Siła to termin fizyczny zdefiniowany jako wpływ, który powoduje, że obiekt zmienia swoją prędkość, kierunek ruchu lub rotacji. Siły mogą przyspieszać obiekty poprzez ciągnięcie lub pchanie. Związek między siłą, masą i przyspieszeniem został zdefiniowany przez Izaaka Newtona w II prawie Newtona, które mówi, że siła ciała jest iloczynem jego masy i przyspieszenia. Jeśli chcesz wiedzieć, jak zmierzyć siłę, wykonaj następujące kroki.
Krok
Metoda 1 z 2: Pomiar siły
Krok 1. Zrozum związek między siłą, masą i przyspieszeniem
Siła ciała jest po prostu iloczynem jego masy i przyspieszenia. Relację tę można zdefiniować za pomocą następującego wzoru: Siła = Masa x Przyspieszenie.
Oto kilka innych rzeczy, które należy wziąć pod uwagę podczas pomiaru siły:
- Standardową jednostką masy jest kilogram (kg).
- Standardową jednostką przyspieszenia jest m/s2.
- Standardową jednostką siły jest niuton (N). Newton jest jednostką pochodną. 1N = 1 kg x 1m/s2.
Krok 2. Zmierz masę danego obiektu
Masa obiektu to ilość zawartej w nim materii. Masa obiektu nigdy się nie zmienia, bez względu na planetę, na której się znajduje; podczas gdy waga zmienia się w zależności od przyciągania grawitacyjnego. Twoja masa na Ziemi i na Księżycu jest taka sama. W systemie metrycznym masę można zapisać w gramach lub kilogramach. Załóżmy, że obiekt, którego używamy, to ciężarówka o masie 1000 kg.
- Aby znaleźć masę danego obiektu, umieść go na wadze potrójnej lub podwójnej. Ta waga będzie mierzyć masę w kilogramach lub gramach.
- W systemie imperialnym masę można wyrazić w funtach (funtach). Ponieważ siłę można również wyrazić w tych jednostkach, ukuto termin „funt-masa”, aby odróżnić jego użycie. Jeśli jednak znajdziesz masę przedmiotu wyrażoną w funtach, po prostu pomnóż ją przez 0,45, aby znaleźć wartość w kilogramach.
Krok 3. Zmierz przyspieszenie obiektu
W fizyce przyspieszenie definiuje się jako zmianę prędkości, która jest zdefiniowana jako prędkość w danym kierunku w jednostce czasu. Oprócz przyspieszania, przyspieszenie można również zdefiniować jako zwalnianie lub zmianę kierunku. Tak jak prędkość można zmierzyć za pomocą prędkościomierza, przyspieszenie można również zmierzyć za pomocą akcelerometru. Niech przyspieszenie ciężarówki z masą 1000 kg jest 3m/s2.
- W systemie metrycznym prędkość jest zapisywana w centymetrach na sekundę lub metrach na sekundę, a przyspieszenie w centymetrach na sekundę (centymetry na sekundę do kwadratu) lub metrach na sekundę na sekundę (metry na sekundę do kwadratu).
- W systemie imperialnym jednym ze sposobów wyrażania prędkości są stopy na sekundę. Tak więc przyspieszenie można również wyrazić w stopach na sekundę do kwadratu.
Krok 4. Pomnóż masę obiektu przez jego przyspieszenie
Wynikiem jest wartość stylu. Po prostu wstaw uzyskane liczby do równania, a poznasz siłę obiektu. Pamiętaj, aby wpisać odpowiedź w netwon (N).
- Siła = Masa x Przyspieszenie
- Siła = 1000 kg x 3m/s2
- Siła = 3000N
Metoda 2 z 2: Bardziej skomplikowane koncepcje
Krok 1. Znajdź masę, jeśli znasz siłę i przyspieszenie
Jeśli znasz siłę i przyspieszenie obiektu, po prostu wstaw wartości do tego samego wzoru, aby znaleźć masę obiektu. Oto jak to zrobić:
- Siła = Masa x Przyspieszenie
- 3N = Masa x 3m/s2
- Masa = 3N/3m/s2
- Masa = 1 kg
Krok 2. Znajdź przyspieszenie, jeśli znasz siłę i masę
Jeśli znasz siłę i masę obiektu, po prostu wprowadź wartości do tego samego wzoru, aby znaleźć przyspieszenie obiektu. Oto jak to zrobić:
- Siła = Masa x Przyspieszenie
- 10N = 2 kg x przyspieszenie
- Przyspieszenie = 10N/2kg
- Przyspieszenie = 5m/s2
Krok 3. Znajdź przyspieszenie obiektu
Jeśli chcesz poznać siłę ciała, możesz obliczyć jego przyspieszenie, o ile znasz jego masę. Wszystko, co musisz zrobić, to użyć wzoru, aby znaleźć przyspieszenie obiektu. Formuła to (przyspieszenie = prędkość końcowa – prędkość początkowa)/czas.
- Przykład: biegacz porusza się z prędkością 6 m/2 w ciągu 10 sekund. Jakie jest przyspieszenie?
- Prędkość końcowa to 6 m/s. Jego prędkość początkowa wynosi 0 m/s. Czas to 10 sekund.
- Przyspieszenie = (6 m/s - 0 m/s)/10s = 6/10s = 0,6m/s2
Porady
- Masę można również zapisać w pociskach, przy czym jeden pocisk jest równy 32 174 funtom masy. Jeden żużel to ilość masy, którą można przyspieszyć o 1 funt siły przy przyspieszeniu 1 stopy na sekundę do kwadratu. Przy mnożeniu masy w ślimakach przez przyspieszenie w stopach na sekundę do kwadratu nie stosuje się stałej konwersji.
- Zatem masa 640 funtów przyspieszająca z prędkością 5 stóp na sekundę do kwadratu ma przybliżoną siłę 640 razy 5 podzieloną przez 32 lub 100 funtów siły.
- Waga to masa, na którą wpływa przyspieszenie grawitacyjne. Na powierzchni Ziemi przyspieszenie wynosi około 9,8 metra na sekundę do kwadratu (9,8065) lub 32 stopy na sekundę do kwadratu (32, 174). Tak więc w systemie metrycznym masa 100 kg odpowiada 980 niutonom, a masa 100 gramów odpowiada 980 dynom. W systemie brytyjskim masę i wagę można zapisać w tych samych jednostkach, tak że 100 funtów masy waży 100 funtów (100 funtów siły). Ponieważ waga sprężynowa mierzy przyciąganie grawitacyjne na obiekt, w rzeczywistości mierzy wagę, a nie masę. (W codziennym użytkowaniu nie ma różnicy, o ile grawitacja działa na powierzchnię Ziemi.)
- Podziel wynik przez stałą konwersji, jeśli używasz jednostek angielskich. Jak wspomniano powyżej, funt może być jednostką masy lub siły w systemie brytyjskim; gdy jest używany jako jednostka siły, funt nazywany jest funtem siły. Stała konwersji wynosi 32,174 funty-stopy na funt siły do kwadratu; 32, 174 to wartość przyspieszenia ziemskiego w stopach na sekundę do kwadratu. (Aby uprościć matematykę, zaokrąglimy wartość do 32.)
- Zauważ, że związek między siłą, masą i przyspieszeniem oznacza, że obiekt o małej masie i dużym przyspieszeniu może mieć taką samą siłę jak obiekt o dużej masie i małym przyspieszeniu.
- Masa 150 kilogramów z przyspieszeniem 10 metrów na sekundę do kwadratu ma siłę 150 razy 10, czyli 1500 kilogramów metrów na sekundę do kwadratu. (Jeden kilogram-metr na sekundę do kwadratu to niuton.)
- Style mogą mieć specjalne nazwy w zależności od ich wpływu na obiekt. Siła, która powoduje przyspieszenie obiektu, nazywana jest pchnięciem, podczas gdy siła, która powoduje spowolnienie obiektu, to ciągnięcie. Siła zmieniająca kierunek obrotu obiektu obracającego się wokół własnej osi nazywana jest momentem obrotowym.
- Masa 20 gramów z przyspieszeniem 5 cm na sekundę do kwadratu ma siłę 20 razy 5, czyli 100 gramów centymetrów na sekundę do kwadratu. (Jeden gram centymetr na sekundę do kwadratu to dyna).
