Jednotky sú newton na meter a newton na meter štvorcový. Príklad úlohy

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 05:40

Meracie jednotky vo fyzike zohrávajú dôležitú úlohu pri riešení praktických problémov. Vďaka nim je možné určiť správnosť získaného výsledku a pochopiť jeho kvantitatívnu hodnotu v porovnaní so známou normou. Uvažujme v článku, čo je fyzikálna veličina s mernou jednotkou newton na meter.

Newton je jednotka sily

Každý študent vie, kto je Isaac Newton a ako prispel k rozvoju klasickej mechaniky. S absolútnou istotou môžeme povedať, že dynamika ako odvetvie fyziky, ktoré študuje sily, je úplne postavené na zákonoch veľkého anglického vedca. Preto sa medzinárodné spoločenstvo rozhodlo nazvať jednotku sily Newton (N). Jeden newton je taká sila, ktorá pri pôsobení na teleso s hmotnosťou 1 kilogram hovorí o zrýchlení 1 m/s2.

Newton je hlavná jednotka sily absolútne akéhokoľvek druhu. Nie je však jednou zo siedmich základných jednotiek medzinárodnej sústavy SI. Ako to bolopovedal, že je definovaný prostredníctvom 3 ďalších základných pojmov – kilogram (miera hmotnosti), meter (miera vzdialenosti v priestore) a sekunda (miera času).

Čo je newton na meter?

Po oboznámení sa s pojmom „newton“ako jednotka merania síl sa vráťme k téme článku. Akú hodnotu má newton vynásobený metrom? Pre tých, ktorí nevedia okamžite odpovedať na položenú otázku, napíšme túto operáciu v matematickej forme:

A=Fl

Ak sa teleso v dôsledku sily F posunie o vzdialenosť l, potom súčin týchto fyzikálnych veličín dá prácu vykonanú silou v smere pohybu.

Práca je energetická charakteristika, meria sa v jouloch (J). Jeden joule, v súlade s definíciou práce, je energia, ktorú vynaloží sila 1 newton, keď sa teleso posunie o 1 meter.

V závislosti od fyzikálneho procesu môže byť práca vynaložená na pohyb telies premenená na rôzne druhy energie. Napríklad, ak stavebný žeriav zdvihne betónovú dosku, potom sa jej potenciálna energia v gravitačnom poli zvýši. Ďalší príklad: ľudia, ktorí pôsobia konštantnou silou, tlačia auto nejaký čas. Časť vynaloženej práce ide na prekonanie valivej trecej sily a v dôsledku toho ide do tepelnej energie, druhá časť ide na zvýšenie kinetickej energie vozidla.

Newton na meter je teda jednotka práce nazývaná joule.

Momentsila

Popri práci sa táto jednotka používa aj na meranie momentu sily. Ten je opísaný rovnakým vzorcom ako práca, avšak sila v tomto prípade smeruje pod určitým uhlom k vektoru l, čo je vzdialenosť od bodu pôsobenia sily k osi rotácie.

Napriek tomu, že moment sily je opísaný v jednotkách práce, nie je to tak. Nazýva sa tiež krútiaci moment, pretože ukazuje schopnosť vonkajšej sily otáčať systém okolo osi a dať mu určité uhlové zrýchlenie. Ak sa moment sily vynásobí uhlom rotácie v radiánoch, dostaneme prácu. Jednotka merania sa nezmení.

Jednotka tlaku

V rámci témy článku zvážime aj to, ako sa meria tlak vo fyzike. Ľudia, ktorí majú radi túto vedu, rýchlo dajú správnu odpoveď a pomenujú pascal ako jednotku na meranie tlaku v SI. V problémoch av praxi sa často stretávame s inými jednotkami tlaku, ktoré je vhodné použiť v každom konkrétnom prípade. Takže rozšírené: atmosféra, torr alebo milimeter ortuti a bar. Každý z nich je jedinečne preložený do pascalov pomocou vhodného konverzného faktora.

V rámci tohto článku uvažujeme o tlaku, pretože úzko súvisí so silou. Podľa definície je tlak množstvo, ktoré sa rovná pomeru sily pôsobiacej kolmo na povrch k ploche tohto povrchu, to znamená:

P=F / S

Z tejto rovnosti dostaneme jednotkumeranie newtonov na meter štvorcový (N/m²). Hodnota 1 N/m^{2 sa nazýva pascal podľa francúzskeho fyzika Blaise Pascala, ktorý navrhol barometer a meral atmosférický tlak v rôznych výškach vzhľadom na hladinu mora.}

Jeden pascal je veľmi malé množstvo tlaku. Jeho hodnotu si možno predstaviť, ak vezmeme 100 mililitrov destilovanej vody a rozdelíme ju na plochu 1 m2. Všimnite si napríklad, že atmosférický tlak na hladine mora je približne 100 000 pascalov.

Pre úplnosť uvádzame, že veličiny s jednotkou merania newton násobenou štvorcovým metrom vo fyzike neexistujú.

Príklad problému

Je potrebné určiť, akú prácu vykonala gravitácia, ak teleso spadlo z určitej výšky na zemský povrch za 5 sekúnd. Vezmite telesnú hmotnosť rovnú jednému kilogramu.

Gravitáciu možno vypočítať pomocou vzorca:

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

Na určenie výšky, z ktorej telo spadlo, by ste mali použiť vzorec pre rovnomerne zrýchlený pohyb bez počiatočnej rýchlosti:

h=gt² / 2=9,815^{2 / 2=122,625 m}

Ak chcete prácu vykonať gravitáciou, vynásobte F a h:

A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J

Gravitácia vykonala pozitívnu prácu približne 1200 newtonov na meter alebo 1,2 kilojoulov.