Что означает измерить силу

Прибор для измерения силы

Прибор для измерения силы, или динамометр – устройство, с помощью которого измеряется величина силы или момента силы. Изобретенное более 200 лет назад оно со временем постепенно совершенствовалось, становясь все более компактным, удобным и точным. О том, что собой данный прибор представляет, из чего состоит, как работает, каких видов бывает, пойдет речь в данной статье.

Измерение силы в системе СИ

В системе СИ единицей измерения силы являются ньютоны (сокращенно Н). Один ньютон – это такая сила, которая за 1 секунду способна изменить скорость движения твердого тела, имеющего массу 1 кг, на 1 м/с.

На заметку. Так как ньютон является в системе СИ не основной, а производной единицей, ее обозначение пишется с большой (заглавной) буквы, в то время как полное название – с маленькой.

Так как ньютоны являются производной единицей, то в современных измерителях они заменены на килограммы. Единственной сферой, где данную единицу измерения используют, являются лабораторные учебные приборы, применяемые в школах, средне специальных учебных заведениях.

Принцип действия и история изобретения

Первым устройством для измерения силы были изобретенные в первой половине XVIII века весы. Самый простой пружинный измеритель был сконструирован только спустя 100 лет в 1830 году английским ученым Ричардом Солтером. Вслед за измерителями механическими в первой половине XX были изобретены гидравлические приборы. Более совершенные и точные электрические динамометры появились уже во время бурного развития полупроводниковых приборов во второй половине XX века.

Самый простой измеритель силы имеет следующее принципиальное устройство:

  • Упругий силовой элемент – упругое тело, на которое напрямую воздействует измеряемая сила. Таким элементом могут быть стальная, обладающая высокой упругостью пружина, вода, различные датчики.
  • Измеряющее устройство (аналоговое или цифровое) – жидкокристаллический дисплей, круглый градуированный циферблат или шкала, по которым перемещается подвижная стрелка.

Работает самый простой пружинный динамометр следующим образом:

  1. На упругий силовой элемент – пружину воздействует измеряемая сила, вызывая его деформацию (растяжение).
  2. Растягивающаяся пружина приводит в движение закрепленную на ней стрелку, которая, передвигаясь по вертикальной шкале, регистрирует величину приложенного к концу упругого элемента усилия.
  3. После снятия усилия пружина сжимается, стрелка возвращается в исходное положение, соответствующее нулевому значению.

На заметку. Основой функционирования любого динамометра является закон Гука, гласящий, что величина возникающей в упругом теле деформации прямо пропорционально вызвавшему ее усилию.

Точность и корректность получаемых с помощью такого прибора данных гарантированы только при условии применения в его конструкции упругого тела, деформирующегося под воздействием внешней силы и принимающего после его прекращения исходное состояние.

К таким телам относятся всевозможные пружины, а также заключенные в цилиндры жидкости.

Виды приборов

В зависимости от конструкции и принципа действия, все динамометры подразделяются на механические, гидравлические, электрические. Особой категорией измерителей силы являются одноразовые датчики.

Механические (рычажные или пружинные) динамометры

Механические динамометры измеряют силу и ее момент, благодаря таким физическим процессам, как упругое растяжение и сжатие.

Основными разновидностями таких приборов являются:

  • Рычажные – в таких приборах упругим телом служит рычаг, деформация которого передается на соединенный с ним датчик или измерительное устройство;
  • Механические – это самые простые и распространенные динамометры, состоят из упругой пружины, соединенной со стрелкой, перемещающейся по круглой или вертикальной шкале, с нанесенными делениями, или датчиком, который передает электрический сигнал на электронный блок с электронным табло (монохромным жидкокристаллическим дисплеем).

На заметку. Перед тем, как измерить силу с помощью механического динамометра, являющегося по своей сущности и конструкции обычным безменом, обязательно убеждаются в том, что стрелка на круглой или вертикальной шкале расположена на значении «0». Если стрелка сбилась и показывает при отсутствии нагрузки значение больше нуля, то значит, что упругий элемент претерпел непоправимую деформацию, вызванную приложением к нему нагрузки, значительно превышающей предельно допустимую. Такой прибор уже не будет точным и со временем выйдет из строя.

Гидравлический динамометр

Гидравлический измеритель состоит из:

  • Нескольких цилиндров, внутри которых находятся подвижные штоки с поршнями;
  • Рычага, закрепленного на верхней части штоков;
  • Измеряющего устройства (манометра).

В качестве рабочей жидкости в таких измерителях применяется масло.

Работает такой прибор следующим образом:

  1. Прикладываемое к рычагу усилие через штоки и поршни воздействует на находящуюся в цилиндрах жидкость;
  2. Вытесняемая жидкость по трубкам поступает к манометру;
  3. Манометр измеряет давление поступившей из цилиндров жидкости и отображает его на круглой аналоговой стрелочной шкале или жидкокристаллическом монохромном цифровом дисплее в виде определённого значения воздействующего на рычаг усилия.

Такие приборы позволяют определять значение силы с большей точностью, чем механические аналоги. Однако, по сравнению с последними, такие динамометры характеризуются более высокой ценой, дорогостоящим ремонтом и обслуживанием, неточностью при разгерметизации цилиндров и появлении протечек рабочей жидкости.

Электрический динамометр

Электрические динамометры состоят из:

  • Упругого элемента, соединённого с реагирующим на его деформацию датчиком индуктивного, емкостного, пьезоэлектрического, вибрационно-частотного или тензорезисторного типа;
  • Усилителя поступающего от датчика электрического сигнала;
  • Электронного блока, оборудованного дисплеем.

Принцип действия такого прибора достаточно прост:

  1. Усилие, прилагаемое к упругому телу, регистрируется датчиком;
  2. Датчик посылает электрический сигнал на усилитель, который, в свою очередь, передает его на электронный блок;
  3. Электронный блок со встроенной микросхемой переводит полученный от усилителя сигнал в графическое изображение значения силы на дисплее.

На заметку. Так как такие электрические приборы, в отличие от большинства механических и гидравлических, снабжены электронным блоком и дисплеем, перед использованием их необходимо включать специальной кнопкой. Питание таких приборов осуществляется от встроенных аккумуляторных батарей. Некоторые модели можно для обеспечения питанием подключать к сети, имеющей напряжение 220 В. Устройства, имеющие разряженное питание или не подключённые к сети, включаться и работать не будут.

Одноразовые датчики

Такие датчики, в отличие от описанных выше аналогов, используются для измерения разрушительных нагрузок, имеющих огромную мощность: очень сильного удара, мощного взрыва. Однако перед тем, как потерять целостность и полностью выйти из строя, они достаточно точно измеряют и передают на расположенный на безопасном расстоянии электронный блок данные о силе, разрушившей их.

Применение динамометров

Измерители силы широко используются в транспорте, коммунальном хозяйстве, спорте и реабилитационной медицине, робототехнике, создании протезов, производстве весов, строительстве гидротехнических сооружений, испытании тяговых механизмов грузовых автомобилей, электро,- и тепловозов.

На заметку. Узнать о том, какой прибор служит для более точного измерения силы, можно на специализированных строительных, автомобильных или спортивных форумах, сайтах производителей и поставщиков подобных устройств. Также на данных информационных интернет ресурсах можно получить помощь в виде онлайн консультации по любому связанному с динамометрами вопросу.

Основными примерами повседневного использования динамометров являются:

  • Обычные весы (электронные и аналоговые);
  • Медицинские силомеры, используемые для определения усилия кистевого сжатия;
  • Динамометрические (моментные) ключи, применяемые для затяжки резьбовых соединений с определенным усилием.

Знание того, каким прибором измеряют силу, позволяет не только взвешивать различные предметы с помощью безменов и весов, но и соблюдать усилия затяжки резьбовых соединений, производить определение состояния тонуса мышц рук.

Видео

Наглядно действие такого прибора можно посмотреть в следующем видео.

Источник

Что означает «измерить силу»? нужно обозначение написать. можно на украинском «Що означає виміряти силу? «

Властивість тіла, яка полягає в тому, що тіло не може миттєво змінити швидкість, бо для цього потрібен час, називається інертністю тіла. Чим менше змінюється швидкість тіла при взаємодії, тим тіло є більш інертним.

Величину, яка кількісно характеризує інертність тіла, називають масою тіла. Чим більша маса тіла, тим воно інертніше. Маса тіла позначається літерою m та вимірюється в кілограмах у Системі Інтернаціональній. Приблизно можна вважати, що 1 кілограм дорівнює масі 1 літру чистої води за кімнатної температури. За еталон маси взято спеціальний циліндр, виготовлений зі сплаву платини та іридію. Цей еталон зберігається в Міжнародному бюро мір і ваги у місті Севр (Франція) .

Масу тіла можна визначити за зміною його швидкості при взаємодії з тілом відомої маси. Якщо взяти тіло відомої маси і привести його у взаємодію з тілом невідомої маси, то за відношенням їх прискорень можна знайти невідому масу. Відношення модулів прискорень двох тіл, що взаємодіють, дорівнює оберненому відношенню їхніх мас.

Простішим способом визначення маси тіла є зважування.

При розв’язанні основного завдання механіки необхідно знати прискорення, яке набирає одне тіло, а не обидва. У такому випадку говорять, що на тіло діє сила.

Сила — це фізична величина, яка кількісно характеризує дію одного тіла на інше, в результаті якої воно набуває прискорення. Сила є векторною величиною. Тобто, крім числового значення, сила має напрямок. Сила позначається літерою F та в Системі Інтернаціональній вимірюється в ньютонах. 1 ньютон — це сила, яка тілу масою 1 кг, що перебуває в стані спокою, надає за 1 секунду швидкість 1 метр за секунду при відсутності тертя. Виміряти силу можна за допомогою спеціального пристрою — динамометра.

В залежності від характеру взаємодії в механіці розрізняють три види сил:

Як правило, на тіло діє не одна, а декілька сил. У такому випадку розглядають рівнодійну сил. Рівнодійною сил називають таку силу, яка діє так само, як декілька сил, що одночасно діють на тіло. Користуючись результатами дослідів, можна зробити висновок: рівнодійна сил, спрямованих вздовж однієї прямої в один бік, спрямована в той же бік, а її значення дорівнює сумі значень цих сил. Рівнодійна двох сил, спрямованих вздовж однієї прямої в протилежні боки, спрямована в бік більшої сили та дорівнює різниці значень цих сил.

ІІ закон Ньютона: сила, яка діє на тіло, дорівнює добутку маси тіла на прискорення, надане цією силою.

Наслідки ІІ закону Ньютона:

Закон справедливий тільки в інерціальних системах відліку.
2.

Сила — причина зміни швидкості. Напрям прискорення завжди співпадає з напрямом сили.
3.

Закон справедливий для сили будь-якої природи.

Источник

Каковы способы измерения силы? Заранее благодарен.

К списку статей

Сила – это всякое воздействие на данное тело, сообщающее ему ускорение или вызывающее его деформацию. Сила – это векторная величина, являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел.

Сила характеризуется числовым значением, направлением в пространстве и точкой приложения.

За единицу силы в СИ принят ньютон (Н) . Ньютон — это сила, которая придает массе 1 кг в направлении действия этой силы ускорение 1 м/с2.

В технических измерениях допускаются единицы силы:
— 1 кгс (килограмм-сила) = 9,81 Н;
— 1 тc (тонна-сила) = 9,81 х 103 Н.

Силу измеряют посредством динамометров, силоизмерительных машин и прессов, а также нагружением при помощи грузов и гирь.

Динамометры — приборы, измеряющие силу упругости.

Динамометры бывают трёх типов:
— ДП — пружинные,
— ДГ- гидравлические,
— ДЭ — электрические.

По способу регистрации измеряемых усилий динамометры подразделяют на:
— — указывающие — применяют главным образом для измерений статических усилий, возникающих в конструкциях, установленных на стендах, при приложении к ним внешних сил и для измерения силы тяги при плавном передвижении изделия;
— — считающие и пишущие динамометры, регистрирующие переменные усилия, применяют чаще всего при определении силы тяги паровозов и тракторов, так как вследствие сильной тряски и неизбежных рывков при ускорении их движения, а также неравномерности загрузок изделия создаются переменные усилия.

Наибольшее распространение имеют динамометры общего назначения пружинные, указывающие.

Основные параметры и размеры динамометров общего назначения, пружинных со шкальным отсчётным устройством, предназначенных для измерений статических растягивающих усилий, устанавливает ГОСТ 13837.

Пределы измерений и погрешность динамометра должны определяться одним из двух способов:
— — расчётным,
— — по таблицам приложения 2 ОСТ 1 00380.

Для измерения силы тяги двигателей летательных аппаратов при стендовых испытаниях следует применять силоизмерительные системы. Структурные схемы и принцип действия силоизмерительных систем приведены в приложении 3 ОСТ 1 00380.

Рабочие средства измерений, применяемые в силоизмерительных системах, приведены в справочном приложении 4 ОСТ 1 00380.

Предел допускаемой погрешности измерений системы не должен превышать допускаемого значения по ОСТ 1 01021 и ОСТ1 02512.

Источник

Сила в физике [понятным языком]

Сила в физике — это очень интересная величина. Вот вроде бы и привыкли мы к этому термину, и используем его регулярно, но смысла всего этого до конца не понимаем. «Сильно ударил по спине или сила, как у коня. » — это всё бытовое применение физического термина. Термин живёт в разделе # классическая механика

Смысл введения этой характеристики очень прост. Нужно было как-то оценить и описать влияние одних субстанций на другие субстанции . Сделать это требовалось для некоторой количественной оценки явления. Ведь, забегая вперед, можно толкнуть камень с силой три ньютона, а можно с силой пять ньютонов. Очевидно, что результат будет разным.

Из определения известно, что сила есть мера воздействия на тело или объект со стороны других тел и полей . Значит, упрощая эту формулировку, следует, что сила есть величина, которая характеризует степень механического воздействия на объект или воздействия на объект со стороны какого-то поля (например, магнитного или электрического).

Сила — это величина векторная . Векторная — значит имеющая направление. Это тоже легко понять исходя из обычной практики. Можно толкать коробку в одну сторону, а можно в другую. Если сказать это научным языком, то толкать с разным направлением приложения силы.

Ещё силы подчиняются принципу суперпозиции , т.е. могут складываться или вычитаться согласно правилам действия с векторами. Это значит, что если на тело действует сразу несколько сил, то результат их воздействия будет некоторой третьей равнодействующей силой .

Также отметим, что в результате приложения силы любое тело обычно изменяет свою скорость или деформируется.

Сила в физике измеряется в Ньютонах .

Ньютон — настоящий силовой папа в физике 🙂 Именно он работал над основными законами механики и обнаружил множество интересных явлений. В том числе, сформулировал три закона Ньютона .

Термин «сила» как раз и появился для того, чтобы описать воздействие. Вот говорим мы с вами — лошадиная сила. Что такое лошадиная сила? Это влияние лошади на телегу с силой лошади :). Но лошади бывают разные. От того появился динамометр и единица измерения силы. Соответственно, сила измеряется динамометром. Дина — это единица силы в системе СГС.

Интересно будет узнать, что силы принято разделять на четыре принципиальных фундаментальных природы :

  • Слабое взаимодействие — между частичками в строении вещества
  • Сильное взаимодействие — внутри самой частички
  • Электромагнитные силы — в результате действия электрических или магнитных сил
  • Гравитационные силы — от неё яблоки Ньютону на голову падают ну и притяжение в космосе существует

Если вы проанализируете все силы, то иных градаций найти всё равно не получится . Но постойте. Вы сейчас вспомните силу трения и скажите, что мол. Она ж механическая! А что значит механическая? Она только при беглом восприятии механическая. На самом деле эта сила электромагнитная. Проявляет себя в результате взаимодействия частичек одной поверхности с частичками другой поверхности.

Подобным образом можно рассмотреть абсолютно любое взаимодействие. Вплоть до удара ногой по мячу.

Кстати говоря, такие силы, которые вроде как одной природы, а на самом деле другой, называют производными видами силы .

Ну и тут следует отметить одну интересную вещь. В последнее время физики стараются уходить от понятия сила и использовать термин взаимодействие . Всё дело в том, что в термине сила скрыто понятие взаимодействия непосредственного. Но современные эксперименты обнаруживают, что далеко не всегда это взаимодействие непосредственное. Часто оно осуществляется некоторой промежуточной субстанцией. Не лишним будет отметить и тот факт, что описать понятие сила в полном объеме до конца никто не может.

Но, поскольку нам нужно как-то характеризовать те же силовые агрегаты, удобно использовать такую численную характеристику, как сила. Правда и отброшена эта характеристика быть не может. Поэтому, говорить об этом в таком ключе неправильно.

Силы в физике классифицируют различным образом . Есть целая система упорядочивания сил. Например, по типу воздействия силы можно разделить на распределенные или сосредоточенные. Но это совсем другая и объемная беседа.

Ещё интересно будет отметить, что есть именные силы . Например, сила Архимеда или сила Лоренца. или любая другая. Обычно это те воздействия, которые были обнаружены ученым, чье имя увековечили в названии этого явления. Так сила Архимеда — это способность среды выталкивать тело.

Остались вопросы? Пишите в комментариях и высказывайте мнения 🙂

Поддержите проект лайками и подпиской. Это позволит нам эффективнее развиваться.

Источник

Справка по силе. Виды сил. Единицы измерения силы. Конвектор величин силы.

Для обозначения силы обычно используется символ F (от лат. fortis — сильный).

Сила является векторной величиной. Она характеризуется:

Также используют понятие линия действия силы, означающее проходящую через точку приложения силы прямую, вдоль которой направлена сила.

Согласно второму закону Ньютона, сила определяется по формуле:

    • m — масса материальной точки;
    • a — ускорение материальной точки (векторная величина);
    • F — равнодействующая приложенных сил (векторная величина).

Перевод единиц измерения силы онлайн:

Калькулятор сил. Перевод единиц измерения силы (Н, кН, МН, гс, кгс, тс, дин и т.д.)
Введите силу (FF)
Результат перевода единиц измерения сил (FF)
Результаты работы калькулятора силы при переводе в другие единицы измерения силы:
Примеры результатов работы калькулятора силы:
Поделится ссылкой на расчет:

Единицы измерения:

  • ньютон— единица измерения давления в СИ. Обозначение в России: Н; международное: N . Данная единица измерения широко применяется при инженерных расчетах, в современной справочной литературе, в обозначение параметров оборудования, технических устройств, при разработке проектной и рабочей документации. ;
  • грамм — сил — Обозначение в России: гс; международное: gf . В Российской Федерации единицы грамм-сила допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения «все области»;
  • килограмм — сил — Обозначение в России: кгс; международное: kgf. Единица силы в системе единиц МКГСС. В Российской Федерации единицы килограмм-сила допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения «все области» ;
  • тонн — сил — Обозначение в России: тс; международное: tf . Единица силы в системе единиц МКГСС. В Российской Федерации единицы тонн-сила допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения «все области»;
  • дина — Обозначение в России: дин; международное: dyn. Единица силы в системе единиц СГС. Одна дина численно равна силе, которая сообщает телу массой в 1 грамм ускорение в 1 см/с². 1 дин = 1 г·см/с 2 = 10 -5 H = 1,0197·10 -6 кгс .

Перевод единиц измерения силы(в табличном виде):

Порядки единиц измерения силы:

Переводимые единицы силы Перевод силы в единицы:
Н гс кгс тс дин
Н 1 102,0
Порядок единиц измерения Единицы измерения
Н дин
10 даН дадин
1 00 ГНa Гдин
1 000 кН кдин
10 000
1 000 000 МН Мдин

Виды силы (классификация сил).

Классификация сил по типу взаимодействия.

Воздействие всегда осуществляется посредством полей, создаваемых телами и воспринимаемых рассматриваемым телом. Различные взаимодействия сводятся к четырём фундаментальным:

    • слабое ;
    • электромагнитное;
    • сильное;
    • и, возможно, гравитационное.

Виды сил, используемые в расчетах:
    • сила упругости (сила упругого сопротивления тела внешней нагрузке), F ;

В простейшем случае одномерных малых упругих деформаций формула для силы упругости имеет вид (по закону Гука):

F = k *Δ l , где k — жёсткость тела (коэффициент упругости), Δ l — удлинение (величина деформации). Жёсткость тела зависит от его формы и размеров, а также от материала, из которого оно изготовлено.

    • сила трения (сила сопротивления относительному перемещению контактирующих поверхностей тел. Зависит от шероховатости и электромагнитной природы материалов контактирующих поверхностей), F т р = F т р . m a x = μ N «>F т р ;

Сила трения пропорциональна силе нормальной реакции опоры ( F т р = F т р . m a x = μ N «> N ) и определяется по формуле:

F т р = F т р . m a x = μ N «> F т р = F т р . m a x = μ* N, где μ «> μ — коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом трения скольжения (зависит от материалов соприкасающихся тел и их свойств. Коэффициент трения скольжения — безразмерная величина, не превышающая единицы).

    • сила сопротивления среды (сила, возникающая при движении твёрдого тела в жидкой или газообразной среде);
    • сила нормальной реакции опоры (упругая сила, действующая со стороны поверхности опоры в направлении, перпендикулярном поверхности в данном месте), N;
      • Определенной формулы силы реакции опоры не существует (из-за возможных многообразий системы взаимодействующих тел). Имеется методика, применяя которую, можно определить N для совершенно любой системы взаимодействующих тел. Методика определения величины N заключается в следующем:
        • сначала записывают второй закон Ньютона для данной системы, учитывая все действующие в ней силы;
        • находят результирующую проекцию всех сил на направление действия реакции опоры;
        • решение полученного уравнения Ньютона на отмеченное направление приведет к искомому значению N.
    • силы поверхностного натяжения (силы, возникающие на поверхности фазового раздела);
    • силы Ван-дер-Ваальса (электромагнитные межмолекулярные силы, возникающие при поляризации молекул и образовании диполей. Вандерваальсовы силы быстро убывают с увеличением расстояния);
    • вес тела (сила воздействия тела на опору или подвес, или другой вид крепления, препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести), Р;

Вес тела ( P ), покоящегося в инерциальной системе отсчёта, равен силе тяжести и определяется по формуле:

P = m*g , где m — масса тела, g — ускорение свободного ускорения.

Вес тела ( P ), при движении системы «тело» — «опора или подвес» относительно инерциальной системы отсчёта с ускорением w вес перестаёт совпадать с силой тяжести и определяется по формуле:

P = m*(g- w ) .

    • трение покоя, трение сцепления (сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения);
    • сила натяжения струны/троса/верёвки/каната (сила, действующая на физическое тело со стороны струны, направленная по направлению струны от точки закрепления струны к физическому телу, и по величине равная натяжению струны);
    • сила Архимеда — на всякое тело, погружённое в покоящуюся жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (или газа) выталкивающая сила, равная произведению плотности жидкости (или газа), ускорения свободного падения и объёма той части тела, которая погружена в жидкость (или газ). .

Выталкивающая сила (сила Архимеда), действующая на погружённое в жидкость тело, равна весу жидкости, вытесненной этим телом:

F а = P ж = m ж ⋅ g или F а = ρ ж ⋅ V т ⋅ g , где m ж — масса жидкости; ρ ж — плотность жидкости; V т — объем погруженного в жикость тела; g — ускорений свободного падения (9,8 м/с 2 ).

Приборы измерения силы.

Динамометр – устройство, с помощью которого измеряется величина силы или момента силы.

Источник

Поделиться с друзьями
Моя стройка
Adblock
detector