Як розрахувати силу: 7 кроків (з ілюстраціями)

Сила - це фізичний термін, який визначається як вплив, що змушує об`єкт змінювати свою швидкість, напрямок руху або обертатися. Сила може прискорювати об`єкт під дією поштовху або тяги. Відношення між силою, масою та прискоренням було визначено Ісааком Ньютоном у другому законі руху, який говорить: сила, що діє на об`єкт, дорівнює добутку його маси на прискорення. Якщо ви хочете дізнатися, як виміряти силу, дотримуйтесь даної покрокової інструкції.

кроки

Метод 1 з 2:

Вимірювання сили

1. Розберіться в співвідношенні між силою, масою та прискоренням. Сила, що діє на об`єкт - це твір його маси на прискорення. Це співвідношення можна представити у вигляді такої формули: Сила = Маса x Прискорення. Далі наведені інші положення, які потрібно мати на увазі при розрахунку сили:

Стандартна одиниця вимірювання маси - кілограми (кг).
Стандартна одиниця вимірювання прискорення -м / с.
Стандартна одиниця ізмереніясіли - ньютон (Н). Ньютон - це похідна стандартна одиниця вимірювання. 1N = 1 кг x 1м / с.

Виміряйте масу заданого об`єкта. Маса об`єкта - це кількість міститься в ньому матерії. Маса об`єкта завжди незмінна, неважливо на якій планеті він знаходиться, тоді як вага змінюється в залежності від сили тяжіння- ваша маса однакова і на Землі, і на Місяці.У метричній системі масу можна висловлювати в грамах в грамах або кілограмах. Скажімо, об`єкт, з яким ми маємо справу - це вантажівка, маса якого - 1000 кг.

Щоб знайти масу заданого об`єкта, помістіть його на потрійні важільні або подвійні чашкові ваги. При цьому буде отримана маса в кілограмах або грамах.

В англійській системі одиниць виміру маса може бути виражена в фунтах. Оскільки сила також може бути виражена в фунтах, з метою уточнення використання даної величини був придуманий термін "фунт-маса". Однак якщо ви знайшли масу об`єкта з використанням фунтів в англійській системі, то буде краще перевести її в метричну систему. Знаючи масу об`єкта в фунтах, ви можете перевести її в кілограми просто помноживши значення на 0,45.

3. Виміряйте прискорення об`єкта. У фізиці прискорення визначається як зміна швидкості, т.е. швидкість в певному напрямку в одиницю часу. Крім загальноприйнятого визначення прискорення як підвищення швидкості, воно також може мати на увазі уповільнення об`єкта або зміна його руху. Подібно виміру швидкості за допомогою спідометра, прискорення можна виміряти акселерометром. Нехай прискорення вантажівки масою 1000 кг, з яким ми маємо справу, становить 3м / с.

У метричній системі швидкість виражається в сантиметрах на секунду або в метрах в секунду, а прискорення - в сантиметрах в секунду за секунду (сантиметрах в секунду в квадраті) або в метрах в секунду за секунду (метрах в секунду в квадраті).

В англійській системі одиниць вимірювання одним із способів вираження швидкості є фути в секунду, т.е. прискорення буде виражатися в футах в секунду в квадраті.

4. Помножте масу об`єкта на прискорення. В результаті ви отримаєте значення сили. Просто підставте відомі числа в рівняння і ви дізнаєтеся силу об`єкта. Не забудьте вказати відповідь в ньютонах (Н).

Сила = Маса x Прискорення

Сила = 1000 кг x 3м / с

Сила = 3000Н

Метод 2 з 2:

додаткові визначення

1. Знайдіть масу, знаючи силу і прискорення. Якщо ви знаєте силу і прискорення об`єкта, то просто підставте їх в ту ж формулу і знайдете масу об`єкта. Ось як це зробити:

Сила = Маса x Прискорення
3Н = Маса x 3м / с
Маса = 3Н / 3м / с
Маса = 1 кг

2. Знайдіть прискорення, знаючи силу і масу. Якщо ви знаєте силу і масу об`єкта, просто підставте їх в ту ж формулу, щоб знайти прискорення об`єкта. Ось як це зробити:

Сила = Маса x Прискорення

10Н = 2 кг x Прискорення

Прискорення = 10Н / 2 кг

Прискорення = 5м / с

3. Знайдіть прискорення об`єкта. Якщо ви хочете знайти силу об`єкта, ви можете вирахувати його прискорення, знаючи масу. Все, що вам потрібно зробити - це скористатися формулою для знаходження прискорення об`єкта.Формула має вигляд (Прискорення = Кінцева швидкість - Початкова швидкість) / Час.

Приклад: Бігун розвиває швидкість 6 м / с за десять секунд. Яке його прискорення?

Кінцева швидкість становить 6 м / с. Початкова швидкість дорівнює 0 м / с. Час дорівнює 10 з.

Прискорення = (6 м / с - 0 м / с) / 10с = 6м / с / 10с = 0,6 м / с

Поради

Якщо ви працюєте з англійськими одиницями, то розділіть відповідь на коефіцієнт перерахунку. Як було зазначено вище, в англійській системі "фунт" може бути одиницею виміру як сили, так і маси. Коли фунт використовується в якості одиниці сили, його називають "фунт-сила". Коефіцієнт перерахунку дорівнює 32,174 фунт-футів ділити на фунт-силу за секунду в квадрате- 32,174 - це прискорення вільного падіння на Землі в футах в секунду в квадраті. (Для спрощення обчислень, ми округлимо це значення до 32)
Зверніть увагу, що взаємозв`язок сили, маси і прискорення означає, що об`єкт з малою масою і високим прискоренням може володіти такою ж силою, що і об`єкт з великою масою і низьким прискоренням.
Масу можна висловлювати в складаючи. Один складаючи дорівнює 32,174 фунтів маси. Складаючи - це кількість маси, яку сила в 1 фунт прискорює на 1 фут в секунду в квадраті. При множенні маси в складаючи на прискорення в футах в секунду в квадраті коефіцієнт перекладу не використовується.
Маса 20 г, що рухається з прискоренням 5 сантиметрів в секунду в квадраті, несе силу 20 помножити на 5, або 100 грам-сантиметрів в секунду в квадраті. (Г.-сантиметр на секунду в квадраті називається диною).
Так, маса 640 фунтів маси, що рухається з прискоренням 5 футів в секунду в квадраті несе силу приблизно 640 помножити на 5 поділити на 32 або 100 фунтів сили.
Вага - це вираз маси, на яку діє прискорення вільного падіння. У поверхні Землі це прискорення приблизно дорівнює 9,8 метрів в секунду в квадраті (9,80665), або 32 футів в секунду в квадраті (32,174). Так, в метричній системі 100 кілограм маси важать близько 980 ньютонів, а 100 грам маси - близько 980 дин. В англійській системі маса і вага можуть бути виражені однією і тією ж одиницею, тому 100 фунтів маси важать 100 фунтів сили. Оскільки пружинні ваги вимірюють силу тяжіння об`єкта, вони фактично вимірюють вагу, а не масу. (В повсякденному побуті різниці між цими поняттями немає, поки єдиною сілойпрітяженія в розглянутому питанні є така на поверхні Землі).
Маса 150 кілограм, що рухається з прискоренням 10 метрів в секунду в квадраті несе силу 150 помножити на 10, або 1500 кілограм-сантиметрів в секунду в квадраті. (Кілограм-метр в секунду в квадраті називається ньютон).
Сили можуть мати спеціальні назви залежно від того, як вони діють на об`єкт. Сила, яка прискорює об`єкт, називається тягою, тоді як сила, що уповільнює об`єкт, носить назву гальмування. Сила, яка зраджує то, як об`єкт обертається навколо своєї осі, називається моментом.

Що вам знадобиться

Важільні або пружинні ваги
акселерометр
Олівець і папір або калькулятор