Vienetai yra niutonas vienam metrui ir niutonas kvadratiniam metrui. Užduoties pavyzdys

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 05:34

Fizikos matavimo vienetai atlieka svarbų vaidmenį sprendžiant praktines problemas. Jų dėka galima nustatyti gauto rezultato teisingumą ir suprasti jo kiekybinę reikšmę, lyginant su žinomu etalonu. Straipsnyje panagrinėkime, kas yra fizikinis dydis, kurio matavimo vienetas yra niutonas vienam metrui.

Niutonas yra jėgos vienetas

Kiekvienas studentas žino, kas yra Izaokas Niutonas ir kokį indėlį jis įnešė į klasikinės mechanikos plėtrą. Visiškai užtikrintai galime teigti, kad dinamika, kaip jėgas tirianti fizikos šaka, yra visiškai pagrįsta didžiojo anglų mokslininko dėsniais. Todėl tarptautinė bendruomenė nusprendė jėgos vienetą pavadinti Niutonu (N). Vienas niutonas yra tokia jėga, kuri, veikdama 1 kilogramą sveriantį kūną, nurodo 1 m/s pagreitį2.

Niutonas yra pagrindinis absoliučiai bet kokios rūšies jėgos vienetas. Tačiau tai nėra vienas iš septynių tarptautinės SI sistemos bazinių vienetų. Kaip tai buvosakė, kad jis apibrėžiamas per 3 kitas pagrindines sąvokas – kilogramą (masės matas), metrą (atstumo matas erdvėje) ir sekundę (laiko matą).

Kas yra niutonas vienam metrui?

Susipažinę su „niutono“sąvoka kaip jėgų matavimo vienetu, grįžkime prie straipsnio temos. Kokia yra niutono vertė, padauginta iš metro? Tiems, kurie negali iš karto atsakyti į pateiktą klausimą, parašykite šią operaciją matematine forma:

A=Fl

Jei dėl jėgos F kūnas pasislenka atstumu l, tai šių fizikinių dydžių sandauga duos jėgos atliekamą darbą judėjimo kryptimi.

Darbas yra energijos charakteristika, ji matuojama džauliais (J). Vienas džaulis, pagal darbo apibrėžimą, yra energija, kurią sunaudos 1 niutono jėga, judant kūną 1 metru.

Priklausomai nuo fizinio proceso, judančių kūnų darbas gali būti paverstas įvairių rūšių energija. Pavyzdžiui, jei statybinis kranas pakelia betoninę plokštę, tai jo potenciali energija gravitacijos lauke didėja. Kitas pavyzdys: žmonės, taikydami nuolatinę jėgą, kurį laiką stumia automobilį. Dalis sunaudoto darbo skiriama riedėjimo trinties jėgai įveikti ir dėl to panaudojama šiluminei energijai, kita dalis – transporto priemonės kinetinės energijos didinimui.

Taigi niutonas vienam metrui yra darbo vienetas, vadinamas džauliu.

Akimirkastiprumas

Be darbo, šis vienetas taip pat naudojamas jėgos momentui matuoti. Pastarasis aprašomas ta pačia formule kaip ir darbas, tačiau jėga šiuo atveju nukreipta tam tikru kampu į vektorių l, tai yra atstumas nuo jėgos taikymo taško iki sukimosi ašies.

Nepaisant to, kad jėgos momentas aprašytas darbo vienetais, taip nėra. Jis taip pat vadinamas sukimo momentu, nes parodo išorinės jėgos gebėjimą pasukti sistemą aplink ašį ir suteikti jai tam tikrą kampinį pagreitį. Jei jėgos momentas padauginamas iš sukimosi kampo radianais, tai gauname darbą. Matavimo vienetas nepasikeis.

Slėgio vienetas

Kaip straipsnio temos dalis, mes taip pat apsvarstysime, kaip slėgis matuojamas fizikoje. Žmonės, kurie mėgsta šį mokslą, greitai pateiks teisingą atsakymą, pavadindami paskalį kaip slėgio matavimo vienetą SI. Problemose ir praktikoje dažnai susiduriama su kitais slėgio vienetais, kuriuos patogu naudoti kiekvienu konkrečiu atveju. Taigi, plačiai paplitę: atmosfera, toras arba gyvsidabrio milimetras ir baras. Kiekvienas iš jų yra unikaliai išverstas į paskalius, naudojant atitinkamą konversijos koeficientą.

Į šį straipsnį įtraukiame spaudimą, nes jis glaudžiai susijęs su jėga. Pagal apibrėžimą slėgis yra dydis, lygus jėgos, veikiančios statmenai paviršiui, ir šio paviršiaus ploto santykiui, tai yra:

P=F / S

Iš šios lygybės gauname vienetąišmatuokite niutoną vienam kvadratiniam metrui (N/m²). 1 N/m reikšmė^{2 vadinama paskaliu pagal prancūzų fiziko Blaise'o Pascal, kuris sukūrė barometrą ir matavo atmosferos slėgį skirtinguose aukščiuose, palyginti su jūros lygiu, vardu.}

Vienas paskalis yra labai mažas slėgio kiekis. Jo vertę galima įsivaizduoti, jei paimtume 100 mililitrų distiliuoto vandens ir paskirstytume 1 kvadratinio metro plote. Pavyzdžiui, atminkite, kad atmosferos slėgis jūros lygyje yra maždaug 100 000 paskalių.

Išsamumo sumetimais pažymime, kad dydžių, kurių matavimo vienetas niutonas padaugintas iš kvadratinio metro, fizikoje nėra.

Problemos pavyzdys

Reikia nustatyti, kokį darbą atliko gravitacija, jei kūnas iš tam tikro aukščio nukrito į žemės paviršių per 5 sekundes. Paimkite kūno svorį, lygų vienam kilogramui.

Gravitaciją galima apskaičiuoti naudojant formulę:

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

Norėdami nustatyti aukštį, iš kurio kūnas nukrito, turėtumėte naudoti tolygiai pagreitinto judėjimo formulę be pradinio greičio:

h=gt² / 2=9,815^{2 / 2=122,625 m}

Kad darbas būtų atliktas gravitacijos būdu, padauginkite F ir h:

A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J

Gravitacija padarė teigiamą darbą – maždaug 1200 niutonų vienam metrui arba 1,2 kilodžaulio.