W czym mierzy się si? Zjawiska związane z ruchem ładunków

Wiemy już, że do opisu oddziaływania ciał używa się wielkości fizycznej zwanej siłą. Na tej lekcji dowiemy się więcej o właściwościach tej wielkości, jednostkach siły i urządzeniu służącym do jej pomiaru - dynamometrze.

Temat: Oddziaływanie ciał

Lekcja: Jednostki siły. Dynamometr

Przede wszystkim pamiętajmy, czym jest siła. Kiedy na ciało oddziałuje inne ciało, fizycy twierdzą, że na dane ciało drugie ciało wywiera siłę.

Siła jest wielkością fizyczną charakteryzującą działanie jednego ciała na drugie.

Siła jest oznaczona literą łacińską F, a jednostka siły została nazwana na cześć angielskiego fizyka Izaaka Newtona Niuton(piszemy małą literą!) i jest oznaczona N (piszemy dużą literą, ponieważ jednostka nosi imię naukowca). Więc,

Oprócz niutona stosuje się wielokrotne i podwielokrotne jednostki siły:

kiloniuton 1 kN = 1000 N;

meganiuton 1 MN = 1 000 000 N;

miliniuton 1 mN = 0,001 N;

mikroniuton 1 µN = 0,000001 N itd.

Pod wpływem siły zmienia się prędkość ciała. Innymi słowy, ciało zaczyna poruszać się nie równomiernie, ale z przyspieszeniem. Dokładniej, równomiernie przyspieszony: w równych odstępach czasu prędkość ciała zmienia się jednakowo. Dokładnie zmiana prędkości Ciała pod wpływem siły są wykorzystywane przez fizyków do określenia jednostki siły w 1 N.

Jednostki miary nowych wielkości fizycznych wyrażane są poprzez tzw. jednostki podstawowe – jednostki masy, długości, czasu. W układzie SI są to kilogram, metr i sekunda.

Niech pod wpływem jakiejś siły prędkość ciała ważący 1kg zmienia swoją prędkość o 1 m/s na każdą sekundę. To właśnie ten rodzaj siły przyjmuje się jako 1 niuton.

Jeden niuton (1N) jest siłą, pod jaką działa ciało o masie 1 kg zmienia prędkość na 1 m/s każda sekunda.

Ustalono doświadczalnie, że siła ciężkości działająca przy powierzchni Ziemi na ciało o masie 102 g jest równa 1 N. Masa 102 g wynosi w przybliżeniu 1/10 kg, czyli ściślej:

Oznacza to jednak, że na ciało o masie 1 kg, czyli na ciało o masie 9,8 razy większej, na powierzchni Ziemi będzie działać siła grawitacji o wartości 9,8 N. W ten sposób obliczymy siłę grawitacji działającą na ciało dowolną masę, należy pomnożyć wartość masy (w kg) przez współczynnik, który zwykle jest oznaczony literą G:

Widzimy, że współczynnik ten jest liczbowo równy sile grawitacji działającej na ciało o masie 1 kg. To jest nazwane przyśpieszenie grawitacyjne . Pochodzenie nazwy jest ściśle związane z definicją siły 1 niutona. Przecież jeśli na ciało o masie 1 kg działa siła nie 1 N, a 9,8 N, to pod wpływem tej siły ciało zmieni prędkość (przyspieszy) nie o 1 m/s, a o 9,8 m/s co sekundę. W szkole średniej kwestia ta zostanie omówiona bardziej szczegółowo.

Teraz możemy napisać wzór, który pozwala nam obliczyć siłę grawitacji działającą na ciało o dowolnej masie M(ryc. 1).

Ryż. 1. Wzór na obliczenie ciężkości

Warto wiedzieć, że przyspieszenie ziemskie wynosi 9,8 N/kg tylko na powierzchni Ziemi i maleje wraz z wysokością. Przykładowo na wysokości 6400 km nad Ziemią jest to 4 razy mniej. Jednak przy rozwiązywaniu problemów pominiemy tę zależność. Ponadto siła grawitacji działa również na Księżyc i inne ciała niebieskie, a na każdym ciele niebieskim przyspieszenie grawitacyjne ma swoje znaczenie.

W praktyce często konieczne jest zmierzenie siły. W tym celu stosuje się urządzenie zwane dynamometrem. Podstawą hamowni jest sprężyna, na którą przykładana jest zmierzona siła. Każdy dynamometr oprócz sprężyny posiada skalę, na której wskazane są wartości siły. Na jednym z końców sprężyny znajduje się strzałka, która wskazuje na skali, jaka siła jest przyłożona do dynamometru (rys. 2).

Ryż. 2. Urządzenie dynamometryczne

W zależności od właściwości sprężystych sprężyny zastosowanej w hamowni (jej sztywności), pod wpływem tej samej siły sprężyna może się mniej lub bardziej wydłużyć. Umożliwia to produkcję hamowni o różnych granicach pomiarowych (rys. 3).

Ryż. 3. Dynamometry z granicami pomiarowymi 2 N i 1 N

Istnieją dynamometry z granicą pomiaru kilku kiloniutonów lub więcej. Wykorzystują sprężynę o bardzo dużej sztywności (rys. 4).

Ryż. 4. Dynamometr z granicą pomiaru 2 kN

Jeśli zawiesisz ładunek na hamowni, możesz określić masę ładunku na podstawie odczytów dynamometru. Przykładowo, jeśli hamownia z zawieszonym na niej ładunkiem wykazuje siłę 1 N, to masa ładunku wynosi 102 g.

Zwróćmy uwagę na to, że siła ma nie tylko wartość liczbową, ale i kierunek. Wielkości takie nazywane są wielkościami wektorowymi. Na przykład prędkość jest wielkością wektorową. Siła jest także wielkością wektorową (mówią też, że siła jest wektorem).

Rozważ następujący przykład:

Na sprężynie zawieszone jest ciało o masie 2 kg. Konieczne jest przedstawienie siły grawitacji, z jaką Ziemia przyciąga to ciało, oraz ciężaru ciała.

Przypomnijmy, że na ciało działa siła ciężkości, a ciężar to siła, z jaką ciało działa na zawieszenie. Jeśli zawieszenie jest nieruchome, wówczas wartość liczbowa i kierunek ciężaru są takie same, jak siła ciężkości. Masę, podobnie jak grawitację, oblicza się za pomocą wzoru pokazanego na ryc. 1. Masę 2 kg należy pomnożyć przez przyspieszenie ziemskie 9,8 N/kg. Przy niezbyt dokładnych obliczeniach często przyjmuje się, że przyspieszenie swobodnego spadania wynosi 10 N/kg. Wtedy siła ciężkości i ciężaru wyniosą około 20 N.

Aby zobrazować wektory grawitacji i ciężaru na rysunku, należy wybrać i pokazać na rysunku skalę w postaci odcinka odpowiadającego określonej wartości siły (na przykład 10 N).

Przedstawmy ciało na rysunku jako kulę. Punktem przyłożenia siły ciężkości jest środek tej kuli. Przedstawmy siłę jako strzałkę, której początek znajduje się w miejscu przyłożenia siły. Skierujmy strzałkę pionowo w dół, ponieważ siła grawitacji skierowana jest w stronę środka Ziemi. Długość strzałki, zgodnie z wybraną skalą, równa jest dwóm segmentom. Obok strzałki rysujemy literę, która wskazuje siłę grawitacji. Ponieważ na rysunku wskazaliśmy kierunek siły, nad literą umieszczono małą strzałkę, aby podkreślić to, co przedstawiamy wektor rozmiar.

Ponieważ ciężar ciała jest przykładany do zawieszenia, początek strzałki przedstawiającej ciężar znajduje się na dole zawieszenia. Przedstawiając, szanujemy także skalę. Umieść literę obok niej, wskazując wagę, nie zapominając o umieszczeniu małej strzałki nad literą.

Pełne rozwiązanie problemu będzie wyglądać następująco (ryc. 5).

Ryż. 5. Sformalizowane rozwiązanie problemu

Proszę jeszcze raz zwrócić uwagę, że w omówionym powyżej problemie wartości liczbowe oraz kierunki ciężkości i ciężaru okazały się takie same, ale punkty zastosowania były inne.

Obliczając i przedstawiając dowolną siłę, należy wziąć pod uwagę trzy czynniki:

· wartość liczbowa (moduł) siły;

· kierunek siły;

· punkt przyłożenia siły.

Siła to wielkość fizyczna opisująca działanie jednego ciała na drugie. Zwykle jest to oznaczone literą F. Jednostką siły jest niuton. Aby obliczyć wartość grawitacji, należy znać przyspieszenie ziemskie, które na powierzchni Ziemi wynosi 9,8 N/kg. Przy takiej sile Ziemia przyciąga ciało o masie 1 kg. Przedstawiając siłę, należy wziąć pod uwagę jej wartość liczbową, kierunek i punkt przyłożenia.

Bibliografia

Peryshkin A.V. Fizyka. 7. klasa - wyd. XIV, stereotyp. - M.: Drop, 2010.
Peryshkin A.V. Zbiór problemów fizyki, klasy 7-9: wyd. 5, stereotyp. - M: Wydawnictwo „Egzamin”, 2010.
Lukashik V.I., Ivanova E.V. Zbiór problemów z fizyki dla klas 7-9 instytucji edukacyjnych. - wyd. 17. - M.: Edukacja, 2004.

Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych ().
Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych ().
Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych ().

Praca domowa

Lukashik V. I., Ivanova E. V. Zbiór problemów z fizyki dla klas 7-9 nr 327, 335-338, 351.

Temat: Oddziaływanie ciał

Lekcja: Jednostki siły. Dynamometr

Przede wszystkim pamiętajmy, czym jest siła. Kiedy na ciało oddziałuje inne ciało, fizycy twierdzą, że na dane ciało drugie ciało wywiera siłę.

Siła jest wielkością fizyczną charakteryzującą działanie jednego ciała na drugie.

Oprócz niutona stosuje się wielokrotne i podwielokrotne jednostki siły:

kiloniuton 1 kN = 1000 N;

meganiuton 1 MN = 1 000 000 N;

miliniuton 1 mN = 0,001 N;

mikroniuton 1 µN = 0,000001 N itd.

Jednostki miary nowych wielkości fizycznych wyrażane są poprzez tzw. jednostki podstawowe – jednostki masy, długości, czasu. W układzie SI są to kilogram, metr i sekunda.

Niech pod wpływem jakiejś siły prędkość ciała ważący 1kg zmienia swoją prędkość o 1 m/s na każdą sekundę. To właśnie ten rodzaj siły przyjmuje się jako 1 niuton.

Jeden niuton (1N) jest siłą, pod jaką działa ciało o masie 1 kg zmienia prędkość na 1 m/s każda sekunda.

Ustalono doświadczalnie, że siła ciężkości działająca przy powierzchni Ziemi na ciało o masie 102 g jest równa 1 N. Masa 102 g wynosi w przybliżeniu 1/10 kg, czyli ściślej:

Teraz możemy napisać wzór, który pozwala nam obliczyć siłę grawitacji działającą na ciało o dowolnej masie M(ryc. 1).

Ryż. 1. Wzór na obliczenie ciężkości

Ryż. 2. Urządzenie dynamometryczne

Ryż. 3. Dynamometry z granicami pomiarowymi 2 N i 1 N

Istnieją dynamometry z granicą pomiaru kilku kiloniutonów lub więcej. Wykorzystują sprężynę o bardzo dużej sztywności (rys. 4).

Ryż. 4. Dynamometr z granicą pomiaru 2 kN

Rozważ następujący przykład:

Na sprężynie zawieszone jest ciało o masie 2 kg. Konieczne jest przedstawienie siły grawitacji, z jaką Ziemia przyciąga to ciało, oraz ciężaru ciała.

Aby zobrazować wektory grawitacji i ciężaru na rysunku, należy wybrać i pokazać na rysunku skalę w postaci odcinka odpowiadającego określonej wartości siły (na przykład 10 N).

Pełne rozwiązanie problemu będzie wyglądać następująco (ryc. 5).

Ryż. 5. Sformalizowane rozwiązanie problemu

Proszę jeszcze raz zwrócić uwagę, że w omówionym powyżej problemie wartości liczbowe oraz kierunki ciężkości i ciężaru okazały się takie same, ale punkty zastosowania były inne.

Obliczając i przedstawiając dowolną siłę, należy wziąć pod uwagę trzy czynniki:

· wartość liczbowa (moduł) siły;

· kierunek siły;

· punkt przyłożenia siły.

Bibliografia

Peryshkin A.V. Fizyka. 7. klasa - wyd. XIV, stereotyp. - M.: Drop, 2010.
Peryshkin A.V. Zbiór problemów fizyki, klasy 7-9: wyd. 5, stereotyp. - M: Wydawnictwo „Egzamin”, 2010.
Lukashik V.I., Ivanova E.V. Zbiór problemów z fizyki dla klas 7-9 instytucji edukacyjnych. - wyd. 17. - M.: Edukacja, 2004.

Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych ().
Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych ().
Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych ().

Praca domowa

Lukashik V. I., Ivanova E. V. Zbiór problemów z fizyki dla klas 7-9 nr 327, 335-338, 351.

Jak mierzy się siłę? W jakich jednostkach mierzy się siłę?

Jeszcze w szkole dowiedzieliśmy się, że pojęcie siły wprowadził do fizyki człowiek, któremu jabłko spadło na głowę. Nawiasem mówiąc, spadł z powodu grawitacji. Wydaje mi się, że Newton to było jego nazwisko. To właśnie nazwał jednostką miary siły. Choć mógł go nazwać jabłkiem, to i tak uderzyło go w głowę!

Według Międzynarodowego Układu Jednostek (SI) siłę mierzy się w niutonach.

Zgodnie z technicznym układem jednostek siłę mierzy się w tonach, kilogramach, gramach i innych jednostkach siły.

Według Systemu Jednostek GHS jednostką siły jest dyna.

Przez pewien czas w ZSRR do pomiaru siły używano jednostki miary zwanej ścianą.

Ponadto w fizyce istnieją tzw. jednostki naturalne, według których siłę mierzy się w siłach Plancka.

- W czym tkwi siła, bracie?
- W niutonach, bracie...
(Przestali uczyć fizyki w szkole?)

Siła jest jednym z najbardziej znanych pojęć w fizyce. Pod siłą rozumiana jest jako wielkość będąca miarą wpływu innych ciał i różnych procesów fizycznych na organizm.

Za pomocą siły może nastąpić nie tylko ruch obiektów w przestrzeni, ale także ich deformacja.

Działanie dowolnych sił na ciało podlega 3 prawom Newtona.

Jednostka miary siła w międzynarodowym układzie jednostek C wynosi Niuton. Jest to oznaczone literą N.

1H to siła, na którą ciało fizyczne o masie 1 kg działa z przyspieszeniem równym 1 ms.

Aby zmierzyć siłę, użyj urządzenia takiego jak dynamometr.

Warto również zauważyć, że wiele wielkości fizycznych mierzy się w innych jednostkach.

Na przykład:

Natężenie prądu mierzy się w amperach.

Natężenie światła mierzone jest w kandelach.

Ku czci wybitnego naukowca i fizyka Izaaka Newtona, który przeprowadził wiele badań nad naturą istnienia procesów wpływających na prędkość ciała. Dlatego w fizyce zwyczajowo mierzy się siłę niutony(1N).

W fizyce pojęcie siły mierzy się w niutonach. Nadali nazwę Newtons na cześć słynnego i wybitnego fizyka o imieniu Izaak Newton. W fizyce istnieją 3 prawa Newtona. Jednostka siły nazywana jest także niutonem.

Siłę mierzy się w niutonach. Jednostką siły jest 1 Newton (1 N). Sama nazwa jednostki miary siły pochodzi od nazwiska słynnego naukowca Izaaka Newtona. Stworzył 3 prawa mechaniki klasycznej, które nazywane są I, II i III zasadą Newtona. W układzie SI jednostka siły nazywa się Newton (N), a po łacinie siła jest oznaczana jako Newton (N). Wcześniej, gdy nie było jeszcze układu SI, jednostkę siły nazywano dyna, która pochodziła od nośnika jednego urządzenia do pomiaru siły, które nazywano dynamometrem.

Siłę w jednostkach międzynarodowych (SI) mierzy się w niutonach (N). Zgodnie z drugim prawem Newtona siła jest równa iloczynowi masy ciała i jego przyspieszenia, odpowiednio Newtona (N) = KG x M / S 2. (KILOGRAM MNOŻONY PRZEZ METR PODZIELONY PRZEZ DRUGI KWADRAT).