Мерните единици във физиката играят важна роля при решаването на практически проблеми. Благодарение на тях е възможно да се определи правилността на получения резултат и да се разбере неговата количествена стойност в сравнение с известен стандарт. Нека разгледаме в статията какво е физическа величина с мерна единица нютон на метър.
Нютон е единица за сила
Всеки ученик знае кой е Исак Нютон и какъв принос е допринесъл за развитието на класическата механика. С абсолютна сигурност можем да кажем, че динамиката, като клон на физиката, която изучава силите, е изцяло изградена върху законите на великия английски учен. Затова международната общност реши да нарече единицата за сила Нютон (N). Един нютон е такава сила, че, действайки върху тяло с тегло 1 килограм, му казва ускорение от 1 m/s2.
Нютон е основната единица за сила от абсолютно всякакъв вид. Въпреки това, тя не е една от седемте основни единици на международната система SI. Както си бешеказа, че се дефинира чрез 3 други основни понятия - килограм (мярка за маса), метър (мярка за разстояние в пространството) и секунда (мярка за време).
Какво е нютон на метър?
След като се запознаем с понятието "нютон" като мерна единица за сили, нека се върнем към темата на статията. Каква е стойността на нютон, умножена по метър? За тези, които не могат веднага да отговорят на поставения въпрос, нека напишем тази операция в математическа форма:
A=Fl
Ако в резултат на силата F тялото се премести на разстояние l, тогава произведението на тези физически величини ще даде работата, извършена от силата по посока на движение.
Работата е енергийна характеристика, измерва се в джаули (J). Един джаул, в съответствие с определението за работа, е енергията, която ще изразходва сила от 1 нютон, когато премести тяло на 1 метър.
В зависимост от физическия процес, работата, изразходвана върху движещи се тела, може да се преобразува в различни видове енергия. Например, ако строителен кран повдигне бетонна плоча, тогава потенциалната му енергия в полето на гравитацията се увеличава. Друг пример: хората, прилагайки постоянна сила, бутат кола за известно време. Част от изразходваната работа отива за преодоляване на силата на триене при търкаляне и в резултат на това преминава в топлинна енергия, другата част отива за увеличаване на кинетичната енергия на превозното средство.
Така че нютон на метър е единица работа, наречена джаул.
Моментсила
Освен работа, тази единица се използва и за измерване на момент на сила. Последното се описва със същата формула като работата, но силата в този случай е насочена под някакъв ъгъл спрямо вектора l, което е разстоянието от точката на приложение на силата до оста на въртене.
Въпреки факта, че моментът на сила е описан в работни единици, това не е така. Нарича се още въртящ момент, тъй като показва способността на външна сила да завърти системата около ос и да й даде известно ъглово ускорение. Ако моментът на сила се умножи по ъгъла на въртене в радиани, тогава получаваме работата. Мерната единица няма да се промени.
Единица за налягане
Като част от темата на статията ще разгледаме и как се измерва налягането във физиката. Хората, които обичат тази наука, бързо ще дадат правилния отговор, назовавайки паскал като единица за измерване на налягането в SI. В проблемите и на практика често се срещат други единици за налягане, които са удобни за използване във всеки конкретен случай. И така, широко разпространени: атмосфера, тор или милиметър живак и бар. Всеки от тях е уникално преведен в Pascals, използвайки подходящия коефициент на преобразуване.
Считаме натиск в обхвата на тази статия, защото е тясно свързан със силата. По дефиниция налягането е величина, равна на съотношението на силата, действаща перпендикулярно на повърхността, към площта на тази повърхност, тоест:
P=F / S
От това равенство получаваме единицаизмерете нютон на квадратен метър (N/m2). Стойността на 1 N/m2 се нарича паскал на името на френския физик Блез Паскал, който проектира барометъра и измерва атмосферното налягане на различни височини спрямо морското равнище.
Един паскал е много малък натиск. Стойността му може да се представи, ако вземем 100 милилитра дестилирана вода и я разпределим върху площ от 1 квадратен метър. Например, имайте предвид, че атмосферното налягане на морското равнище е приблизително 100 000 паскала.
За пълнота отбелязваме, че във физиката не съществуват количества с мерната единица нютон, умножена по квадратен метър.
Примерен проблем
Необходимо е да се определи каква работа е извършена от гравитацията, ако тялото падне от определена височина на повърхността на земята за 5 секунди. Вземете телесното тегло, равно на един килограм.
Гравитацията може да се изчисли по формулата:
F=mg=19, 81=9, 81 H
За да определите височината, от която е паднало тялото, трябва да използвате формулата за равномерно ускорено движение без начална скорост:
h=gt2 / 2=9,8152 / 2=122,625 m
За да свършите работата чрез гравитацията, умножете F и h:
A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J
Гравитация е извършила положителна работа от приблизително 1200 нютона на метър, или 1,2 килоджаула.
