопонд = 9,80665 N = 980665 дін ≡дп⋅ (1 кг) ≈ 2.2046 футів ≈ 70,932 фунт
1 фут ≈ 4.448222 N ≈ 444822 дін ≈ 0,45359 кп ≡гн⋅ 1 фут ≈ 32,174 фунт
1 фунт ≈ 0,138255 Н ≈ 13825 дін ≈ 0,014098 кп ≈ 0.031081 футів ≡ 1 фунт/ с2

Підходи до одиниць маси, сили або ваги показано нижче.

v⋅T⋅e Сила Вага Маса
2-й закон руху m = F/a F = W⋅a/г F = m ⋅ a
система

BG

GM

EE

M

AE CGS MTC SI
Прискорення (а)

фут/с2

м/с2

фут/с2

м/с2

фут/с2; Гал; м/с2 і м/с2
Маса (м)

Слабкий

МКГСС

фунт-маса, кг фунт; грам, тонна і кг

Сила (F),

вага (W)

Фут

Килопонд

Фут-сила

Килопонд

Фунт; Діна; Стін і Ньютон
Тиск (р)

Фунт/дюйм2

Технічна атмосфера

Фунт-сила/дюйм2

Атмосфера

фунт на квадратний фут; микробар; пьеза і паскаль

Стандартні префікси в системі вимірювання одиниць (СІ) v⋅T⋅e.

Ім’я префікса Дека Гекто Кіло Мега Гіга Тера Пета Екса Зетта Иотта
Символ префікса da h k M G T P E Z Y
Чинник 100 101 102 103 106 109 1012 1015 1018 1021 1024
Ім’я дольного префікса Дей Санті Міллі Мікро Нано Піко Фемто Атто Зепто Йокто
Символ дольного префікса d c m μ N п e Z Y
Чинник 100 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 10-21

10-24

Отже, ми розглянули категорію одиниці виміру сили і супутні даній темі питання.