Spēks ir fizisks termins, kas definēts kā ietekme, kas liek objektam mainīt ātrumu, kustības vai rotācijas virzienu. Spēki var paātrināt objektus, velkot vai stumjot. Attiecības starp spēku, masu un paātrinājumu definēja Īzaks Ņūtons Ņūtona 2. likumā, kurā teikts, ka objekta spēks ir tā masas un paātrinājuma produkts. Ja vēlaties uzzināt, kā izmērīt spēku, vienkārši izpildiet šīs darbības.
Solis
1. metode no 2: spēka mērīšana
1. solis. Izprotiet spēka, masas un paātrinājuma attiecības
Objekta spēks ir vienkārši tā masas un paātrinājuma produkts. Šīs attiecības var definēt pēc šādas formulas: Spēks = masa x paātrinājums.
Šeit ir dažas citas lietas, kas jāņem vērā, mērot spēku:
- Standarta masas vienība ir kilograms (kg).
- Paātrinājuma standarta vienība ir m/s2.
- Standarta spēka mērvienība ir ņūtons (N). Ņūtons ir atvasināta vienība. 1N = 1 kg x 1 m/s2.
Solis 2. Izmēriet dotā objekta masu
Objekta masa ir tajā esošās vielas daudzums. Objekta masa nekad nemainās neatkarīgi no tā, uz kuras planētas tas atrodas; kamēr svars mainās atkarībā no gravitācijas pievilcības. Jūsu masa uz Zemes un Mēness ir vienāda. Metriskajā sistēmā masu var rakstīt gramos vai kilogramos. Pieņemsim, ka mūsu izmantotais objekts ir kravas automašīna ar masu 1000 kg.
- Lai atrastu konkrētā objekta masu, novietojiet to uz trīskāršu vai divkāršu svaru. Šis līdzsvars mēra masu kilogramos vai gramos.
- Imperiālajā sistēmā masu var izteikt mārciņās (mārciņās). Tā kā šajās vienībās var izteikt arī spēku, termins "mārciņas masa" tika izdomāts, lai atšķirtu tā izmantošanu. Tomēr, ja atrodat objekta masu, kas izteikta mārciņās, vienkārši reiziniet to ar 0,45, lai atrastu vērtību kilogramos.
Solis 3. Izmēriet objekta paātrinājumu
Fizikā paātrinājumu definē kā ātruma izmaiņas, kas tiek definētas kā ātrums noteiktā virzienā laika vienībā. Papildus paātrinājumam paātrinājumu var definēt arī kā palēnināšanos vai virziena maiņu. Tāpat kā ātrumu var izmērīt ar spidometru, paātrinājumu var izmērīt arī ar akselerometru. Ļaujiet kravas automašīnas paātrinājumam ar masu 1000 kg ir 3 m/s2.
- Metriskajā sistēmā ātrums tiek rakstīts centimetros sekundē vai metros sekundē, bet paātrinājums - centimetros sekundē sekundē (centimetri sekundē kvadrātā) vai metri sekundē (metri sekundē kvadrātā).
- Imperiālajā sistēmā viens no ātruma izteikšanas veidiem ir pēdas sekundē. Tātad paātrinājumu var izteikt arī pēdu vienībās kvadrātā.
Solis 4. Reiziniet objekta masu ar tā paātrinājumu
Rezultāts ir stila vērtība. Vienkārši pievienojiet iegūtos skaitļus vienādojumā, un jūs zināt objekta spēku. Atcerieties savu atbildi ierakstīt tīklā (N).
- Spēks = masa x paātrinājums
- Spēks = 1000 kg x 3 m/s2
- Spēks = 3000N
2. metode no 2: sarežģītākas koncepcijas
1. solis. Atrodiet masu, ja zināt spēku un paātrinājumu
Ja jūs zināt objekta spēku un paātrinājumu, vienkārši pievienojiet vērtības vienā formulā, lai atrastu objekta masu. Lūk, kā to izdarīt:
- Spēks = masa x paātrinājums
- 3N = masa x 3m/s2
- Masa = 3N/3m/s2
- Masa = 1 kg
Solis 2. Atrodiet paātrinājumu, ja zināt spēku un masu
Ja jūs zināt objekta spēku un masu, vienkārši pievienojiet vērtības vienā formulā, lai atrastu objekta paātrinājumu. Lūk, kā to izdarīt:
- Spēks = masa x paātrinājums
- 10N = 2 kg x paātrinājums
- Paātrinājums = 10 N/2 kg
- Paātrinājums = 5 m/s2
Solis 3. Atrodiet objekta paātrinājumu
Ja vēlaties uzzināt objekta spēku, varat aprēķināt tā paātrinājumu, ja vien zināt tā masu. Viss, kas jums jādara, ir izmantot formulu, lai atrastu objekta paātrinājumu. Formula ir (Paātrinājums = galīgais ātrums - sākotnējais ātrums)/laiks.
- Piemērs: Skrējēja ātrums ir 6 m/2 10 sekundēs. Kāds ir paātrinājums?
- Galīgais ātrums ir 6 m/s. Tā sākotnējais ātrums ir 0 m/s. Laiks ir 10 s.
- Paātrinājums = (6 m/s - 0 m/s)/10 s = 6/10 s = 0,6 m/s2
Padomi
- Masu var rakstīt arī gliemežnīcās, un viena gliemeža masa ir vienāda ar 32 174 mārciņām. Viens izdedžs ir masas daudzums, ko var paātrināt par 1 mārciņu spēka, paātrinot 1 pēdu sekundē kvadrātā. Reizinot gliemežu masu ar paātrinājumu pēdās sekundē kvadrātā, konversijas konstante netiek izmantota.
- Tādējādi 640 mārciņu masai, kas paātrinās ar 5 pēdām sekundē kvadrātā, aptuvenais spēks ir 640 reizes 5, dalīts ar 32 vai 100 mārciņām spēka.
- Svars ir masa, ko ietekmē gravitācijas izraisītais paātrinājums. Pie Zemes virsmas paātrinājums ir aptuveni 9,8 metri sekundē (9,8065) vai 32 pēdas sekundē (32, 174). Tādējādi metriskajā sistēmā 100 kg masa ir līdzvērtīga 980 ņūtoniem, bet 100 gramu masa - 980 dynes. Britu sistēmā masu un svaru var ierakstīt vienādās vienībās, lai 100 mārciņas masas svērtu 100 mārciņas (100 mārciņas spēka). Tā kā atsperes līdzsvars mēra objekta pievilkšanas spēku, tas faktiski mēra svaru, nevis masu. (Ikdienas lietošanā nav atšķirību, ja vien Zemes virsmai tiek pielietota gravitācija.)
- Sadaliet rezultātu ar konversijas konstanti, ja izmantojat angļu vienības. Kā minēts iepriekš, mārciņa var būt masas vai spēka vienība Lielbritānijas sistēmā; ja to izmanto kā spēka vienību, mārciņu sauc par spēka mārciņu. Konversijas konstante ir 32,174 mārciņas pēdas uz spēka otro kvadrātu; 32, 174 ir Zemes gravitācijas radītā paātrinājuma vērtība pēdās sekundē kvadrātā. (Lai vienkāršotu matemātiku, mēs noapaļosim vērtību līdz 32.)
- Ņemiet vērā, ka spēka, masas un paātrinājuma attiecība nozīmē, ka objektam ar mazu masu un lielu paātrinājumu var būt tāds pats spēks kā objektam ar lielu masu un nelielu paātrinājumu.
- 150 kilogramu masai ar paātrinājumu 10 metri sekundē kvadrātā spēks ir 150 reizes 10 jeb 1500 kilogrami metru kvadrātā. (Vienu kilogramu metru kvadrātā sauc par ņūtonu.)
- Stiliem var būt īpaši nosaukumi atkarībā no to ietekmes uz objektu. Spēku, kas liek objektam paātrināties, sauc par grūdienu, bet spēku, kas liek objektam palēnināties, velk. Spēku, kas maina objekta rotācijas virzienu, kas rotē ap savu asi, sauc par griezes momentu.
- 20 gramu masai ar paātrinājumu 5 cm sekundē kvadrātā spēks ir 20 reizes 5 jeb 100 grami centimetru kvadrātā. (Vienu gramu centimetru kvadrātā sauc par dyne.)
