Меню

Сила единица измерения как измерить силу



Единица измерения силы

Одним из основных законов классической динамики является второй закон Ньютона. Он содержит две величины, которые нельзя выразить только при помощи кинематических величин. Этими величинами являются сила и масса. Данные величины равноправны. Каждую из них можно считать основной как силу, так и массу. Избрав для единицы одной из них эталон, получают единицу для другой, применяя второй закон Ньютона. Так можно получить две разные системы единиц, в одной из них (метрической) основными единицами служат единицы массы, а единицы силы считаются производными. Причиной выбора единиц массы как основным в первую очередь служит то, что для массы проще создать эталон.

Ньютон — единица измерения силы в системе СИ

На сегодняшний момент в физике используют Международную систему единиц (СИ) в которой ньютон — единица измерения силы. Один ньютон (1Н) — это сила, сообщающая телу, имеющему массу в 1 килограмм, ускорение равное 1 метру, деленному на секунду в квадрате в направлении действия силы:

Ньютон является производной единицей в СИ.

Первоначально единицу силы как сформулировано выше приняли для системы единиц МКС (метр-килограмм-секунда) в 1946 г. Немного позднее единицу силы назвали ньютоном (в 1948 г). В системе СИ ньютон — единица измерения силы с 1960 года. Очевидно, что свое имя единица силы получила в честь английского ученого И. Ньютона, основателя классической динамики. Ньютон в своих разработках не использовал единиц измерения силы, рассматривая ее как абстракцию.

При вычислениях часто используют кратные и дольные единицы силы, применяя стандартные приставки системы СИ, например: $1кН=<10>^3Н;;\ 1нН=<10>^<-9>Н;;\ 1МН=<10>^6Н.$

Единицы измерения силы в других системах единиц

Долгое время, и иногда сейчас, в физике используют систему единиц, называемую СГС. В этой системе единицей длины является сантиметр (см), единицей массы — грамм (г), единицей времени стала секунда (с). В системе СГС единицей силы является дина (дин). Одна дина — это сила, сообщающая телу массой 1 г ускорение, равное 1$\frac<см><с^2>$. Дина является очень маленькой единицей силы. Ньютон и дина соотносятся как:

В технических расчетах используют еще одну единицу измерения силы, которую называют килограмм — сила (кгс). 1 кгс — это сила, с которой Земля действует на эталонную массу в один килограмм, притягивая ее.

\[1Н\approx 0,10197162\ кгс.\]

В России килограмм-сила используется как внесистемная единица измерения силы, ее рекомендуют использовать там, где численные значения силы невозможно или нерационально выражать в СИ.

Примеры задач с решением

Задание. Тело падает на Землю с высоты $h$. Масса тела равна $m$. Удар длится время $\Delta t$. Какова средняя сила удара тела о Землю ($\left\langle F\right\rangle $)? Считайте, что все величины заданы в единицах системы СИ, проверьте, в чем будет измеряться сила.

Решение. Сделаем рисунок.

Тело падает на Землю, так как на него действует сила тяжести. За основу решения задачи примем уравнение движения материальной точки (второй закон Ньютона) в виде:

\[\left\langle F\right\rangle =\frac<\Delta p><\Delta t>\left(1.1\right),\]

где $\Delta p=mv-0$ — изменение импульса тела. При движении тела с некоторой высоты, если не учитывать сопротивление воздуха, можно считать, что потенциальная энергия тела, поднятого над Землей, переходит в кинетическую энергию:

Из формулы (1.2) выразим скорость, с которой тело подлетает к поверхности Земли:

Найдем модуль силы удара используя выражения (1.1) и (1.3):$\ $

Подставим единицы измерения величин в правую часть полученного выражения:

Ответ. $\left\langle F\right\rangle =\frac>.$ Полученная формула показывает, что ньютон — единица измерения силы.

Задание. Какова сила притяжения двух одинаковых шаров массы которых по одному килограмму, если их центры находятся на расстоянии 1 м?

Решение. Для шаров закон гравитации можно записать в виде:

где $\gamma =6,67\cdot <10>^<-11>\frac<м^3><с^2кг>$ — гравитационная постоянная; $m_1<=m>_2=m$ — массы тел; $r$ — расстояние между центрами шаров.

Ответ. $F=6,67\cdot <10>^<-11>Н$

Источник

Сила. Единицы силы

Урок 15. Физика 7 класс ФГОС

Конспект урока «Сила. Единицы силы»

Сила. Единицы силы

Человек часто упоминает слово «сила» в быту. В рамках данной темы речь будет идти о силе, как о физическом понятии. Давайте вспомним тему про взаимодействие тел. Прыгая из лодки, человек действуете на неё, но и лодка действует на человека. Мяч, ударяясь о стенку, действует на неё, и, в тоже время, стенка оказывает ответное воздействие на мяч. На подобных примерах можно убедится, что действие не может быть односторонним, то есть, все тела действуют друг на другавзаимодействуют. Только взаимодействие тел может изменить их скорость – это был главный вывод из темы о взаимодействии тел. При изучении темы, посвященной массе тела, было показано, что чем больше масса тела, тем меньше меняется его скорость в результате взаимодействия. Например, чтобы сдвинуть с места тележку, необходимо затратить меньшее усилие, чем для того, чтобы сдвинуть с места автомобиль. Приведем другой пример: можно привести в движение шарик на пружине.

Чем сильнее на него воздействовать, тем больше сожмется пружина. После того, как рука перестанет действовать на шарик, пружина распрямится, и уже она будет являться телом, действующим на шарик.

Читайте также:  Линейка навесная для измерения гибкости

Также, можно ударить теннисный мяч ракеткой, тем самым изменив направление его скорости. И чем сильнее ударить по мячу, тем большую скорость он приобретёт. Итак, что же такое сила? Силой в физике называется количественная мера взаимодействия тел. Поскольку, это количественная мера, у неё есть числовое значение, то есть, сила является физической величиной. Можно заметить, что существенное значение имеет то, как направлена сила. Поэтому, сила – это векторная величина. Действительно, если толкнуть тележку вправо, то она и поедет вправо. А если толкнуть влево, то она и поедет влево. То есть, изменение скорости зависит не только от значения силы, но и от её направления. Сила обозначается латинской буквой F, и над этой буквой ставится стрелочка, показывающая, что это векторная величина.

Вектор силы: .

Если же букву F написана без стрелочки над ней, то речь идет о модуле силы, то есть только о её числовом значении.

В системе СИ сила измеряется в ньютонах [Н], в честь знаменитого физика Исаака Ньютона.

Именно Ньютон тщательнейшим образом изучал взаимодействие тел и внес огромный вклад в развитие физики в целом. Поскольку сила является причиной изменения скорости тела, за единицу силы принята такая сила, которая за 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с. Таким образом, 1 Н равен

Необходимо отметить, что сила характеризуется еще и точкой приложения. Приведем простой пример: если приложить горизонтально направленную силу к сидению стула, то стул просто сдвинется с места. А вот если приложить ту же силу к спинке стула, то он опрокинется. Другой пример: если ударить ногой по центру мяча, то он просто покатится в направлении удара, а вот если ударить ниже центра, то мяч полетит по воздуху.

На рисунках или чертежах силу, как и скорость, обозначают отрезком со стрелочкой. Началом отрезка всегда является точка приложения, а длина отрезка условно обозначает модуль силы (пропорционально другим силам на рисунке).

Сила может изменить не только скорость всего тела, но и отдельных его частей. Например, если мы сожмем пальцами маленький шарик, то при этом, не все частички шарика одинаково изменят скорость. Это приведет к изменению формы тела.

Такое изменение формы называют деформацией. Деформация может быть различной: это может быть растяжение или, наоборот, сжатие. А может быть изгиб или кручение.

Рассмотрим признаки действия какой-либо силы на тело. В первую очередь, это, конечно, изменение значения скорости: например, водитель автомобиля решил притормозить, чем вызвал изменение значения скорости. Также, признаком действия силы является изменение направления движения: в качестве примера можно привести отскок мяча от дерева. Два других признака относятся к деформации – это изменение размера или формы тела.

Упражнение 1. На рисунке представлены два автомобиля: красный и зеленый. Красный автомобиль разгоняется, а зеленый – тормозит. Направления скоростей автомобилей обозначены на рисунке. Определите направление силы, действующей на каждый из автомобилей.

Скорости обоих автомобилей направлены в одну и ту же сторону. Только вот красный автомобиль разгоняется, значит, и сила, действующая на него, направлена в сторону направления движения (то есть, она помогает движению и ускоряет автомобиль). А зеленый автомобиль тормозит, значит, сила, направлена против движения (то есть, она мешает движению и замедляет автомобиль). Из этого примера вы должны извлечь то, что сила направлена не в сторону скорости, а в сторону изменения скорости.

Упражнение 2. На рисунке показаны две силы, равные по модулю, а также линейка. Сколько вариантов движения линейки мы можем получить, используя различные точки приложения?

Самый простой вариант – это тянуть линейку в одну сторону: вправо, влево, вверх или вниз. В этом случае, конечно, линейка будет двигаться прямолинейно. Можно приложить силы и так, что линейка останется неподвижной (ведь силы будут равны по значению, но противоположны по направлению). И, наконец, самое интересное: можно заставить линейку вращаться. Если приложить одну силу к левому концу линейки, а другую – к правому концу линейки, направив её в противоположную сторону, чем первую, то линейка начнет вращаться. На самом деле, конечно, вариантов движения можно создать бесконечное число, поскольку можно найти бесконечное число точек приложения сил на линейке. Но в этом упражнении были рассмотрены основные варианты.

Сила – это физическая величина, которая является количественной характеристикой взаимодействия тел или, говоря проще, сила – это мера взаимодействия тел.

Сила является векторной величиной и в системе СИ измеряется в ньютонах.

– Под действием силы, тело может либо изменить скорость, либо деформироваться.

– Результат действия силы на тело зависит от её модуля, направления и точки приложения.

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

Читайте также:  Нутромер это инструмент для измерения

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 .
Читайте также:  Морские меры измерения расстояния

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