Fysiikan mittayksiköillä on tärkeä rooli käytännön ongelmien ratkaisemisessa. Niiden ansiosta on mahdollista määrittää saadun tuloksen oikeellisuus ja ymmärtää sen määrällinen arvo verrattuna tunnettuun standardiin. Pohditaan artikkelissa, mikä on fysikaalinen suure, jonka mittayksikkö on newtonia metriä kohti.
Newton on voiman yksikkö
Jokainen opiskelija tietää, kuka Isaac Newton on ja minkä panoksen hän antoi klassisen mekaniikan kehitykseen. Voidaan täysin varmuudella sanoa, että dynamiikka voimia tutkivana fysiikan haarana on täysin rakennettu suuren englantilaisen tiedemiehen lakeihin. Siksi kansainvälinen yhteisö päätti kutsua voimayksikköä Newtoniksi (N). Yksi newton on sellainen voima, joka vaikuttaa 1 kilogramman painoiseen kappaleeseen kiihtyvyyden 1 m/s2.
Newton on ehdottomasti kaikenlaisen voiman pääyksikkö. Se ei kuitenkaan ole yksi kansainvälisen SI-järjestelmän seitsemästä perusyksiköstä. Kuten se olisanoi, että se määritellään 3 muun peruskäsitteen kautta - kilogramma (massan mitta), metri (avaruuden etäisyyden mitta) ja sekunti (ajan mitta).
Mikä on newton per metri?
Tutustuttuamme käsitteeseen "newton" voimien mittayksikkönä, palataan artikkelin aiheeseen. Mikä on newtonin arvo kerrottuna metrillä? Niille, jotka eivät voi heti vastata esitettyyn kysymykseen, kirjoitetaan tämä operaatio matemaattisessa muodossa:
A=Fl
Jos keho liikkuu voiman F seurauksena etäisyyden l, niin näiden fyysisten suureiden tulo antaa voiman tekemän työn liikesuunnassa.
Työ on energiaominaisuus, se mitataan jouleina (J). Yksi joule on työn määritelmän mukaan energia, jonka 1 newtonin voima kuluttaa liikuttaessaan kappaletta 1 metrin.
Fysikaalisesta prosessista riippuen kehon liikkumiseen käytetty työ voidaan muuntaa erilaisiksi energiatyypeiksi. Esimerkiksi, jos rakennusnosturi nostaa betonilaatan, sen potentiaalinen energia painovoimakentässä kasvaa. Toinen esimerkki: ihmiset jatkuvalla voimalla työntävät autoa jonkin aikaa. Osa tehdystä työstä menee vierintäkitkavoiman voittamiseen ja sen seurauksena lämpöenergiaan, toinen osa ajoneuvon liike-energian lisäämiseen.
Joten newton per metri on työyksikkö nimeltä joule.
hetkivahvuus
Työn lisäksi tätä yksikköä käytetään myös voimamomentin mittaamiseen. Jälkimmäinen kuvataan samalla kaavalla kuin työ, mutta voima on tässä tapauksessa suunnattu jossain kulmassa vektoriin l, joka on etäisyys voiman kohdistamispisteestä pyörimisakseliin.
Huolimatta siitä, että voimamomentti on kuvattu työyksiköissä, se ei ole sitä. Sitä kutsutaan myös vääntömomentiksi, koska se osoittaa ulkoisen voiman kyvyn pyörittää järjestelmää akselin ympäri ja antaa sille jonkin verran kulmakiihtyvyyttä. Jos voimamomentti kerrotaan kiertokulmalla radiaaneina, niin saadaan työ. Mittayksikkö ei muutu.
Paineen yksikkö
Osaan artikkelin aihetta pohdimme myös, kuinka painetta mitataan fysiikassa. Ihmiset, jotka pitävät tästä tieteestä, antavat nopeasti oikean vastauksen ja nimeävät pascalin yksiköksi paineen mittaamiseksi SI:ssä. Ongelmissa ja käytännössä tulee usein vastaan muita paineyksiköitä, joita on kätevä käyttää kussakin tapauksessa. Joten, laajalle levinnyt: ilmakehä, torr tai elohopeamillimetri ja baari. Jokainen niistä käännetään yksilöllisesti pascaleiksi käyttämällä asianmukaista muuntokerrointa.
Katsomme painostuksen tämän artikkelin puitteissa, koska se liittyy läheisesti voimaan. Määritelmän mukaan paine on määrä, joka on yhtä suuri kuin pintaan kohtisuorassa vaikuttavan voiman suhde tämän pinnan pinta-alaan, eli:
P=F / S
Tästä tasa-arvosta saamme yksikönmittaa newtonia neliömetriä kohden (N/m2). Arvoa 1 N/m2 kutsutaan pascaliksi ranskalaisen fyysikon Blaise Pascalin mukaan, joka suunnitteli barometrin ja mittasi ilmanpainetta eri korkeuksilla suhteessa merenpinnan tasoon.
Yksi pascal on hyvin pieni määrä painetta. Sen arvo voidaan kuvitella, jos otamme 100 millilitraa tislattua vettä ja jaamme sen 1 neliömetrin alueelle. Huomaa esimerkiksi, että ilmanpaine merenpinnalla on noin 100 000 pascalia.
Täydennyksen vuoksi huomautamme, että suureita, joiden mittayksikkö on newton kerrottuna neliömetrillä, ei ole fysiikassa.
Esimerkkiongelma
On tarpeen määrittää, mitä työtä painovoima teki, jos ruumis putosi tietystä korkeudesta maan pinnalle 5 sekunnissa. Ota kehon paino yhtä kiloa.
Painovoima voidaan laskea kaavalla:
F=mg=19, 81=9, 81 H
Määrittääksesi korkeuden, josta vartalo putosi, sinun tulee käyttää tasaisesti kiihdytetyn liikkeen kaavaa ilman alkunopeutta:
h=gt2 / 2=9,8152 / 2=122,625 m
Saat työ tehdä painovoiman avulla kertomalla F ja h:
A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J
Gravity on tehnyt positiivista työtä noin 1200 newtonia metriä kohti eli 1,2 kilojoulea.
